初中物理粤沪版九年级下册第十七章 电动机与发电机综合与测试单元测试同步练习题

第十七章  电动机与发电机

一、填空题(本大题共8小题,每小题2分,每空1分,共16分)

1.使电动机线圈转过平衡位置时能实现连续转动的装置叫做　　　　;闭合电路的一部分导体在磁场里做　　　　磁感线的运动时,导体中就会产生电流。 

2.白炽灯是一种电流通过灯丝,灯丝发热发光的照明电器,将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝,如图1所示,可以观察到灯丝抖动,说明　　　　　　　　　　　　　　　　,据此原理可以制成　　　　。 

图1

3.图2中ab段导线受到的磁场力F1的方向竖直向上,此时cd段导线受到的磁场力方向　　　　;当开关S改为与2接通时,ab段导线受到的磁场力方向　　　　　　。(均选填“竖直向上”或“竖直向下”)。 

图2

4.法拉第发现了　　　　　　　现象,人们根据此现象发明了　　　　,为人类进入电气时代做出了伟大贡献。 

5.如图3所示,闭合开关,当导体向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,那么当导体向左运动时,灵敏电流计的指针向　　　　偏转;如果将磁体两极对调,当导体向右运动时,灵敏电流计的指针向　　　　偏转。 

图3

6.如图4所示是一款能发电的魔方充电器,转动魔方时,可根据　　　　　　　(选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”)的原理发电,这个过程中　　　　能转化为电能,产生的电能储存在魔方内。 

图4

7.如图5所示是科研人员研制的“发电鞋”,鞋内部安装了磁体和线圈,人在行走时自行发电存储于蓄电池中,可用于手机充电。人在行走时　　　　(选填“磁铁”或“线圈”)相当于电源,它应用的是电磁感应原理,将　　　　能转化为电能。 

图5

8.如图6所示是一款儿童滑板车。当车轮转动时可自行发电,使车轮边缘的LED灯发光,其发电原理与　　　　　　　　(选填“动圈式话筒”或“电磁起重机”)相同。逐渐加大滑行速度,LED灯的亮度会　　　　(选填“增强”“减弱”或“不变”)。 

图6

二、选择题(本大题共6小题,第9~12小题,每小题只有一个正确选项,每小题2分;第13、14小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确选项,每小题3分。全部选择正确得3分,不定项选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分,共14分)

9.如图7所示的实验装置图中,能够说明电动机工作原理的是(　　)

图7

10.如图8所示,a表示垂直于纸面的导线,若A、C两图中的导线是断开电路的一部分,B、D两图中的导线是闭合电路的一部分,当导线沿图中箭头所示方向运动时,能产生感应电流的是              (　　)

图8

11.我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器,电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体中通过强电流时,即可受到强大的推力。下列与电磁弹射器工作原理一致的是              (　　)

A.电饭锅            B.麦克风   C.发电机    D.电风扇

12.一矩形线圈放在蹄形磁铁的两极之间,刚通电时在磁场作用下扭转方向如图9甲所示。现将该线圈放在图乙所示的蹄形螺线管间,a、b为螺线管与电源的接口。某同学进行了如下四次操作:

①a接正极、b接负极,线圈中通与图甲电流方向相同的电流;

②b接正极、a接负极,线圈中通与图甲电流方向相同的电流;

③a接正极、b接负极,线圈中通与图甲电流方向相反的电流;

④b接正极、a接负极,线圈中通与图甲电流方向相反的电流。

线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同的是 (　　)

图9

A.①和③            B.②和④            C.①和④           D.②和③

13.关于电磁现象,下列说法中正确的是 (　　)

A.通电线圈在磁场中受力转动过程中,将电能转化为机械能

B.改变螺线管中电流的大小可以改变螺线管的南、北极

C.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的

D.闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中一定产生电流

14.关于如图10所示的甲、乙、丙、丁四个实验装置,下列说法正确的是 (　　)

图10

A.图甲:奥斯特实验说明通电导体在磁场中受到力的作用

B.图乙:扬声器与电动机的工作原理相同

C.图丙:探究电磁感应现象实验中,将机械能转化为电能

D.图丁:当水位升高到金属块A处时,红灯亮,绿灯灭

三、计算题(本大题共3小题,第15小题7分,第16小题7分,第17小题8分,共22分)

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

(1)电动机的工作原理是什么?

(2)该电动机正常工作1 h,消耗多少电能?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,很快就会闻到焦糊味,请你从能量转化角度解释这个现象。

16.给直流电动机通电就可以让其提升重物做功,但直流电动机在正常工作的过程中,有部分电能转化为内能。如图11所示是直流电动机的工作原理示意图,其中R0是保护电阻,电动机内部线圈的电阻R为1.5 Ω。闭合开关S,该电动机正常工作20 s,可将质量为200 g的重物匀速竖直向上提升100 m,此时通过线圈的电流为2 A,不计绳重和摩擦。求:(g取10 N/kg)

(1)此过程中电动机对重物做的有用功。

(2)该电动机的工作效率。

(3)电压表的示数。

图11

17.随着共享单车的普及,共享电动汽车也将很快得到应用。某品牌电动汽车的部分参数如下表所示。问:

图12

(1)如图12甲所示,租车时,租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器,感应器即能读取卡中的信息,将车解锁。刷卡解锁所用的原理是　　　　　　　　。 

(2)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图乙所示的输出电压与输出电流,则此时电动汽车的输出功率为多少瓦?

(3)根据表中的数据,将消耗完电能的电池充满,理论上需要多少时间?

四、实验与探究题(本大题共4小题,每小题7分,共28分)

18.在“观察磁场对通电直导线的作用”活动中,小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根轻质的铝棒ab,然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁铁的磁场里,如图13甲所示。

图13

(1)小明闭合开关,看到铝棒ab稳定时如图乙所示,　　　　(选填“发电机”或“电动机”)就是利用这一原理制成的。 

(2)在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时,小明先仅对调磁极,闭合开关,观察到铝棒ab稳定时如图丙所示,由此可知通电导线在磁场中受力的方向与　　　　方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动,将铝棒ab两端对调后接入电路,发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示,由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法对吗?为什么?　 　                            。 

(3)小明进一步猜想:在同一磁场中,磁场对导线的作用力是否与通过导线电流的大小有关呢?为此小明决定在如图丙所示的电路基础上,串联一只电流表,并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流,进行对比实验。

①实验过程中,小明应根据　　　　　　　　　(选填“电流表的示数”或“导线摆动的角度”)来比较通电导线在磁场中的受力大小。 

②闭合开关,小明发现铁棒稳定时的位置如图丁所示,与图丙实验现象相比,小明感到非常困惑。请你指出小明实验设计中存在的问题并提出改进方法。

存在问题:　                            。 

改进方法:　                            。 

(4)若想利用小明的实验装置继续探究电磁感应现象,我们只需将图甲中的　　　　(选填“开关”“铝棒ab”或“电源”)替换成灵敏电流计即可。 

19.小强在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,连接了如图14所示的实验装置。

图14

 (1)实验中是通过观察　　　　　　　　　　　来判断电路中是否有感应电流的。 

(2)小强将实验中观察到的现象记录在下表中。分析下表可以得出产生感应电流的条件是:

　　　　　　　　　　　　在磁场中做　　　　　　　运动时,电路中就会产生感应电流。 

(3)通过比较实验次数3和4(或7和8)可知:在磁场方向一定时,　　　　　。 

(4)通过比较实验次数　　　　　　　　　　可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与磁场方向有关;要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:一是改变磁场方向;二是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中切割磁感线运动的导体ab在电路中的作用相当于　　　　。 

20.在安装直流电动机模型的实验中,小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来连接成如图15甲所示的电路。

图15

(1)小明闭合开关,发现线圈不转,他用手轻轻转了一下线圈,电动机模型开始正常转动。线圈不转的原因是　                         。 

(2)若要电动机转速加大,小明应将滑动变阻器的滑片向　　　　移动。 

(3)接下来,小明把永磁铁换成如图乙所示的电磁铁,并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电动机模型电刷相连,使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联,闭合开关,观察电动机线圈转动的方向。若此时对调电源的正、负极,电动机线圈转动的方向会不会改变? 　　　　,理由是　 　                          。 

(4)完成以上实验后,小明取下图甲中的电源换上小灯泡,在电动机模型的转轴上绕上细线,如图丙所示,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,小灯泡发光,此时这个模型就相当于　　机。 

(5)电动机工作时将电能转化为　　　　和　　　　。 

21.瑞瑞同学有一辆玩具电动车,在行驶的过程中,车上的小动物可以自由旋转,该过程是由两个电动机带动的,如图16所示是该玩具电动车的简化电路图。目前该车某一处出现了故障:通电后玩具电动车只能行驶,上面的动物不能旋转。请完成下列实验:

图16

(1)猜想与假设

①可能是旋转开关有故障。

②可能是旋转定时器有故障。

③可能是　　　　　　　　有故障。 

(2)进行实验

瑞瑞同学利用一只电压表来判断故障的位置。

①将玩具电动车装上四只新干电池,闭合旋转开关和旋转定时器。

②将电压表一端接在d点不动,另一端依次接在a点、b点和c点,观察电压表的示数。

(3)分析与论证

①如果另一端接在a点时电压表有示数,接在b点时无示数,说明旋转开关　　　　(选填“断路”“短路”或“正常”)。 

②如果另一端分别接在a、b点时,电压表都有示数,然后改接到c点时,发现电压表仍然有示数,且Uad=Ubd=Ucd,说明旋转开关和　　　　　正常,　　　　　　　　有故障。 

(4)交流评估

瑞瑞将他的检测方法与小明和小华进行了交流:

①小明认为在(2)的第②步,只用一根导线连接a、c两点,就可以判断旋转电动机是否断路,如果旋转电动机　　　　,就表明它是好的。 

②小华认为在(2)的第②步,也可以用电流表检测旋转开关和旋转定时器是否损坏,方法:将电流表接在a、b两点,如果旋转电动机仍不转,表明旋转开关可能是　　　　(选填“好的”或“坏的”);再将电流表接在b、c两点,判断旋转定时器的好坏;但绝对不能将电流表接到c、d之间,否则有可能造成　　　　　　。 

答案

1.换向器　切割　

2.通电导体在磁场中受力运动　电动机

3.竖直向下　竖直向下　4.电磁感应　发电机

5.右　右　6.电磁感应　机械

7.线圈　机械　8.动圈式话筒　增强

9.A　10.D　11.D　12.D　13.AD　14.BCD

15.(1)通电线圈在磁场中受力转动。

(2)电动机正常工作1 h消耗的电能:

W=Pt=6.6 ×103 W×3600 s=2.376×107 J;

根据P=UI可知,电动机正常工作时的电流:

I===30 A,

正常工作1 h线圈产生的热量:

Q=I2Rt=(30 A)2×0.5 Ω×3600 s=1.62×106 J。

(3)电动机线圈卡住无法转动,电能无法转化为机械能,则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,从而产生焦糊味。

16.(1)物体的重力:G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N,

电动机克服物体重力做的功为有用功:

W有用=Gh=2 N×100 m=200 J。

(2)电动机正常工作20 s,线圈产生的热量:

Q=I2Rt=(2 A)2×1.5 Ω×20 s=120 J,

不计绳重和摩擦,则电动机消耗的电能:

W电=W有用+Q=200 J+120 J=320 J,

电动机的工作效率:η=×100%=×100%=62.5%。

(3)由W=UIt可得,电动机两端的电压:U===8 V,

由图知,电压表测电动机两端的电压,则电压表的示数为8 V。

17.(1)电磁感应现象

(2)由图可知,电动汽车的输出电压U=339 V,输出电流I=1 A,

则此时电动汽车的输出功率:P=UI=339 V×1 A=339 W。

(3)电池容量:W=22 kW·h=22×3.6×106 J=7.92×107 J,

根据表格数据可知,充电器输入电压为220 V,输入电流为16 A,

由W=UIt得,将消耗完电能的电池充满,理论上需要的时间:

t===2.25×104 s=6.25 h。

18.(1)电动机　(2)磁场　不对,相对于磁场而言,电流方向没有改变

(3)①导线摆动的角度

②铁棒和铜棒的质量不同,且铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力

图丁中用同一根铜棒做实验,在电路中串联一个滑动变阻器,移动滑动变阻器的滑片,改变电路中的电流

(4)电源

19.(1)灵敏电流计的指针是否发生偏转

(2)闭合电路的一部分导体　切割磁感线

(3)感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关

(4)3和7(或4和8)　改变导体切割磁感线运动的方向　电源

20.(1)线圈刚好处在平衡位置　(2)左

(3)不会

电流方向和磁场方向同时改变,电动机线圈转动的方向不会改变

(4)发电　(5)机械能　内能

21.(1)③旋转电动机　(3)①断路　②旋转定时器　旋转电动机　

(4)①转动　②好的　电源短路