2020-2021学年第三节 科学探究：电动机为什么会转动课后作业题

17.3 科学探究：电动机为什么会转动

基础巩固

一、单选题

1．如图所示的四个实验中，能够说明电动机工作原理的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】

电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到作用力：

A．由图可知，是说明磁体极性的相互作用，故A不符合题意；

B．由图可知，是说明通电导体周围存在磁场，故B不符合题意；

C．由图可知，是说明通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机的工作原理，故C符合题意；

D．由图可知，是说明切割磁感线会产生感应电流，是发电机的工作原理，故D不符合题意。

故选C。

2．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（  ）

A．洗衣机 B．电冰箱 C．电风扇 D．电暖器

【答案】D

【解析】

A．洗衣机工作时主要靠电机转动，把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；

B．电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利电流热效应工作的，故B不符合题意；

C．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利电流热效应工作的，故C不符合题意；

D．电饭锅工作时主要把电能转化为内能给食物加热的，是利电流热效应工作的，故D符合题意。

故选D。

3．超市的商品上贴有磁性标签，当未消磁的标签通过超市门口的安全门时，安全门上的线圈会产生电流触发警报器，达到防盗目的。图中的各器具与超市防盗装置的工作原理相符的是（　　）

A．动圈式扬声器 B．电磁起重机 C．动圈式话筒 D．电话

【答案】C

【解析】

根据“当未消磁的标签通过超市门口的安全门时，安全门上的线圈会产生电流触发警报器”可知，该过程中有感应电流产生，是电磁感应现象；

A．动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理，故A不符合题意；

B．电磁起重机是利用电流的磁效应制成的，故B不符合题意；

C．动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，故C符合题意；

D．电话是电磁铁的应用之一，而不是电磁感应现象，故D不符合题意。

故选C。

4．我国是目前为数不多的可以生产无针注射器的国家，其中一种电动式无针注射器通电时永磁体的磁场与通电线圈相互作用，产生强大的助推力，使药液以接近声音的速度注入皮肤。下列关于该注射器说法错误的是（　　）

A．它的工作原理与电动机相同 B．药液能注入皮肤是利用了药液的惯性

C．它是利用电磁感应工作的 D．它工作时将电能转化为机械能

【答案】C

【解析】

A．由题意可知，电动式无针注射器工作原理是利用通电线圈在磁场中受力特性，则工作原理与电动机相同，故A正确，A不符合题意；

B．药液能注入皮肤是利用了药液的惯性，药液要保持原有运动状态，故B正确，B不符合题意；

C．电磁感应是指导体在磁场中切割磁感线，产生感应电流的现象，电动式无针注射器的工作原理与之不同，故C错误，C符合题意；

D．电动式无针注射器工作时需要消耗电能，并将电能转化为机械能，故D正确，D不符合题意。

故选C。

5．关于电与磁及其应用，下列说法正确的是（　　）

A．法拉第发现了电流的磁效应 B．电磁继电器应用了电流的磁效应

C．奥斯特发现了电磁感应现象 D．扬声器应用了电磁感应原理

【答案】B

【解析】

A．法拉第发现了法拉第首次发现电磁感应现象，磁能生电，发明了发电机，故A选项错误；

B．电磁继电器利用电磁铁控制工作电路通断的开关。经通电后的螺线管是具有磁性的，即利用了电流的磁效应，故B选项正确；

C．奥斯特发现了通电的导线周围存在磁场，即电流具有磁效应，而不是磁能生电，故C选项错误；

D．扬声器是利用了通电线圈在磁场中的运动，类似于电动机的原理，故D选项不符合题意。

故选B。

6．如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半放入磁场，做成电动机模型．连接干电池后

A．线圈持续来回摆动 B．线圈沿固定方向持续转动

C．AB边中电流方向交替变化 D．CD边始终受到磁场力作用，且是动力

【答案】B

【解析】

小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半放入磁场，做成电动机模型．当线圈通电时受到磁场力的作用而转动，当另一端不通时，由于惯性将转过半圈，直至通电后再次受力转动，故线圈沿固定方向持续转动，答案选B．

7．如图所示，小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材，成功制做了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向，下列方法可行的是（    ）

A．只增强磁铁的磁性 B．只增加线圈的匝数

C．只增大线圈中的电流 D．只将磁铁的磁极对调

【答案】D

【解析】

A．只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故A不符合题意；

B．只增加线圈的匝数可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故B不符合题意；

C．只增大线圈中的电流可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故C不符合题意；

D．只将磁铁的磁极对调，改变了磁场方向，改变了转动方向，故D符合题意。故选D。

8．老师上课时常用“小蜜蜂”扩音，声音信号由话筒传入扩音器放大后从扬声器播出。话筒、扬声器的工作原理相当于（　　）

A．发电机、电动机 B．电动机、发电机 C．发电机、发电机 D．电动机、电动机

【答案】A

【解析】

话筒的原理是电磁感应，与发电机相同；扬声器的工作原理是电流在磁场中受力的作用，与电动机相同；故应选A。

9．在一次电与磁的探究活动中，小梦同学将一个铜线圈放在U型磁铁中间，如图所示，线圈通电后他惊讶地发现线圈转动了，关于这种现象，下列说法正确的是（  ）

A．线圈转动是因为磁铁的吸引

B．线圈转动是磁场对电流的作用

C．利用该现象原理可制成发电机

D．通电电流越大线圈转动的越慢

【答案】B

【解析】

A．铜线圈不导磁，不会被磁铁吸引，故A错误；

B．有电流通过的铜线圈置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用，故B正确；

C．利用该现象原理可制成电动机，故C错误；

D．通电电流越大，受到的安培力越大，则线圈转动的越快，故D错误。

故选B。

10．如图所示，是关于电磁现象的实验装置图，下列分析中正确的是

A．图甲装置是研究电磁感应现象

B．图乙装置是电动机的结构原理图

C．图丙装置是研究电流周围存在着磁场

D．图丁装置是研究磁场对电流的作用

【答案】D

【解析】

A、是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场．选项错误；

B、图中无电池，是发动机原理图，选项错误；

C、图中没有电池，是电磁感应现象实验，选项错误；

D、图中有电源，这是磁场对电流的作用实验，结论是通电导体在磁场中受力，选项正确．

故选D．

二、填空题

11．如图，是小米公司研发的智能小爱音箱，支持无线连接，可以进行播放音乐、电台点众多内容。小爱音箱与手机连接时是通过______来传递信息的；小爱音箱内置一块可充电的锂电池，在电池充电过程中是将电能转化为______能；小爱音箱的核心部件是扬声器，扬声器的原理与______（选填“发电机”或“电动机” ）大致相同。

【答案】电磁波    化学    电动机   

【解析】

 [1]小爱音箱，支持无线连接，故小爱音箱与手机连接时是通过电磁波来传递信息的。

[2]在电池充电的过程中，消耗了电能，获得化学能，将电能转化为化学能储存在电池内。

[3]扬声器中的线圈中通过变化电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，而带动与线圈相连的纸盆振动，将电信号转化成声信号，将电能转化为机械能，因此与电动机的原理一致。

12．如图甲所示的大喇叭在农村防疫宣传中发挥了较大的作用。查阅资料可知，喇叭的发声原理如图乙所示，强弱变化的电流通过线圈时，因为______，会使纸盆______而发出声音。村民们根据声音的______判断是他们熟悉的村主任在宣传防疫知识。

【答案】磁场对通电导体有力的作用（或力的作用）    振动    音色   

【解析】

 [1][2]强弱变化的电流通过喇叭中的线圈时，磁场对通电导体有力的作用，使纸盆振动产生声音，喇叭发出声音。

[3]音色是区别声音的重要标志，村民们根据声音的音色判断是他们熟悉的村主任在宣传防疫知识。

三、实验题

13．在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。

(1)利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入______（选填“灵敏电流计”或“电源”），根据该原理可制成______；

(2)在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为两个力______；

(3)要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的______。图乙中的设备将电能转化为______。

【答案】电源    电动机    不在一条直线上    电流方向    机械能   

【解析】

 (1)[1][2]利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入电源，研究通电导线在磁场中的受力，根据该原理可制成电动机。

(2)[3]在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为两个力不在一条直线上，不满足平衡力的条件。

(3)[4]要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的电流方向，使力的方向与运动方向相一致。

[5]图乙中的设备消耗将能，并将其转化为机械能。

四、作图题

14．给你一个直流电动机模型、蓄电池、一个开关、一个滑动变阻器，如图所示．用笔画线代替导线，把它们连接起来(连线不要交叉)，要求____________-：

(1)组成一个可以改变电动机模型转速的电路．

(2)滑动变阻器滑片向左滑动时，电动机转速加快．

【答案】

【解析】

实物图连接时，从正极开始依次连接滑动变阻器、电动机、开关、然后回到负极，滑动变阻器连接时要注意，下接线柱要连接在左边，当滑片向左滑动时，电路的电阻减小，电流变大，电动机的转速变大，如图所示：

五、计算题

15．某直流电动机的铭牌上标有“220V 6.6kW”，电动机线圈的电阻为0.5Ω。   

（1）电动机的工作原理是什么？   

（2）该电动机正常工作1h，消耗多少J电能？电动机线圈产生多少热量？   

（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象．

【答案】（1）通电导体在磁场中受到力的作用；

（2）2.376×107J；1.62×106J；

（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能，消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使电动机的温度升高，从而产生焦糊的味道。

【解析】

（1）电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；

（2）电动机消耗的电能W=Pt=6.6kW×1h=6.6kW•h=6.6×3.6×106J=2.376×107J，

根据P=UI可知电动机正常工作时的电流：，

线圈产生的热量Q=I2Rt=（30A）2×0.5Ω×3600s=1.62×106J；

（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能，消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，温度迅速升高，使电动机的温度升高，从而产生焦糊的味道。

重点突破

一、单选题

1．下列实验装置是用来研究电流热效应规律的（  ）

A．阻值不同的电阻串联一起通以相同电流

B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动

C．著名的奥斯特实验

D．通电导体在磁场中运动

【答案】A

【解析】

A．串联电路，通过导体的电流相等，研究的是电热与电阻的关系。A选项符合题意；

B．本实验是探究感应电流产生的条件。B选项不符合题意；

C．奥斯特实验证明了电流的周围存在着磁场。C选项不符合题意；

D．通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理。D选项不符合题意。

故选A。

2．以下家用电器中主要工作部件是电动机的是（  ）

A．电视机

B．洗衣机

C．电饭煲

D．电水壶

【答案】B

【解析】

A．电视机在工作时，主要是得到声音、视频。A选项不符合题意；

B．洗衣机工作时，通过机械的转动来洗衣。主要工作部件是电动机。B选项符合题意；

C．电饭煲在工作时，主要是电能转化为内能。C选项不符合题意；

D．电水壶在工作时，主要是电能转化为内能。D选项不符合题意。

故选B。

3．在生活中，有许多用电器是要发热的，下面用电器中不是利用电热为我们服务的是（  ）

A．电风扇 B．电饭煲

C．电热器 D．电烙铁

【答案】A

【解析】

电风扇是利用电能转化成机械能来工作的，电饭煲、电热器、电烙铁都是利用电流的热效应工作的。

故选A。

4．关于下列四幅图的叙述，其中错误的是（　　）

A．甲、乙两图中的小磁针都受到了磁场的作用

B．乙图的实验现象反映了电磁铁的工作原理

C．丙图的实验现象反映了电动机的工作原理

D．丙、丁两图的实验现象说明机械能和电能之间可以相互转化

【答案】C

【解析】

A．磁体和通电导体周围都存在磁场，甲、乙两图中的小磁针都受到了磁场的作用而发生偏转，故正确，不符合题意；

B．乙图的实验现象说明通电导体周围存在磁场，是电磁铁的工作原理，故正确，不符合题意；

C．丙图闭合导体的一部分切割磁感线产生感应电流，是发电机的基本原理，故错误，符合题意；

D．丙图中闭合导体的一部分切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，丁图中通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，故正确，不符合题意。

故选C。

5．小雨同学自己做了一个直流电动机模型，接通电路后，发现电动机不转动.以下原因不可能的是

A．电源电压太低 B．电源正、负极接反了

C．开始时，线圈处于平衡位置 D．电刷接触不良

【答案】B

【解析】

ACD.电动机在转动时电源电压过低电动机就不转，电刷接触不良时，没有电流通过线圈也不转动，直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器．为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动．故ACD不符合题意；

B. 电源正、负极接反了，电动机将反转，而不是不转，故B符合题意．

6．电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中，它们都是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（　　）

A．电能转化成热能 B．电能转化成机械能

C．机械能转化成电能 D．太阳能转化成机械能

【答案】B

【解析】

电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故只有B正确。

7．如图所示的装置中，当闭合开关，导体ab就会运动起来，下列说法正确的是（　　）

A．此现象说明磁可以生电 B．电动机是利用这一现象来工作的

C．导体ab运动方向与电流方向无关 D．该现象中机械能转化为电能

【答案】B

【解析】

A． 当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，此现象说明通电导线在磁场中受力的作用，电动机是利用这一原理来工作的，不能说明磁生电，故A错误，B正确；

C．当电流方向和磁场方向有一个方向发生改变时，导体ab的运动方向就发生改变，说明导体ab运动方向与两者方向有关，故C错误；

D．在该现象中是消耗电能，得到机械能，电能转化为机械能，故D错误。

故选B。

8．如图1所示，把线框放在强磁场里，接通电源，让电流通过，发现通电线圈在磁场中扭转起来。为了让通电线圈能够在磁场中持续转动，下列做法中正确的是

A．换用更强的磁体

B．换用更粗的漆包线来绕制线圈

C．如图2所示，用小刀刮两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮半周

D．如图2所示，用小刀将两端引线的漆皮全部刮掉

【答案】C

【解析】

要想让线圈持续转动，需增加换向器，即用小刀刮两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮半周，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故C符合要求；换用磁性更强的磁体、换用更粗的漆包线来绕制线圈、用小刀将两端引线的漆皮全部刮掉不能改变线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故ABD不符合要求；

故选C。

9．下列说法正确的是

A．甲图：根据通电螺线管的信息可知，小磁针的指向是正确的

B．乙图：是发电机的原理图

C．丙图：被手反复摩擦的塑料绳散开，是因为异种电荷相互排斥

D．丁图：用湿抹布擦正在发光的灯，符合安全用电原则

【答案】A

【解析】

由右手螺旋定则知道，通电螺线管的右端为N极，左端为S极；又因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，小磁针的右端为S极，左端为N极，故A正确；

乙图中有电源，演示的是通电导体在磁场中受力的实验，是电动机的原理图，故B错误；

塑料捆扎绳与手摩擦带电；塑料捆扎绳上带的是同种电荷，由于同种电荷相互排斥，所以塑料绳会向四周散开，捋的次数越多，塑料绳带电越多，排斥力越多，下端散开的就越大，故C错误；

湿抹布是导体，用湿抹布擦正在发光的灯，接触带电体容易发生触电，即不符合安全用电原则，故D错误。

10．如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是

A．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向

B．电动机通电后不转，一定是电路断路

C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能

D．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的

【答案】A

【解析】

A. 线圈转动方向可通过改变电流方向或者磁场方向来改变；

B. 电动机不转，存在原因很多，短路、断路等均有可能；

C. 消耗的电能部分转化为机械能，部分因发热转化为内能；

D. 连续转动时靠A、B两个电刷改变线框中电流方向实现的；

二、填空题

11．如图所示的是____________(选填“电磁继电器”“发电机”或“电动机”)的工作原理图，其工作时的能量转化情况是___________________________。

【答案】电动机    电能转化为机械能   

【解析】

 [1]图所示的是：通电导线在磁场中要受到力的作用，是电动机的工作原理图。

[2]工作时，是将电能转化为机械能。

12．一台电动机的线圈电阻为，接通电源后通过线圈的电流为0.5A，该电动机工作100s，电流在线圈上产生的热量是________J；已知这100s内电动机消耗的电能是600J，则由电能转化成的机械能是________J。

【答案】15    585   

【解析】

 [1]由题知，电动机的线圈电阻为0.6Ω，通过线圈的电流为0.5A，电动机工作100s，电流在线圈上产生的热量

电流在线圈上产生的热量15J。

[2]电动机工作时，将电能转化为机械能和内能，所以电能转化成的机械能

电能转化成的机械能585J。

三、实验题

13．如图1所示，是研究“磁场对通电导体的作用”的实验．

（1）开关闭合后，通电导体a从静止向右运动．这说明磁场对通电导体有______的作用．

（2）仅把磁体左右换位，如图2所示．开关闭合后，通电导体a是否会向右运动？

答：____________．原因是____________________________________________．

（3）若要研究“通电导体的受力方向与电流方向的关系”，应把图1的电路如何改装?

答：______________________．

【答案】力    会    磁场和电流的方向都不变，受力方向不变，仍按原来方向向右运动    把电源正负极接线反接   

【解析】

（1）通电导体周围存在磁场，这个磁场与磁体的磁场相互作用，使通电导体受力改变运动状态开始运动．

（2）通电导体在磁场中受到力的作用，这个力的方向与磁场方向和导体中的电流方向有关．仅把磁体左右换位，没有改变磁场方向，导体中电流方向也不变，所以通电导体a仍然会向右运动．

（3）若要研究“通电导体的受力方向与电流方向的关系”，应控制磁场方向不变、改变导体中的电流方向．所以只把图1的电路电源两极对调即可．

四、计算题

14．14．在新能源时代，市场推出了一系列的电动汽车，如图表23是其中一款电动汽车的相关参数。求：

（1）这款车重量是多少？与一般汽车相比，电动汽车有什么优点？

（2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供多大的牵引力？

【答案】（1）5000N ；优点是没有废气污染；（2）540N

【解析】（1）这款车的重力：G=mg=500kg×10N/kg=5000N；

与一般汽车相比，电动汽车的优点是：没有废气污染，噪音小；

（2）电动汽车的最大行驶速度v=100km/h，电机额定功率P=15kW，

由可得，汽车的牵引力： ．

答：（1）这款车重量是5000N，电动汽车有没有废气污染，噪音小的优点；

（2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供牵引力为540N．

五、综合题

15．如图所示是八轴无人机，某小区在这次疫情防控中使用该无人机对小区进行消毒工作，该无人机 10min 飞行 6km，最多可装载 15kg 的消毒水，无人机相关数据见下表，则：

(1)该无人机由八个高性能的电动机提供动力，电动机的原理是____________________， 电动机在工作时将电能转化为____________能。

(2)求无人机飞行时的平均速度是多少 m/s？____________

(3)若无人机满载消毒液双侧着地静止在水平地面上时，对水平地面的压强是多少 Pa？____________（g取 10N/kg）

【答案】通电导体在磁场中受力运动    机械    10m/s    4×105Pa   

【解析】

 (1)[1]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。

[2]电动机工作是时，将电能转化为机械能。

(2)[3]由题意知，无人机飞行的平均速度

(3)[4]满载消毒液的无人机所受的重力

G=mg=(25kg+15kg)×10N/kg=400N

则无人机双侧着地在水平地面时，对地面的压强

16．一些景区，从去年国庆节开始禁止自驾车进入，统一换乘景区电动环保汽车。电动汽车的有关技术参数如下：

(1)电动机是为电动汽车提供动力的部件，电动机的原理是________________________；

 (2)该车电池充满一次电，可以储存________________________焦耳的电能.

【答案】磁场对通电导体具有力的作用（或通电线圈在磁场中受力而转动）    7.92×107   

【解析】

 (1)电动机的原理是磁场对通电导体具有力的作用；

(2)由电动机参数表知，电池在220V电压下，100A的充电电流，充电时间t=1h=3600s，

充电一次可以储存的电能： .