沪科版初中物理九年级全册17-3科学探究：电动机为什么转动练习含解析新版沪科版

沪科版初中物理九年级全册17-3科学探究：电动机为什么转动练习含解析新版沪科版

1 第三节 科学探究：电动机为什么转动 精选练习 考点一、探究磁场对通电导体的作用 1．（2018•武汉）如图是通电金属棒在磁场中运动的实验场景，据此原理设计的家电是（ ） A．电热水壶 B．电饭锅 C．电风扇 D．电熨斗 【答案】C 【解析】图中，当闭合开关后，可以观察到磁场中的金属棒在导轨上运动，这说明通电导体在磁场中受到 力的作用，电热水壶、电饭锅、电熨斗都是利用了电流的热效应设计的，电风扇是利用了通电导体在磁场 中受到力的作用的原理制成的，故 C 正确。故选 C。 2．（2019·合肥）（多选）如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab 是一根 金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器，电路都完好），要想使金属棒 运动起来，下列措施可行的是（ ） A．将蹄形磁体的 N、S 极对调 B．换用磁性强一些的蹄形磁体 C．换用能提供较大电流的直流电源 D．把电源两极对调 【答案】B 【解析】A、电熨斗是将电能转为内能．日光灯是将电能转化为内能和光能，故 A 不符合题意。 B、电风扇和洗衣机是将电能转化机械能，应用了电动机，故 B 符合题意。 C、电饭锅是将电能转化为内能，微波炉的能量转化是：电能到磁能再到电能最后到内能，故 C 不符合题意。 D、电热毯和电热水壶是将电能转为内能，故 D 不符合题意。故选 B。 2 3．（2019•娄底）通电导体在磁场中受力而运动时（ ） A．消耗了电能，产生了机械能 B．消耗了机械能，产生了电能 C．消耗了机械能，产生了内能 D．消耗了化学能，产生了电能 【答案】A 【解析】通电导体在磁场中会受到磁场力的作用从而产生运动，获得机械能。所以，通电导体在磁场力作 用下运动时消耗电能，将电能转化为机械能。故选 A。 4.（2018·安徽）10、通电导体在磁场中受到力的作用，保持磁场方向不变，使导体中的电流方向与原来 相反，则通电导体所受磁场力方向_______；保持电流方向不变，使磁感线方向相反，则通电导体所受磁场 力方向______。这表明通电导体在磁场中受力的方向，跟______方向和______方向有关。 【答案】也相反；也相反；电流；磁感线 【解析】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向和电流的方向以及磁场的方向有关。在磁场方向不变 的情况下，电流方向改变，导体的受力方向会变化。在电流方向不变的情况下，导体受力的方向和磁场的 方向有关。 5.（2019•烟台）如图所示，闭合开关，导体棒 ab 水平向右运动，下列描述正确的是（ ） A．该实验是发电机的原理图 B．该实验实现了机械能转化为电能 C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场 【答案】C 【解析】图示有电源，说明通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，是电动机的原理图。本题 是一道关于电动机原理的习题，能够通过实验现象找出电动机的制作原理是本题的解题关键所在。 考点二、电动机的原理和构造 6．（2019·石家庄）（多选）关于直流电动机，下列说法正确的是（） A.电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的B.电动机工作时把电能转化为机械能 C.电动机是利用电磁感应现象制成的 D.电动机工作时把机械能转化为电能 【答案】AB 【解析】通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电 能转化为机械能。 3 7．（2019•怀化）下列设备中利用了通电导体在磁场中受到力的作用的是（ ） A．发电机 B．电动机 C．动圈式话筒 D．电磁铁 【答案】B 【解析】A、发电机的原理是电磁感应现象，故 A 不符合题意； B、电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动，故 B 符合题意； C、动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，故 C 不符合题意； D、电磁铁的原理是电流的磁效应，故 D 不符合题意。 8．（2018•哈尔滨）如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动， 下列方法中可行的是（ ） A．只改变电流大小 B．只改变电流方向 C．对换磁极同时改变电流方向 D．换用磁性更强的磁铁 【答案】B 【解析】直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改 变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变。但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方 向将不变。 9.（2018·湖南）如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（） A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电 B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电 C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的 D．图中的 E、F 称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向 【答案】A 4 【解析】直流发电机的原理是电磁感应，是通过闭合电路的两条边来切割磁感线产生的感应电流，由于矩 形线圈在磁场中不停地转动，每转一周，切割磁感线的方向改变两次，所产生的电流方向也改变两次，使 线圈内部产生方向做周期性变化的电流即交流电，换向器的作用是将线圈产生的交流电变为对外输出的直 流电，因此答案为 A。 10.（2019·黑龙江）如图所示的装置，线圈 abcd 转动过程中经过甲、乙位置。 （1）图甲中 ab 段导线的电流方向是（选填“由 a 到 b”或“由 b 到 a”），图乙中 ab 段导线的电流方向 是（选填“由 a 到 b”或“由 b 到 a”）。 （2）图甲中 ab 段导线所受磁场力 F 的方向竖直向上。请标出图乙中 ab 段导线所受磁场力的方向。 （3）本装置是采用的办法使线圈连续转动下去。 （4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有要保持原来的运动状态。 【答案】（1）由 b 到 a；由 a 到 b；（2）如图所示；（3）改变电流方向；（4）惯性 【解析】（1）由于电流从电源的正极出发，故图甲中 ab 段导线的电流方向是由 b 到 a；在图乙中，导线 ab 中的电流方向是由 a 到 b；（2）磁场方向不变，导线 ab 中的电流方向改变，所以导线 ab 的受力方向改 变，图甲中导线 ab 的受力方向向上，所以图乙中导线 ab 的受力方向向下，如上图所示。（3）由图可知本 装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续转动下去；（4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是 由于线圈具有惯性要保持原来的运动状态。 5 11．（2019·柳州）如图所示的用电器中，利用电动机工作的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】电风扇核心部件是电动机，工作时主要把电能转化为机械能，是利用通电导体在磁场中受力运动 制成的，故选项 A 正确；电灯工作时，主要把电能转化为内能，使灯丝温度升高达到白炽状态而发光，是 利用电流的热效应工作的，故选项 B 错误；电热水壶、电饭锅工作时，都把电能转化为内能，是利用电流 的热效应工作的，故选项 C、D 错误；故应选 A。 12.（2018·广西）通电线圈在磁场里处于平衡位置时，下列说法中正确的是（） A．磁感线与线圈平面平行，线圈不受力 B．磁感线与线圈平面垂直，线圈不受力 C．磁感线与线圈平面平行，线圈受到平衡力 D．磁感线与线圈平面垂直，线圈受到平衡力 【答案】D 【解析】通电线圈在磁场中受力而转动，当线圈转到平面与磁感线方向垂直时，线圈受到大小相等、方向 相反、作用在同一个线圈上，作用在同一条直线的两个磁场力的作用，故据二力平衡的知识知，这两个力 是平衡力。故选 D。 13．（2019·河北）一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电动机不转，用手拨动一下转子后，线 圈转子就正常转动起来，则它开始时不转的原因可能是（） A．线圈内部短路 B．电刷与换向器接触不良 C．磁铁的磁性不强或线圈中电流不够大 D．线圈正好处于平衡位置 【答案】D 【解析】由题意知电动机是在用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，说明电动机不转时，正好 线圈处于了平衡位置。故选 D。 14．（2019·山西）要改变直流电动机的转动方向，可以（） A．增大电流 B．改变线圈中的电流方向或对调磁铁两极 C．同时改变电流方向和磁场方向 D．增强磁铁的磁性 【答案】B 6 【解析】要想改变电动机的转动方向，可对调磁铁两极或改变线圈中电流的方向，二者同时改变时，电动 机转动方向不变；所以 B 正确，C 错误；电动机的转动方向跟电流方向和磁场方向有关，和电流大小、磁性 强弱无关，故 A、D 错误。故选 B。 15．（2019·山东泰安）小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而 成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架 之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动 起来，则小华应将（） A．电池的正、负极对调一下 B．在线圈正上方增加磁体 S 极 C．左、右转轴下侧绝缘漆刮掉一半 D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉 【答案】C 【解析】电池的正、负极对调一下，改变了磁场方向，在线圈正上方增加磁体 S 极，增强了磁场强弱，而 磁场方向和磁场强弱都不能使线圈能连续转动，故 AB 错误；将左、右转轴的漆皮下侧绝缘漆刮掉，或一端 全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电流通过， 不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，如果两端的漆皮都刮掉，线 圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故 C 正确，D 错误。故选 C。 16．（2019·岳阳卷）如图所示的实验中，闭合开关后，导体棒 ab 向右运动，这说明______________对通 电导体有力的作用；若要使 ab 向左运动，你的方法是_______________________。 【答案】磁场对调电源两极（或对调磁体的两极） 【解析】导体棒发生运动是因为放在了磁场中，故是磁场对导体产生了力的作用。要使力的方向发生变化， 可以改变磁场方向或电流方向，即对调电源两极或对调磁体的两极。 7 17．（2019·广西）小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整： （1）实验表明，通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟______方向和______方向有关。 （2）要使直流电动机中的线圈连续平稳地转动，必须使线圈一到______时就能自动改变线圈里的______， 使它受力的方向总是相同的。在直流电动机里，完成这一任务的装置叫______。 （3）电动机可以把______能转化成______能。 【答案】（1）电流磁场（2）平衡位置电流方向换向器（3）电机械 【解析】（1）通电导体在磁场中受磁场力的作用，磁场力的方向与电流方向及磁场的方向有关。 （2）通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向有关，当线圈刚转过平衡位置时，如果能及时的改变线圈中 的电流方向，则线圈的受力方向就会变得相反，线圈就可以不停地转动下去了。实际的电动机是通过换向 器来实现这项功能的。 （3）电动机通过通电线圈在磁场中受到力的作用，从而使线圈在磁场中旋转，是将电能转化为机械能的机 器。 18．（2018·辽宁）研究电动机的工作过程。 （1）电动机的工作原理是磁场对______ 有力的作用。图甲中，线圈左右两边框 ab、cd 的受力方向相反， 其原因是__________________。线圈从图示位置再转动______度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在 该位置。 （2）图乙中的线圈可以持续转动，是因为它加装了______，该装置能在线圈______（选填“刚转到”“即 将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 （3）图丙所示的电动机模型中，调换模型中器件______ （填图中的序号）的放置可以方便改变电动机的 转动方向。通电后电动机模型的线圈不转动，用手拔一下，线圈就连续转动起来，则刚才线圈不转动的原 因是______。 【答案】（1）电流（或通电线圈）电流方向不同 90 （2）换向器刚转过（3）①摩擦力较大 8 【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流（或通电线圈）有力的作用。线圈受力方向与电流方向和磁 场方向有关；甲图中，线圈左右两边框 ab、cd 的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。当线圈从图 示位置再转动 90 度后，线圈将恰好达到平衡位置，此时受力平衡，最终会停在该位置。 （2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈 中的电流方向。 （3）①因为线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以丙图所示的电动机模型中，调换器件①的放置， 即改变磁场的方向，可方便改变电动机的转动方向。②卡住和转动后摩擦力是不同的，卡住是静摩擦力， 转动后是滑动摩擦力，静摩擦力力可以比滑动摩擦力大；故若线圈的轴与轴架间的摩擦力太大，电动机可 能被卡住，即使拨动，由于动摩擦力小于静摩擦力的缘故，也会转动。 19．（2018·黑龙江）如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支 架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆 皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，碲形磁体放在线圈周围。 （1）直流电动机的工作原理是______________________________________； （2）按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会____________________（填“自动改变线圈中的电流 方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够______________； （3）可以通过改变___________方向，来改变线圈的转动方向。 【答案】（1）通电线圈在磁场中受力而转动（2）切断线圈中的电流持续转动（3）电流（或磁场） 【解析】（1）直流电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动； （2）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断线 圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去； （3）要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定， 因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向。 20．（2019·潍坊）同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线烧成约 3cm×2cm 的矩形线圈，漆包线在 线圈的两端各伸出约 3cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两 个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手 9 轻推一下，线圈就会不停的转下去。 （1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是________（填选项“A”或“B”）。 A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周 （2）线圈在转动过程中________能转化为________能。 （3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因 ______________________________________。 【答案】（1）B （2）电机械（3）电源电压较低 【解析】（1）在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向，为了使线圈能持续转动，采取 将线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半的办法，相当于一个简易的“换向器”来改变通入线圈的电流 方向，故选 B； （2）根据电动机的原理可知，电动机能转动的原因是通电线圈在磁场中受磁力的作用而转动，线圈在转动 过程中消耗电能转化为机械能； （3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，可能是电源电压较低、磁场太弱或开始线圈 处在平衡位置。