16.3磁场对电流的作用 电动机 ---2024-2025学年苏科版物理九年级下学期

2024—2025学年九年级下册物理苏科版16.3磁场对电流的作用电动机 一、单选题 1．在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣。机器人的动力装置为电动机，下列与其工作原理相同的是（　　） A．磁悬浮列车 B．扬声器 C．电磁继电器 D．动圈式话筒 2．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲：说明电流周围存在磁场，是法拉第最早发现的 B．图乙：闭合开关，电磁铁的右端是N 极 C．图丙：此装置是电动机，原理是磁场对电流的作用 D．图丁：图中扬声器的原理与发电机的原理都是电磁感应 3．小乐在研究“磁场对通电导体作用”时采用如图所示实验，通电后发现导体棒向右摆动，要使通电导体棒的悬线向右的摆角增大．以下操作中可行的是 A．增大导体棒中的电流 B．减少磁铁的数量 C．颠倒磁铁磁极的上下位置 D．改变导体棒中的电流方向 4．下列四种电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．洗衣机 B．收音机 C．电动机 D．电熨斗 5．如图所示为直流电动机的工作原理．以下相关的分析中正确的是（　　） A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．电动机工作过程中，线圈中也会产生感应电流 C．电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次 D．电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好 6．有一个磁悬浮地球仪放在书桌上，如图所示，底座质量是2.4kg，球体质量是0.2kg，给底座线圈和球体线圈通电后，球体仪可以自转。则下列说法不正确的是（　　） A．地球仪利用了同名磁极相互排斥的原理 B．球体发生转动时和电动机的工作原理相同 C．地球仪静止时桌面对底座的支持力约为24N D．时间久了地球仪静止时会靠近底座，此时底座所受磁力不变 7．如图所示，导体棒AB向左运动，下列操作能使导体棒向右运动的是（　　） A．调换磁极 B．换用干电池 C．将导体棒A，B端对调 D．向左移动滑动变阻器滑片 8．关于如图所示的四个电磁实验，下列描述中正确的    A．甲图实验演示的是发电机原理 B．乙图实验中导线下方小磁针的左端为S极 C．丙图实验可探究电磁铁磁性有无与电流通断的关系 D．丁图实验演示的是电磁感应现象，能量转化是机械能转化为电能 9．在探究“通电导体在磁场中受力方向与电流方向的关系”时，控制磁场方向不变的探究方法与下列哪个相同（　　） A．用磁感线来描述磁场 B．学习电流时，把它比作水流 C．通过条形磁铁吸引大头针的数目来确定其磁性的强弱 D．在电流相同的条件下，探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系 10．下列与电磁现象有关的四幅图，分析正确的是（　　）    A．图甲：闭合开关后，红灯亮，绿灯不亮 B．图乙：探究磁场对电流的作用 C．图丙：探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 D．图丁：该装置可用来研究发电机的工作原理 11．用图电路演示“通电铝棒在磁场中受力情况”时，下列做法可以改变铝棒受力方向的是（　　）    A．改变电流的大小 B．改变蹄形磁铁的磁性强弱 C．只改变电流方向 D．对调磁极同时改变电流方向 12．几位同学课后讨论直流电动机时，有下面几种说法，你认为不正确的是（  ） A．直流电动机将电能主要转化为机械能 B．直流电动机的电源是直流电，线圈中的电流方向是不变的 C．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半环制成的 D．直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连续调节转动速度 13．如图所示，下列电与磁的实验中，演示磁场对电流的作用的是（　　） A． B． C． D． 14．下列关于电现象的说法不正确的是（　　） A．原子中带负电的粒子是电子 B．电流表应与被测用电器串联 C．验电器是根据异种电荷互相排斥的原理制成的 D．风扇转动，是利用了通电导体在磁场中受到力的作用 15．如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈，现在给它们通电，则下列说法正确的是 A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动 B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动 C．甲、乙中的线圈都会转动 D．甲、乙中的线圈都不会转动 二、填空题 16．如图所示,使线圈位于两磁极间. (1)通电后,图中ab段导线的电流方向是　 (选填“由a到b”或“由b到a”).图中ab段导线受磁场力的方向向左,那么图中cd段导线所受磁场力的方向是 . (2)该图是 机的原理图. 17．如图所示，某同学在探究通电导体在磁场中会受到力的作用的实验中，用两根水平且平行的金属轨道把一根直导体ab支起来，并让这根导体处于蹄形磁体的磁场中。该同学调节滑动变阻器滑片P的位置，闭合开关后，发现直导体保持静止，读出此时电流表的示数为I1；然后该同学改变滑动变阻器滑片P的位置，闭合开关后，发现直导体在磁场中由静止开始沿轨道运动起来，读出此时电流表的示数为I2；且I2 >I1。该同学探究的问题是：通电导体在磁场中所受力的大小与 是否有关。 18．某电动机模型通电后不能转动，经检查，线圈此时并未处在平衡位置，则发生故障的原因可能是什么 ？ 19．电动机是利用 在磁场中受力转动的原理制成的．在直流电动机中，每当线圈转过平衡位置时， 能自动改变线圈中的电流方向，使线圈在后半圈也能获得 ，从而平稳、有力地转动下去． 三、计算题 20．电动汽车主要依靠电动机驱动车轮行驶.某品牌电动汽车有关数据如表所示，在一次测试过程中，该车以最大功率在水平地面上3min内匀速直线行驶了4km.请回答下列问题： 车辆类型 电动汽车 电池类型 磷酸铁锂电池 续航里程 ××千米 最大功率 100kW （1）电动机的工作原理是 ； （2）若该汽车的牵引力由效率为20％的汽油机来提供，在上述测试过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少kg的汽油？( )（） （3）若电动汽车的能量利用率是80％，电价为0.5元/度。1月4号后国内汽油的价格调为10元/kg，请你通过计算比较电动汽车和燃油车在完成上述测试过程中消耗的费用，哪个更低？ 21．如图甲所示，电源电压U=6V，S为单刀双掷开关，小灯泡L的电阻Rl=10Ω，设灯丝电阻不随温度变化，R为某种压敏电阻，其阻值R与压力F成反比（如图乙所示），R的正上方固定有一电磁铁P，其线圈电阻不计： (1)在R上水平放置铁制品，开关S由接a改为接b，其他条件不变，灯的亮度变 ； (2)当开关接a，电流表的示数为0.375A时，灯泡两端的电压为多少 ？此时R上水平放置的铁制品重为多少 ？ (3)在R上水平放置重为20N的铁制品，开关接b，电流表稳定后的示数为0.4A，则此时压敏电阻的阻值为多少 ？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少 ？ 22．如图所示，这是陕西某景区为游客服务的观光车，方便快捷，其质量为1000kg。（g取10N/kg） （1）观光车的主要部件是电动机，其工作原理是______； （2）当观光车上司机和乘客的总质量为600kg时，观光车静止在水平路面上，轮胎与路面的总接触面积是400cm2，则观光车对水平路面的压强为多少？（      ） （3）若观光车在水平路面上匀速直线行驶时，受到的阻力是500N，则观光车以5m/s的速度匀速直线行驶5min牵引力所做的功是多少？（      ） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A D B C A C D A 题号 11 12 13 14 15 答案 C B B C A 1．B 【详解】A．磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用来工作的，故A不符合题意； B．电动机和扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故B符合题意； C．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，故C不符合题意； D．动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理，故D不符合题意。 故选B。 2．C 【详解】A．图甲说明电流周围存在磁场，是奥斯特最早发现的，故A错误； B．电流右进左出，根据安培定则可知，螺线管的左端是N极，右端S极，故B错误； C．图中有电源，是是电动机，原理是磁场对电流的作用，故C正确； D．动圈式扬声器是将电信号转化成声信号，它是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的，故D错误。 故选C。 3．A 【详解】通电导线在磁场中受力的作用，其所受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关．所以，若磁场不变时，只增大导体棒中的电流，可以增大力的作用，则通电导体棒的悬线向右的摆角增大，故A可行；在电流不变时，若减少磁铁的数量，可以减小力的作用，故B不可行；若颠倒磁铁磁极的上下位置，则只能改变受力的方向，不能改变磁场力的大小，摆角大小不变，故C不可行；若改变导体棒中的电流方向，只能改变受力的方向，不能改变磁场力的大小，摆角大小不变，故D不可行，故选A． 4．D 【详解】AC．洗衣机利用电动机带动工作，电动机是根据通电导体在磁场中受力的作用而转动的原理工作的，不是利用电流热效应工作，故AC不符合题意； B．收音机工作时，主要把电能转化为声能，不是利用电流热的效应工作，故B不符合题意； D．电熨斗工作时，把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作，故D符合题意。 故选D。 5．B 【详解】分析：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；通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流．这就是电磁感应现象． 解答：A、电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故A错误； B、电动机工作过程中，线圈在磁场中切割磁感线，因此在线圈中也产生感应电流，故B正确； C、电动机工作过程中，线圈中的电流方向周期性变化，转一周电流方向改变2次，故C错误； D、电动机中的线圈转动是利用了惯性，但线圈的质量不能太大，太大启动时也困难，故D错误． 故选B． 【点睛】此题主要考查的是学生对电动机原理、能量转化和产生感应电流条件的了解和掌握，基础性题目． 6．C 【详解】A．地球仪通过磁悬浮放在书桌上，地球仪受重力作用，表明地球仪与底座相互排斥，所以地球仪利用了同名磁极相互排斥的原理，故A正确，A不符合题意； B．给底座线圈和球体线圈通电后，球体仪可以自转，表明通电后的球体在底座的磁场中受到了力的作用，球体发生转动时和电动机的工作原理相同，故B正确，B不符合题意； C．地球仪静止时桌面对底座的支持力等于总重力，支持力约为 故C错误，C符合题意； D．地球仪静止时受到的重力与磁力是一对平衡力，重力不变，磁力不变，所以时间久了地球仪静止时会靠近底座，此时底座所受磁力仍等于重力，保持不变，故D正确，D不符合题意。 故选C。 7．A 【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向．将磁体的磁极对调，磁场方向与原来相反，则导体棒的受力方向与原来相反，故A正确；取走一节干电池，减小电源电压，减小电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故B错误；将导体棒a、b端对调，不能改变导体中的电流方向，也不能改变磁场方向，故C错误；将滑动变阻器的滑片P向左移动，电路的电阻减小，电路中的电流增大，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故D错误，故选A． 8．C 【详解】A．甲图的实验研究的是通电导体在磁场中受力而运动，电动机是依据此原理制成的，故A错误； B．乙实验演示的是电流的磁效应，即奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场．运用右手螺旋定则，根据电流的方向判断通电导线周围磁感线的方向，小磁针N极偏转方向与磁感线方向相同，S极偏转方向与磁感线方向相反，在导线下方，磁感线的方向垂直直面向外，故可以确定实验中导线下方小磁针的右端为S极，故B错误； C．丙图断开开关电磁铁无磁性，闭合开关电磁铁有磁性，故可探究电磁铁磁性有无与电流通断的关系，故C正确； D．丁图中有电源，是电动机的原理，即通电导体在磁场中受到力的作用，能量转化是电能转化为机械能，故D错误． 故选C． 9．D 【详解】通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系，研究受力方向与电流方向的关系时，需要保持磁感线方向一致，采用的是控制变量法．A. 用实际不存在的磁感线形象说明磁场的特点，采用的是模型法．不符合题意；B. 学习电流时，把它比作水流，以方便理解，采用的是类比法．不符合题意；C. 通过条形磁铁吸引大头针的数目来确定其磁性的强弱，采用的是转换法．不符合题意；D. 在电流相同的条件下，探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，采用的是控制变量法．符合题意． 点睛：首先分析探究“通电导体在磁场中受力方向与电流方向的关系”时采用的方法，然后明确每个选项中的探究过程采用的方法，确定符合题意的选项． 10．A 【详解】A．图甲：闭合电源开关时，电磁铁有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮，绿灯不亮，故A正确； B．图乙：图中是奥斯特实验，探究通电导线周围是否存在磁场，故B错误； C．图丙：两个电磁铁串联在电路中，电流相等，线圈的匝数不同，吸引大头针的数量不同，探究的是电磁铁A、B的磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误； D．图丁：电路中有电源，闭合开关后，导体在磁场中会受力运动，可用来研究电动机的工作原理，故D错误。 故选A。 11．C 【详解】A．改变电流的大小只能改变通电导线在磁场中所受力的大小，不能改变所受力的方向，故A不符合题意； B．改变蹄形磁铁的磁性强弱只能改变通电导线在磁场中所受力的大小，不能改变所受力的方向，故B不符合题意； C．通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关，只改变电流的方向可以改变通电导线受力的方向，故C符合题意； D．对调磁极同时改变电流的方向，相当于让通电导线所受力的方向改变了两次，即相当于该导线所受力的方向没有改变，故D不符合题意。 故选C。 12．B 【详解】直流电动机工作时把电能转化为机械能，故A正确；直流电动机的电源是直流电，但线圈中电流方向是改变的，故B错；直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半环制成的，故C正确；容易改变转动方向，可以连续调节转动速度，都是直流电动机的优点，故D正确；应选B． 13．B 【详解】A．图示现象是摩擦起电现象，故A不符合题意； B．图示通电导体在磁场中受到磁场力的作用，故B符合题意； C．图示电风扇与发光二极管组成闭合串联电路，转动风扇叶片，风扇电动机线圈切割磁感线，产生感应电流，发光二级管发光，这是电磁感应现象，故C不符合题意； D．图示是电磁感应现象，故D不符合题意。 故选B。 14．C 【详解】A．原子是由带负电荷的电子和原子核组成，故A正确，不符合题意； B．根据电流表的正确使用方法可知，电流表和被测用电器是串联的，故B正确，不符合题意； C．验电器是根据同种电荷相互排斥的原理制成的，故C错误，符合题意； D．风扇转动，是电动机带动扇叶转动，电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故D正确，不符合题意。 故选C。 15．A 【详解】根据图示结合左手定则可知，甲中线圈电流方向相反，所以ab边和cd边受力方向相反，并且不在同一条直线上，又因为电流大小相同，所以受力大小也是相等的，故这两个力不是一对平衡力，所以线圈转动； 乙中线圈处于平衡位置，线圈中上、下两条边受到的磁场力的方向相反，大小相等，且作用在一条直线上，是一对平衡力，故不会转动，故A正确，BCD均错误． 故选A． 点睛：线圈在磁场中受力的判断，是一个难点，关键是明白线圈在平衡位置时，两个线圈边的受力符合平衡力的条件，受力平衡，所以线圈受力为零． 16． 由a到b 向右 电动　 【详解】（1）由图知道，通电后，电流从电源的正极出发回到负极，线圈中ab段导线的电流方向由a到b；因为ab段的电路方向和cd电流方向相反，磁感线方向不变，所以断ab段导线受磁场力的方向与cd段相反，故cd段导线所受磁场力的方向是向右； （2）由图知道，线圈通电在磁场中转动，电能转化为机械能，所以是电动机的原理． 17．电流大小 【详解】让导线处于蹄形磁体的磁场中，调节滑动变阻器滑片P的位置，闭合开关后，发现直导体保持静止；改变滑动变阻器滑片P的位置，增大电流，发现直导体在磁场中由静止开始沿轨道运动起来，所以研究的是通电导线在磁场中的受力大小与电流大小的关系。 18．答：电动机模型通电后不能转动，由题意知线圈此时并未处在平衡位置，则发生故障的原因可能：磁铁失去磁性或磁性减弱，换向器中电刷、铜半环之间接触不良等． 【详解】电动机的原理是利用了通电线圈在磁场中受力转动，当电动机不转动时，一般的情况有以下几种：①启动时，线圈正好处于平衡位置；②电路接触不良或电路中的电流过小，包括：换向器与电刷之间接触不良，线圈某处断路等；③磁铁磁性较弱或没有了磁性．④摩擦较大．显然根据题意可排除①的可能，因此从后三种情况中来列举原因． 19． 通电线圈 换向器 动力 【详解】电动机中有磁体，当给线圈通电时，根据磁场对通电导体有力的作用来分析；当线圈在平衡位置时，要改变线圈在磁场中的受力方向，线圈才能继续转动下去，每当线圈转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，使线圈在后半圈也能获得动力从而平稳、有力地转动下去． 20． 通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力运动 2kg 电动汽车的费用更低 【详解】解：（1）通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力运动 （2）汽车做的功为 汽油机燃料产生的内能为 汽油的质量为 （3）电动汽车消耗的电能为 电费为 （取3.13、3.1或3元均可） 消耗汽油的费用为 因此电动汽车的费用更低。 答：（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动； （2）汽油的质量为2kg； （3）电动汽车的费用更低。 21． 暗 3.75V 10N 5Ω 8N 【详解】(1)由甲电路图可知，开关接a时，L与R串联，铁制品对R的压力大小等于其重力；开关接b时，L、R和电磁铁串联，电磁铁通电产生磁性，吸引铁制品，所以铁制品对R的压力减小，因为R的阻值与压力F成反比，所以R的阻值变大，电路的总电阻变大，电源电压一定，由可知，电路中电流变小，由P=I2R知灯泡实际功率变小，灯的亮度变暗； (2)由可得，当开关接a时，灯泡两端的电压 由串联电路电阻规律和欧姆定律可得，此时R的阻值 由图乙可知，当R=6Ω时，R受到的压力为10N，所以R上方水平放置的铁制品重为 G=F=10N (3)当铁制品放在R上，开关接b时，电流表稳定后的示数为0.4A，此时灯两端的电压 根据串联分压规律可知压敏电阻两端的电压 则此时压敏电阻的阻值 因为R与压力F成反比，由图像乙知 FR=60N•Ω 则当时 由力的平衡条件可得，电磁铁P对铁制品的吸引力 答：(1)在R上水平放置铁制品，开关S由接a改为接b，其他条件不变，灯的亮度变； (2)当开关接a，电流表的示数为0.375A时，灯泡两端的电压为3.75V；此时R上水平放置的铁制品重为10N； (3)在R上水平放置重为20N的铁制品，开关接b，电流表稳定后的示数为0.4A，则此时压敏电阻的阻值为5Ω；电磁铁P对铁制品的吸引力为8N； 22．（1）通电线圈在磁场中受力转动；（2）4×105Pa；（3）7.5×105J 【详解】解：（1）观光车的主要部件是电动机，将电能转化为机械能，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 （2）观光车上司机和乘客的总质量为600kg时，对地面的压力大小等于车、司机和乘客的重力大小，即 F=G=mg=(1000kg+600kg)×10N/kg=1.6×104N 对水平地面的压强为 （3）观光车以5m/s的速度匀速直线行驶5min通过的路程为 s=vt=5m/s×5×60s=1500m 当观光车做匀速直线运动时，牵引力和阻力是一对平衡力，所以 F=f=500N 牵引力所做的功为 W=Fs=500N×1500m=7.5×105J 答：（1）观光车的主要部件是电动机，其工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动； （2）观光车对水平路面的压强为4×105Pa； （3）牵引力所做的功为7.5×105J。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$