17.2 探究电动机转动的原理 ----2024-2025学年沪粤版物理九年级下学期

2024—2025学年九年级下册物理沪粤版17.2 探究电动机转动的原理 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 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，如图所示。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是（　　） A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能 B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能 C．电磁感应原理，将机械能转化为电能 D．电磁感应原理，将电能转化为机械能 2．直流电动机中换向器的作用是（    ） A．当线圈在磁场内转动时，每转动一周，换向器改变一次线圈中的电流方向 B．当线圈在磁场中转动时，换向器可随时改变线圈中的电流方向 C．每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就能自动改变线圈中的电流方向 D．没有换向器，直流电动机也可以工作 3．放假了，小余和妈妈兴高采烈乘动车去山边的外婆家过年，当动车启动时，小余发现了动车的动力系统与普通汽车的不同，采用额定工作电压为 25kV 的电力驱动，如图，在动车前进的过程中，能量转化关系与下列哪种家用电器工作时相同（　　） A．电磁炉 B．电风扇 C．电烙铁 D．电热水器 4．如图所示，图甲和图乙分别为直流电动机线圈在两个不同的时刻所处的位置，下列分析中正确的是（　　） A．导线ab中的电流方向在这两个时刻相同 B．导线ab在这两个时刻受到的磁场作用力方向不同 C．图乙中的线圈处在平衡位置上 D．由于具有惯性，线圈能持续转动 5．将一根通电导线放在磁场中，正确的说法是（　　） A．一定不受磁场的作用力 B．一定受磁场的作用力 C．不一定受磁场的作用力 D．当导线跟磁感线平行放置时，它一定受到磁场的作用力 6．如图，导线ab放在磁场中，接通电源后，ab向右运动，如要使其向左运动，下列方法可行的是（   ） A．增大电路中的电流 B．换用磁性更强的磁铁 C．将电源正负极对调 D．同时对调磁铁两极和电源正负极 7．旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是（　　） 　　　　 　　 A．①通电导线在磁场受到了力的作用 B．②动圈式话筒 C．③电磁继电器 D．④奥斯特实验 8．美国和加拿大的科学家最近研制出一种固定在膝盖上的发电装置，这种装置可通过收集人走路时损失的能量来发电，其电量足够给10部手机充电。如图所示各器具中，与其工作原理相同的是（　　） A．动圈式扬声器 B．电磁起重机 C． 动圈式话筒 D． 电话听筒 9．小倩在实验室看到这样一件实验器材，如图所示，将有机玻璃做成矩形框架，上面镶嵌了两组磁铁，上边一组南极向下，下边一组北极向上．将金属棒静止放置在金属导轨上，金属导轨一端通过导线分别与电池正负极连接．闭合开关，电池、金属导轨和金属棒形成回路有电流流过，则下列说法中正确的是 A．金属棒仍然静止在金属导轨上 B．如果改变电流方向，金属棒仍向原来方向运动 C．如果将漆皮完好的漆包线绕成矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出一小段距离作为转轴放到金属导轨上，闭合开关后线圈一定会连续转动起来 D．这个实验说明磁场对电流有力的作用 10．下列四幅图中，用来研究磁场对电流作用的是 A．图甲中，风车转动时电流表指针偏转 B．图乙中，闭合开关后线圈转动 C．图丙中，旋转启动钥匙后用电器工作 D．图丁中，闭合开关后铁钉吸引大头针 11．下列家用电器中，主要利用“磁场对通电导体有力的作用”这一原理工作的是（　　） A．电风扇 B．电饭煲 C．微波炉 D．冰箱 12．如图所示是动圈式话筒的构造示意图，膜片和线圈相连，线圈处在永久磁体周围的磁场中。线圈两端的导线接入扬声器，当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片和线圈一起振动，我们就能通过扬声器听到你的声音，下列说法正确的是（　　） A．线圈的材料可以选用铁 B．动圈式话筒是把电信号转化成声信号 C．线圈中产生的电流的方向是变化的 D．动圈式话筒和电动机的工作原理相同 13．现在电动车已成为百姓的常用交通工具，电动车内部可简化为由蓄电池、电动机和电阻组成的电路．某型号电动车正常工作时，电动机两端电压U=24V，线圈电阻R=0.24Ω，工作电流I=20A．不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ） A．电动机是利用电流热效应工作的设备 B．电动机提供机械能的效率为80% C．电动机5min内消耗2.88×104J的电能 D．电动机把消耗的电能全部转化为了机械能 14．线圈abcd转动过程中经过下图中的甲、乙位置时,导线ab所受磁场力的方向 (　　) A．相反,是由于磁场方向相反了 B．相反,是由于流过ab的电流方向相反了 C．相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了 D．相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变 15．以下有关换向器的说法中正确的是（    ） A．换向器是由两个相互绝缘的铜环组成 B．换向器分别与线圈的首尾两端相连 C．换向器始终是与电刷接触的 D．当线圈转过平衡位置时，换向器可以自动的改变电流大小 二、填空题 16．磁场对通电导线的作用 （1）通电导体在磁场里受到 的作用。力的方向跟磁感线方向 ，跟电流方向 ； （2）通电导体在磁场里受力的方向，跟 和 有关。（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。） （3）当通电导线与磁感线 时，磁场对通电导线的力 ；当通电导线与磁感线 时，磁场对通电导线 的作用。 17．电动机是根据 的原理制成的，它是把 能转化为 能的装置． 18．在研究从宇宙射到地球表面的某种未知宇宙射线时，可以让这种射线穿过一个已知磁场的方法来确定它的带电性质，在国际空间站上，瑞士研制的直径为1m，高0.8m，重21t的圆柱形磁体，它的任务就是当射线经过它的磁场时能被区分出来（提示：我们可以把宇宙射线当作带电和不带电的导体进行分析），如图是三种情况下的射线运动的轨迹，若A带负电，则B、C两种射线是否带电，带什么电 ？ 19．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到变化的 力作用，从而带动与线圈相连的纸盒振动，于是扬声器就发出了声音，扬声器从原理上与 大致相同（选填“电动机”或“发电机”）。 三、计算题 20．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． 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 《2025年2月27日初中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B B C C B C D B 题号 11 12 13 14 15 答案 A C B B B 1．B 【详解】电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是磁场对通电导体的作用，是将电能转化为机械能的装置。故ACD不符合题意,B符合题意。 故选B。 2．C 【详解】直流电动机的换向器的作用是当线圈刚好转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈不停的转动． 3．B 【详解】A．电磁炉是利用磁场感应涡流加热，故A不符合题意； B．电风扇是通电导线在磁场中受力的作用，电动机原理，故B符合题意； C．电烙铁是利用电流的热效应，故C不符合题意； D．电热水器是利用电流的热效应，故D不符合题意。 故选B。 4．B 【详解】AB．由图可知，导线ab在这两个时刻分别于电源正极和负极相连，电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab的受力方向不同，故A错误，B正确； C．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲、乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置，图中不是平衡位置，故C错误； D．电动机之所以能转动，是因为换向器在线圈由于惯性刚转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，不是全部依靠惯性持续转动的，故D错误。 故选B。 5．C 【详解】因为通电导线在磁场中可能受磁场力的作用，如：通电导线方向与磁感线方向垂直，通电导线一定受磁场力的作用；也可能不受磁场力的作用，如：当通电导线跟磁感线方向平行时，通电导线一定不受磁场力的作用，故C正确，ABD错误。 故选C。 6．C 【详解】A．增大电路中的电流，将增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故A不符合题意； B．换用磁性更强的磁铁，将增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故B不符合题意； C．将电源正负极对调，只改变一个影响因素（电流方向），受力运动方向改变，故C符合题意； D．同时对调磁铁两极和电源正负极，两个影响因素同时改变时，受力运动方向不变，故D不符合题意。 故选C。 7．B 【详解】旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动，产生感应电流，属于电磁感应现象。 A．①中线圈在磁场中转动，应用通电导线在磁场受到了力的作用，故A不符合题意； B．②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理，故B符合题意； C．③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意； D．④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。 故选B。 8．C 【详解】发电装置将机械能转化为电能，实质是一个小型的发电机，而发电机利用的是电磁感应原理； A．扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音。因此它是利用磁场对通电导体有力的作用原理来工作的，故A错误； B．电磁起重机主要是利用电磁铁工作的，电磁铁是根据电流的磁效应制成的，故B错误； C．动圈式话筒将声信号转化为变化的电流，是根据电磁感应原理制成的，故C正确； D．电话的听筒是利用利用磁场对通电导体有力的作用，把变化的电流转化为声音信号，故D错误。 故选C。 9．D 【详解】题干中的意思是金属棒处在由两组磁铁构成的磁场中，故金属棒中有电流通过时，金属棒受到力的作用而运动，A说法错误；通电导体受力方向与电流方向和磁场方向有关，当其中之一改变时，金属棒受到力的方向均改变，B说法错误；如果将漆皮完好的漆包线绕成矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出一小段距离作为转轴放到金属导轨上，因两端的漆包线的绝缘层没有刮掉，线圈中不会有电流，故闭合开关后线圈一定不会转动，C说法错误；该实验演示的就是磁场对电流的作用，D说法错误；答案选D． 10．B 【详解】试题分析：A错误，风车转动时，线圈在磁场中转动会产生感应电流，这是研究电磁感应现象； B正确，研究磁场对电流的作用； C错误，研究电磁铁原理； D错误，研究影响磁力大小的因素；应选B． 考点：电与磁 11．A 【详解】A．电风扇利用了通电线圈在磁场中受力从而产生了运动，故A符合题意； B．电饭煲主要利用了电流的热效应发热，故B不符合题意； C．微波炉利用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具，故C不符合题意； D．电冰箱用低沸点的制冷剂，汽化时吸收热量以达到制冷的目的制成的，故D不符合题意。 故选A。 12．C 【详解】A．线圈的材料一般是铜制的，若选择铁，会被磁铁吸住，通电后的线圈即使在磁场中受到力的作用，也无法运动，导致不会发出声音，故A错误； B．动圈式话筒是将声信号转化成电信号的装置，故B错误； C．对着膜片说话或唱歌时，导线切割磁感线的方向不断变化，因而产生的电流方向也会不断变化，故C正确； D．动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，与发电机的工作原理相同，故D错误。 故选C。 13．B 【详解】试题分析：电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，线圈产生的热量根据焦耳定律求解．电功是消耗电能的量度，求出电功，得到电动机消耗的电能，由能量转化和守恒定律求解电动机输出的机械能． 解：A、电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用工作的，故A错误； B、由题意知，消耗的电功率P=UI=24V×20A=480W，电动机的热功率P热=（20 A）2×0.24Ω=96W，电动机转化为有用功的效率为P有用=P﹣P热=480W﹣96W=384W，电动机提供机械能的效率为η=×100%=×100%=80%，故B正确； C、电动机5min内消耗的电能W=UIt=24V×20A×300s=1.44×105J，故C错误； D、电动机把消耗的80%电能转化为机械能，还有20%的电能转化为内能，故D错误． 故选B 点评：对于电动机，正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，电功大于电热；当电动机通电不转动时，其电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，电功等于电热．此题考是一道好题． 14．B 【详解】由题图可知，本题研究的是电动机的工作原理，在磁场方向一定时，通电线圈的受力方向与电流方向有关，由于ab边在甲图中受到向上的力，由于换向器的作用，改变了ab边中的电流方向，因此乙图中受到向下的力，磁场力方向改变． 15．B 【详解】A．电动机的换向器是由两个彼此绝缘的半圆铜环制成的，故A错误； B．换向器的两个半圆环分别与线圈的两端连接，并通过电刷接在电源的两极，故B正确； C．换向器当转到平衡位置时，需要改变电流方向，此时与电刷是不相连的，故C错误； D．当线圈转过平衡位置时换向器的作用就是改变线圈中电流的方向，不是改变的大小，故D错误。 故选B。 16． 力 有关 有关 电流方向 磁感线方向 垂直 最大 平行 没有力 【详解】（1）[1][2][3]通电导体在磁场中会受到力的作用，它的受力方向跟电流方向、磁感线方向有关，应用于电动机，电能转化为机械能。 （2）[4][5]通电导体在磁场中要受到力的作用，其方向与电流方向和磁场方向有关，当改变其中一个方向时，导体受力作用方向将改变。 （3）[6][7]当通电导体中的电流方向垂直于磁场方向时，导体受到的作用力最大。 [8][9]当通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反时（即两方向平行时），导体不受磁场的作用力。 17． 通电导体在磁场中受力运动； 电； 机械． 【分析】电动机的制作原理是：通电导体在磁场中受力运动，根据电动机是消耗电能的，通电后转动可知能的转化情况． 【详解】电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，它是消耗电能的，工作时把电能转化为机械能． 故答案为通电导体在磁场中受力运动；电；机械． 18．B不带电，C带正电荷 【详解】解：由图可知，磁场的方向垂直纸面向里，当负电荷A运动时，负电荷A的受力方向向右，将向右发生偏转；C偏转的方向与A相反，所以C正电荷；B没有发生偏转，所以B不带电．所以，B不带电，C带正电荷． 点睛：ABC在磁场中运动时，受到洛伦兹力的作用，沿受力使运动方向发生偏转，根据洛伦兹力的方向判定出电流的方向，从而判断出电荷的正负． 19． 磁场 电动机 【分析】解答本题要对扬声器的工作过程有清楚的了解。扬声器的线圈中有随声音变化的电流，因为通电线圈在磁场中受到力的作用，使得线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动动起来，便发出了声音。 【详解】[1]如图，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。 [2]扬声器从原理上与电动机的原理一致。 20．（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． 【详解】（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． 【点睛】解决本题的关键知道电动机是非纯电阻电路，线圈产生的热量小于电动机正常工作时消耗的总电能． 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 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