第四节 电动机（分层作业）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

17.4 电动机 一、电动机的工作原理 1．下列关于电与磁的描述不正确的是（　　） A．图甲中若处是开关，则处可以是灯泡 B．图乙中的现象最早是法拉第发现的 C．利用图丙的工作原理可制成动圈式扬声器 D．图丁中验电器的工作原理是同种电荷相互排斥 【答案】B 【详解】A．图甲中开关接在火线上，灯泡与开关串联，故A正确，不符合题意； B．图乙中的现象是通电导体周围存在磁场，最早是奥斯特发现的，故B错误，符合题意； C．图丙展示的是通电导体在磁场中受力，确实是电动机和扬声器的原理，故C正确，不符合题意； D．图丁中验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．如图所示，下列说法正确的是（    ） A．利用图甲的实验结论可以解释电铃的工作原理 B．图乙装置可用来探究发电机工作的原理 C．图丙装置可用来探究条形磁铁周围磁场的方向 D．在图丁的装置中，当夹子向左移动时，灯泡会变的越来越暗 【答案】A 【详解】A．图甲通常是演示电流磁效应的实验装置，闭合开关，通电导线周围产生磁场，使小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场。电铃是利用电流的磁效应工作的，所以利用图甲的实验结论（通过电流有磁性，断电时无磁性）可以解释电铃的工作原理，故A正确； B．图乙电路中有电源，该图是通电导体在磁场中受力的实验，利用此装置原理制造了电动机，故B错误； C．由丙图可知，条形磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，不能看到磁场的方向，故C错误； D．图丁装置中，夹子和铅笔芯组成滑动变阻器，当夹子向左移动时，铅笔芯接入电路的长度变短，电阻变小。根据欧姆定律可知，电源电压不变，电路的总电阻变小，电路中的电流变大，所以灯泡的实际功率变大，灯泡会变得越来越亮，故D错误。 故选A。 3．图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（    ） A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 【答案】D 【详解】A．图乙所示原理和扬声器都是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，故A正确，不符合题意； B．温度低于金属丝下端所指温度时，电路断路，线圈中没有电流通过，衔铁被释放，扬声器停止报警，故B正确，不符合题意； C．温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，故C正确，不符合题意； D．煤油是绝缘体，不能用煤油温度计来做开关，故D错误，符合题意。 故选D。 4．某同学在整理《电与磁》的笔记时，图片与知识点的对应出现错误的是（　　） A．图甲：最早发现地磁场的两极与地理的两极不重合的科学家是中国宋代的沈括 B．图乙：通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节 C．图丙：扬声器的工作原理与发电机的原理是相同的 D．图丁：当只改变电流方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变 【答案】C 【详解】A．在北宋学者沈括的《梦溪笔谈》中，记载了磁针所指方向不完全指南北这一事实，故他是世界上最早发现这一事实的人，故A正确，不符合题意； B．通电螺线管的磁性与电流的大小和线圈的匝数有关，因此通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节，故B正确，不符合题意； C．扬声器的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故C错误，符合题意； D．通电导体所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，只改变电流方向或磁场方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（　　） A．电蒸锅 B．洗衣机 C．电风扇 D．电冰箱 【答案】A 【详解】用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，属于电流的热效应。 A．电蒸锅主要利用电流的热效应工作的，故A符合题意； BC．洗衣机、电风扇工作的主要部件是电动机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，BC不符合题意； D．电冰箱工作的主要部件是压缩机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，D不符合题意。 故选A 。 二、换向器 6．实验器材是学习物理的重要工具，熟练使用器材可以更好的认识物理世界。以下说法错误的是（　　） A．利用重垂线可以检查墙壁是否竖直 B．利用验电器可以检测物体是否带电 C．利用测电笔可以辨别电池的正极和负极 D．利用换向器可以改变电动机线圈中电流方向 【答案】C 【详解】A．重力的方向总是竖直向下，利用重垂线可以检查墙壁是否竖直，故A正确，不符合题意； B．利用验电器可以检测物体是否带电：当物体与用电器接触时，若用电器的金属箔张开，说明物体带电，故B正确，不符合题意； C．利用测电笔可以辨别火线和零线，不可以辨别电池的正极和负极，故C错误，符合题意； D．换向器可以改变通过电动机线圈中电流方向，故D正确，不符合题意。 故选C。 7．如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 【答案】D 【详解】A．线圈abcd与电磁铁分别接在电源两极，有独立的电流路径，连接方式是并联，故A错误； B．将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，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B错误； C．电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由安培定则通电线圈下端磁极是N极，上端是S极，故C错误； D．线圈通电会转动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，扬声器是根据通电导体在磁场中受力的作用制成的，与扬声器的工作原理相同，故D正确。 故选D。 8．如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极不能改变线圈的转动方向 D．电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 【答案】A 【详解】A．电动机主要由磁体和线圈组成。在常见的电动机结构中，磁体提供磁场，线圈在磁场中受力而转动，这是电动机的基本组成部分，故A正确； B．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，其能量转化是将电能转化为机械能（动能），而不是把动能转化为电能，故B错误； C．电动机线圈的转动方向与电流方向和磁场方向有关，对调电源正、负极会改变电流方向，从而可以改变线圈的转动方向，故C错误； D．根据焦耳定律可知，电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻有关，故D错误。 故选A。 9．如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体，将线圈接入电路闭合开关后转动，下列说法中正确的是（   ） A．该装置是利用电磁感应原理工作的 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向 D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动 【答案】D 【详解】A．电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，故A错误； B．由于线圈中有一端的漆只刮掉半周，会出现电路中无电流状态，当线圈转到该位置处，由于线圈中无电流，所以不会受到磁场力的作用，故B错误； C．线圈转动的方向与电流的方向有关，仅调换电源的正负极，电流的方向发生改变，改变线圈的转动方向，故C错误； D．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，切断电流，通过线圈的惯性转动半周，从而保证了线圈持续的转动下去，由此可知该过程中通过线圈的电流方向不会改变，若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动，故D正确。 故选D。 10．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，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 【答案】D 【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，不是电磁感应，故A错误； B．图中线圈与磁感线的方向平行，没有处于平衡位置，故B错误； C．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C错误； D．若改变电源方向，也就是改变了线圈中的电流方向，线圈受力方向改变将逆时针转动，故D正确。 故选D。 三、生活中的电动机 11．“声纹锁”能识别主人说出的“口令”并自动解锁，而当别人说出同样的“口令”却无法让锁打开。下列说法正确的是（　　） A．声纹锁接收“口令”时将电信号转化为声音信号 B．主人的“口令”能自动解锁说明声音能传递能量 C．声纹锁主要是依据声音的音色来识别主人身份的 D．声纹锁在解锁过程中将机械能转化为电能 【答案】C 【详解】A．声纹锁通过麦克风接收声音，将声波（机械振动）转化为电信号，而非电信号转声信号，故A错误； B．声纹锁通过识别口令内容解锁，属于声音传递信息，故B错误； C．不同人发声的音色不同，声纹锁通过分析音色特征识别主人身份，故C正确； D．解锁时电能驱动机械部件，将电能转化为机械能，故D错误。 故选C 。 12．小文制作的电动机模型如图，线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（　　） A．利用电磁感应原理工作 B．只交换电池正负极，线圈转动方向不变 C．将机械能转化为电能 D．同时交换磁体磁极，电池正负极，线圈转动方向不变 【答案】D 【详解】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中会受到力的作用，不是利用电磁感应原理工作的，故A错误； B．根据通电导体在磁场中受力的作用规律可知，只改换电池正负极，线圈的受力方向即转动方向会发生改变，故B错误； C．电动机是把电能转化为机械能的装置，故C错误； D．根据通电导体在磁场中受力的作用规律可知，同时交换磁体磁极及电池的正负极，线圈的受力方向即转动方向不发生改变，故D正确。 故选D。 13．将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 【答案】C 【详解】A．通电导体在磁场中会受到力的作用，所以线框会转动是由于受到磁场力的作用，故A错误； B．本题模型为简易电动机，电动机将电能主要转化为机械能，极少部分转化为内能，所以电路中的热功率小于线框旋转的机械功率，故B错误； C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，磁场方向是向上的，根据左手定则，左侧线框因电流流向负极而受力方向向外，右侧线框因电流流向负极而受力方向向内，从上向下看，线框将做逆时针转动，故C正确； D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则只有半个线圈受力转动且受力方向不变，线圈转动方向也不变，所以线框不会上下振动，故D错误。 故选C。 14．2023年11月，我国自主研发的2吨级eVTOL（电动垂直起降飞行器）M1首架机在上海试飞成功。该飞行器在电动系统、飞控系统、复合材料三个核心环节全部实现国产化。该飞行器驱动系统的工作原理及能量转化分别是（　　） A．电磁感应现象，机械能转化为电能 B．电磁感应现象，电能转化为机械能 C．通电线圈在磁场中受力转动，机械能转化为电能 D．通电线圈在磁场中受力转动，电能转化为机械能 【答案】D 【详解】驱动系统是利用电流做功，使得飞机获得动力起飞，是电能转化为机械能的过程，其原理为通电线圈在磁场中受力转动，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 15．环保监测无人机现在已成为守护绿水青山的重要科技参与者，如图，它的旋翼由电动机驱动，高分辨率的摄像头能够清晰捕捉地面图像，并实现实时数据传输。以下关于无人机的描述正确的是（   ） A．电动机是利用电磁感应原理工作的 B．电动机工作时电能大部分转化为机械能 C．航拍时，摄像机成像的像距略小于焦距 D．航拍时，地面景物在摄像头中成放大的像 【答案】B 【详解】AB．电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动，电动机工作时消耗电能，消耗的电能大部分转化为机械能，故A错误，B正确； CD．根据凸透镜成像特点，摄像头成像是物距大于2倍焦距时成缩小的像，像距大于焦距小于2倍焦距，故CD错误。 故选B。 四、扬声器原理 16．为解决广场舞噪声扰民的问题，民警在几个露天广场安装了几套声音分贝测试及提醒设备（如图），随时监测音量，达到峰值时设备会鸣叫示警，下列说法错误的是（　　） A．广场舞音乐一定是乐音 B．监测音量峰值应设定为50dB左右 C．分贝测试设备在传播过程中只能监测不能控制噪声 D．扬声器是音响的最主要部分，其工作原理是磁场对电流的作用 【答案】A 【详解】A．广场舞音乐如果影响到别人的正常工作、学习和生活，也会成为噪声，故A错误，符合题意； B．为了不扰民，监测音量峰值应设定为50dB左右，故B正确，不符合题意； C．分贝测试设备只是一个监测噪声强度的设备，在传播过程中只能监测不能控制噪声，故C正确，不符合题意； D．扬声器是音响的最主要部分，其工作原理是磁场对电流的作用，与电动机的原理相同，故D正确，不符合题意。 故选A。 17．关于如图所示的电和磁现象，说法正确的是（　　） A．图甲：地球周围存在着磁场，地磁场的两极与地理的两极重合 B．图乙：改变通电螺线管的电流大小可以改变螺线管磁极性质 C．图丙：扬声器的原理是磁场对电流有力的作用 D．图丁：同时改变电流方向和磁场方向，金属导体的受力方向也发生改变 【答案】C 【详解】A．图甲：地球周围存在着磁场，地磁场的两极在地理的两极的附近，并不重合，故A错误； B．图乙：螺线管磁极性质只与电流绕行方向有关，改变通电螺线管的电流大小不能改变螺线管磁极性质，故B错误； C．图丙：扬声器的原理是磁场对电流有力的作用，当其中通以音频电流时，纸盆会随音频电流的方向不同而受到方向不同的力，从而产生振动，发出声音，故C正确； D．图丁：改变电流方向或磁场方向，金属导体的受力方向都会发生改变，同时改变电流方向和磁场方向，金属导体的受力方向不会发生改变，故D错误。 故选C。 18．要改变直流电动机的转向，可以（    ） A．适当改变通过线圈的电流大小 B．升高或降低电源电压 C．对调电源两极或对调磁铁的两极 D．对调电源两极同时对调磁铁的两极 【答案】C 【详解】因为直流电动机中线圈转动的方向与电流的方向和磁场的方向有关；且两者有任何一个因素发生改变，线圈运动方向就会发生改变，但若两个因素都发生改变，线圈运动方向就不改变。所以对调电源两极或对调磁铁两极能改变直流电动机的转向。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 19．下面说法错误的是（　　） A．磁场对电流不一定有力的作用 B．一个物体受平衡力作用时机械能一定不变 C．光经凸透镜折射后可发散 D．高压锅不属于大气压的应用 【答案】B 【详解】A．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流的力为零，故A正确，不符合题意； B．物体受平衡力时可能匀速上升（如起重机吊物体），动能不变但重力势能增加，机械能增大，故B错误，符合题意； C．凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光线相对于入射光线向主光轴方向靠拢，当物体在凸透镜焦点以内时，折射光线相对于入射光线是向主光轴方向靠拢，但折射光线本身不相交，是发散的，故C正确，不符合题意； D．高压锅通过增大气压提高沸点，利用的是沸点与气压的关系，与大气压应用无关，故D正确，不符合题意。 故选B。 20．如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动，下列操作能让导体ab向左运动的是（　　） A．改变电压大小 B．改变电流方向 C．改变电流大小 D．改变导体ab长度 【答案】B 【详解】A．通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和导线棒中电流的方向有关，且两个因素只改变其中一个导体棒受力方向才会发生改变，改变电压大小，只改变电流的大小，不能改变导体的受力方向，故A不符合题意； B．改变电流方向，磁场的方向不变，可以改变导体受力的方向，可以使导体ab向左运动，故B符合题意； C．改变电流大小，不能改变电流的方向和磁场的方向，因此不能改变导体棒受力的方向，故C不符合题意； D．改变导体ab长度，不能改变电流的方向和磁场的方向，因此不能改变导体棒受力的方向，故D不符合题意。 故选B。 21．“福建舰”航空母舰具有电磁弹射航技术，电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，受到推力并带动飞机短距离快速起飞。 【项目一：通电直导体在磁场中受力大小与哪些因素有关】 创新小组计了如图乙所示的实验装置，通电直铜棒置于水平放置的压力传感器上，直铜棒的两端通过导线与电流表、滑动变阻器、电源、开关相连。闭合开关，通过改变连入电路中滑动变阻器的阻值，获得多组数据并记录在表格中。 序号 电流表示数/A 传感器示数/N 直铜棒受到的磁场力/N 1 0 4.0 0 2 0.1 3.6 0.4 3 0.2 3.2 0.8 4 0.3 2.8 1.2 (1)创新小组探究的问题是：通电直导体在磁场中受力大小与 的关系； (2)分析表中数据可知：闭合开关后，直铜棒受到磁场的作用力方向是 （选填“向上”或“向下”）的。得出的结论是 ； 【项目二：探究影响飞机油耗主要因素】 (3)查阅资料发现影响飞机油耗主要因素是行进中所受到的空气阻力（也称风阻），阻力F主要与两个因素有关：①飞机正面投影面积S；②飞机行驶速度v。某模拟实验得到如下数据： 20 30 40 50 60 2.0 206 464 824 1291 1856 2.5 258 580 1030 1614 2320 3.0 309 696 1236 1937 2784 3.5 361 812 1442 2259 3248 4.0 412 928 1648 2582 3712 请由上述数据推出：在其他条件一定时，风阻F与正面投影面积S成 （选填“正比”或“反比”），与 （选填“v”或“v2”）成正比； (4)为庆祝“福建舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图丙所示，则焰火受到的最大阻力为 N，焰火能够达到的最大速度为 m/s。（火药的质量不计） 【答案】(1)电流大小 (2) 向上 在其他条件一定时，通过导体的电流越大，导体在磁场中受力越大 (3) 正比 v2 (4) 5 11 【详解】（1）由题意可得，创新小组探究的问题是：通电直导体在磁场中受力大小与电流大小的关系，通过改变滑动变阻器连入电路的阻值大小可以改变电路中的电流大小，从而获得多组数据。 （2）[1]由表中数据可知，直铜棒受到的磁场力逐渐变大时，压力传感器受到的压力逐渐变小，说明直铜棒受到的支持力逐渐变小，直铜棒的重力不变，说明磁场力方向向上。 [2]由表中数据可知，随着电流逐渐增大，磁场力逐渐变大，故可得：在其他条件一定时，通过导体的电流越大，导体在磁场中受力越大。 （3）[1]当风速为20m/s时，飞机正面投影面积为2.0m2时，风阻为206N，飞机正面投影面积为4.0m2时，风阻为412N，飞机正面投影面积为原来的两倍时，风阻也为原来的两倍，可知在风速一定时，风阻与飞机正面投影面积成正比。 [2]当飞机正面投影面积为2.0m2时，风速为20m/s时，风阻为206N，风速为40/s时，风阻为824N，速度变为原来的两倍，风阻为原来的四倍，说明风阻与风速的平方成正比。 （4）[1]焰火的重力 产生大小为自重6倍的恒定的推力，故推力为 焰火上升时受到最大的阻力为 [2]由图可知，当阻力为5N时，速度最大为11m/s。 22．在学习“电与磁”后，某小组拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究。 (1)如图甲所示，开关断开时，小磁针N极（小磁针黑色端为N极）总是指向右端，则右端是地理的 （选填“南”或“北”）极；开关闭合后，小磁针N极转向垂直纸面向内，说明了通电导体棒ab周围存在 ； (2)根据图甲中小磁针静止时的指向可以判断图乙中的小磁针N极的转动情况是 （选填“转向纸内”“转向纸外”或“保持不动”，通电导体棒ab产生的磁场的方向与电流的方向 （选填“有关”或“无关”）； (3)如图丙所示，把导体棒ab置于蹄形磁体的磁场中； ①请用笔画线将图丙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器及导体棒ab连成串联电路（部分导线已连接）。要求：滑动变阻器滑片P向B端移动时，电流表示数增大 ； ②正确连接电路后，闭合开关，观察到导体棒ab向左摆动。若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向 （选填“左”或“右”）摆动； ③为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的 （填“铁棒”或“铝棒”）； ④通电导体棒ab在磁场中受力大小可能与电流大小、磁场强弱有关。小明为了探究“通电导体棒ab受力大小与电流大小的关系”，需要控制 不变，改变电流大小，并记录导体棒ab每次运动的幅度（如摆动角度），请设计记录实验数据的表格 。 【答案】(1) 北 磁场 (2) 转向纸外 有关 (3) 右 铝棒 磁场 见解析 【详解】（1）[1]小磁针指向南北，这是因为受到了地磁场的作用，开关断开时，小磁针N极（小磁针黑色端为N极）总是指向右端，右端是地理的北极，左端是地理的南极。 [2]闭合开关后，导线下方的小磁针N极（小磁针黑色端为N极）转向纸内，说明通电导体周围存在磁场。 （2）[1][2]通电导线产生的磁场的方向与电流的方向有关，图甲中，小磁针上方导线电流方向由左向右，小磁针N极转向纸内，图乙中，小磁针上方导线电流方向由右向左，故图乙小磁针转动方向与图甲相反，图乙中的小磁针N极的转动情况是转向纸外，说明了通电导线产生的磁场的方向与电流的方向有关。 （3）①[1]滑动变阻器滑片P向B端移动时，电流表示数增大，由可知电路中的电阻减小，变阻器连入电路的电阻变小，将变阻器的右下方接线柱连接电路中，电流表选择大量程，电流表串联在电路中，如图所示： ②[2]通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，闭合开关，观察到导体棒ab向左摆动，仅将磁体的N、S极对调，改变磁场的方向，导体棒ab受力的方向改变，导体棒ab会向右摆动。 ③[3]探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒。 ④[4][5]探究“通电导体棒ab受力大小与电流大小的关系”，控制磁场不变，改变电流大小，记录导体棒ab每次运动的幅度，表格中有电流的大小和受力情况，如下所示 次数 电流 受力情况 1 0.1A 2 0.2A 3 0.3A 23．【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 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，并将该线圈放在支架上。线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 （选填“A”或“B”）。 A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，小梦应该做的尝试是 或 。 【项目拓展】 (3)在制作过程中，若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是 。（答出一点即可） 【答案】(1)B (2) 增大电源电压 换一块磁性更强的磁体 (3)将电源的正、负极对调/将磁体的N、S极对调 【详解】（1）在制作简易电动机模型时，将线圈两端引线的漆皮，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而转动，另一个半周利用惯性转动，若两端的漆皮都全部刮掉，线圈就不能持续转动。 故选B。 （2）[1][2]如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，可能是线圈受力太小，原因是电流太小或磁场太弱，所以可以增大电源电压来增大电流，或者换用磁性更强的磁体 。 （3）电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，所以若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是改变电流方向，比如对调电源正负极；或者改变磁场方向，比如对调磁体的磁极。 24．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，图乙中ab段导线所受磁场力的方向是竖直向 ； (3)本装置是采用 的办法使线圈连续转动下去； (4)如图丙所示，电磁铁CD通电时，软磁性（容易磁化和退磁的磁性材料）铁块A静止不动，这是因为电磁铁对A的吸引力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）A受到的摩擦力，改变电磁铁中的电流方向，A受到电磁铁的力的方向 （选填“改变”或“不变”）。如果把这个电磁铁CD如图丙所示通电并自由悬挂在地球赤道上方，则电磁铁C端，有指向地理 极（选填“南”或“北”）的趋势。 【答案】(1) 由b到a 由a到b (2)下 (3)改变电流方向来改变受力方向 (4) 等于 不变 南 【详解】（1）[1][2]在电源外部，电流从电源正极出来，最后流回负极，如图甲，电流从d流向c，再从b流向a。乙图中，电流从a流向b。 （2）通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向以及电流方向有关，图乙中磁场方向与图甲相同，ab段导线电流方向与图甲相反，所以ab段导线受力方向相反，图甲中ab段导线受力方向竖直向上，所以图乙中ab段导线受力方向是竖直向上。 （3）改变通电导线受力方向的方法有改变磁场方向或改变电流方向。本装置是利用换向器改变电流方向来改变力的方向，从而使线圈连续转动下去。 （4）[1]铁块A静止不动，受平衡力，所以电磁铁对A的吸引力与A受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。 [2]改变电磁铁中的电流方向，电磁铁的两极对调，但对A的作用力都是向左的吸引力，所以A受到电磁铁的力的方向不变。 [3]如图丙，由安培定则可知，C端为S极。根据异名磁极相互吸引，C端会与地磁N极相互吸引，而地磁N极在地理S极附近，所以电磁铁C端有指向地理S极的趋势。 25．如图所示为研究“磁场对电流的作用”实验装置。 （1）直导线AB不能选用 （选填“铜”“铁”或“铝”）质材料； （2）把导线AB放在磁场里，闭合开关，会发现导线ab向左运动，说明磁场对电流有磁力的作用； （3）现要让导线AB向右运动，请你说出一种方法 。 【答案】 铁 见解析 【详解】（1）[1]为了使实验效果明显，防止铁类物质被磁化而吸引，直导线AB应选择非磁性材料，故不能选用铁质材料。 （3）[2]磁场力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，现要让导线AB向右运动，可以对调磁体的两极或将接电源正负极的两根导线位置互换。 26．探究电与磁现象 (1)如图甲，指南针在水平桌面上静止，触接前，它指向北方的磁极是 极；触接后，观察到小磁针发生偏转的现象，说明电流周围存在 。 (2)如图乙，漆包线绕在铁棒上构成一个电磁铁，将它平行指南针放置；闭合开关，在电磁铁的作用下，指南针仍然在原处保持静止，则电磁铁的端是 极，为电源的 极。 (3)如图丙，为了探究磁场对通电导线的作用，图示装置中，还需要在导线夹、间接入的电路元件是 。 【答案】(1) N 磁场 (2) S 正 (3)电源 【详解】（1）[1]地球周围存在磁场，触接前，小磁针静止时是因为受到地磁场的作用指南北，它指向北方的磁极是N极。 [2]闭合开关，观察到小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场。 （2）[1][2]由磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的a端为S极，由安培定则可知，电流由螺线管的右端流入，左端流出，所以b为电源正极。 （3）研究“磁场对电流的作用”时，必须有电源给导体棒通电，所以应在A、B之间接入电源。 27．(1)在“探究冰熔化过程温度的变化规律”实验中，某时刻温度计的示数如图甲所示为 ℃，根据实验数据绘制的冰熔化过程温度随时间变化的图像如图乙所示，由图乙可知冰是 （选填“晶体”或“非晶体”）。 (2)如图丙所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对 有力的作用，利用这一原理可以制成 。 (3)如图丁，两只气球悬挂在空中。为使两只气球靠拢，你所采用的方法是 ，其中用到的物理知识是 。 【答案】(1) -3 晶体 (2) 通电导体 电动机 (3) 向两气球中间用力吹气 流速越大的位置，压强越小 【详解】（1）[1]如图甲所示，温度计的分度值为1℃，示数在零刻度以下，因此为-3℃。 [2]由图乙可知，冰在熔化过程中温度保持不变，有固定的熔点，因此是晶体。 （2）[1][2]如图丙所示的实验中，闭合开关，此时铝棒为通电导体，观察到铝棒向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用，利用这一原理可以制成电动机。 （3）[1][2]如图丁，两只气球悬挂在空中。为使两只气球靠拢，所采用的方法是向两气球中间用力吹气，其中用到的物理知识是流速越大的位置，压强越小。 28．利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。 (1)应在M、N之间接入 （选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”） (2)如图乙中，通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是 ； (3)小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中（如图丙所示）。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线 （选填“平行”或“垂直”）；为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是 。 A两端均刮下半周    B．一端刮上半周，一端刮下半周    C．一端全刮，另一端刮半周 【答案】(1) 电源 铝棒 (2)竖直向上 (3) 垂直 C 【详解】（1）[1]利用如图甲所示的装置探究“磁场对通电直导线的作用”时，必须有电源，所以在、间应接电源，利用该原理制成了电动机。 [2]探究磁场对通电直导线的作用时，磁体能够吸引磁性材料，所以导体棒不能为磁性材料，即不能选择铁棒进行实验，应选铝棒。 （2）通电直导线在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关。如图乙中，通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，ab段导线的电流方向与cd段导线的电流方向相反，则ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上。 （3）[1]当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡位置。 [2]为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是将线圈两端的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉上半周或下半周，或者两侧均刮上（下）半周，故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 29．同学们参加学校项目式学习挑战赛——设计制作“创意船模”。图甲是“智创”小组设计并制作的一艘“化学船”模型。其原理是：漏斗流下的稀盐酸液体与塑料罐里的大理石颗粒发生反应，产生大量的CO2气体。CO2气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。 (1)当CO2气体从尾部玻璃管喷出时，“化学船”获得向前的动力，说明力的作用是 的；“化学船”在行驶过程中受到的浮力 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)小组同学发现“化学船”航速较小，以下改进措施中有利于增大航速的是___________（填字母）； A．增大玻璃管的长度 B．减小配重物块的质量 C．减小稀盐酸液体的浓度 (3)为了践行“低碳环保”理念，“智创”小组同学进一步讨论后，将船模由化学能驱动换成电能驱动，设计并制作“电动船”如图乙，其工作原理电路图如图丙。在试航期间他们发现： ①“电动船”只能前进，不能后退。如果要让船能够后退，可以改变丙图电路中电流的 ； ②启动阶段“电动船”的运动越来越快，说明此时“电动船”所受合力 （选填“等于”或“不等于”）零； ③“电动船”运动越快，船体越容易失控。经进一步讨论，决定通过改变电动机转速来控制“电动船”的运动快慢，请在丙图基础上，给小组同学提一个改进的建议： 。 【答案】(1) 相互的 变小 (2)B (3) 方向 不等于 电路中串联一个滑动变阻器 【详解】（1）[1]船向后喷出气体，给空气一个作用力，因为力的作用是相互的，那么，空气就会给船一个反作用力，船在反作用力的作用下，改变了运动状态，由静止变为运动，因此是力改变了物体的运动状态。 [2]船处于漂浮状态，船所受的浮力等于重力，即F=G；因为在塑料罐中的物质发生了化学反应，产生气体向外喷出，船的总重变小，所以船受的浮力也会变小。 （2）要增大航速，可减小配重使总质量减小，在相同推力下船的加速度更大，增大玻璃管长度或减小酸浓度均不利于航速增大。 故选B。 （3）[1]通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，因此如果要让船能够后退，可以改变丙图电路中电流的方向。 [2]力是改变物体运动状态的原因，启动阶段“电动船”的运动越来越快，说明此时“电动船”所受的不是平衡力，因此合力不为零。 [3]通电导体在磁场中的受力大小与磁场强弱和电流大小有关，若需控制船速，可在电路中串联滑动变阻器，通过调节电流来改变电机转速。 30．利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”； (1)应在M、N之间接入 （选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，ab段和cd段受到的这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力； (3)小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。为了使线圈能持续转动（　　） A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周 C．一侧刮上半周，一侧刮下半周 【答案】(1) 电源 铝棒 (2)不是 (3)B 【详解】（1）[1][2]利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在M、N之间应接电源。 探究磁场对电流的作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，所以通电导体不能为磁性材料，则不能选择铁棒进行实验，而应选用轻质的铝棒。 （2）由图乙可知，cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不在同一条直线上，所以不是一对平衡力。 （3）为了使线圈能持续转动，需要在线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向，可以将一端的漆全部刮掉，另一端刮半周；或者两侧都只刮上半周，这样线圈转到平衡位置时，线圈中没有电流，由于惯性会继续转动，相当于电动机中的换向器，故B符合题意，AC不符合题意。 故选B。 31．阅读材料，回答问题。 人形机器人 2025年春晚，科技融合传统文化的舞蹈节目《秧BOT》引发较大关注。这款宇数H1机器人图1所示名叫福兮，配备了多达23至43个关节电动机。这类关节电动机是利用直流无刷电动机驱动，通过传动系统减速器输出关节扭矩，减速器的作用是将电机扭矩放大，关节扭矩（T）是指作用在关节上使关节产生转动效应的力的力矩，扭矩等于力（F）与力臂（r）的乘积，即T=F×r，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。直流无刷电动机的内部结构如图2所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场，机器人能在一秒钟使手绢垂直旋转不会掉。 下表为机器人的部分参数，“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。 电池的质量 10kg 驱动电机的输入总功率 500W 电池比能量 150W·h/kg 驱动电机将电能转化为机械能的效率 60% 移动速度 0.1~1m/s 减速器的减速比 10：1 肘关节电机扭矩 10N·m 传动系统效率 90% (1)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是___________。 A． B． C． D． (2)电池所能输出的总电能为 J；若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动10s，此过程中机器人受到的阻力为 N。 (3)图3是宇树H1机器人的手臂，其肘关节电机最大扭矩为30N・m，前臂长30cm，为碳纤维制造，自重不计，前臂在水平位置能提起最重的重物G= N。 (4)机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转。图4为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，R1为定值电阻，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱变化的图像如图5所示。当磁敏电阻R0在正常工作区时，即使输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近基本不变，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图5中 （选填“ab”或“bc”）段。正常工作时，当RB阻值为800Ω，R1的阻值为300Ω，线圈电阻忽略不计，处在磁场中的RB电功率为0.72W，则R1两端的电压U1= V。 【答案】(1)D (2) 5.4×106 300 (3)100 (4) bc 9 【详解】（1）要让中间磁体顺时针转动起来，则磁体两极的线圈一定不能通电，否则会给磁体一个竖直方向上的力，增大磁体与轴承的压力从而增大阻力，阻碍磁体转动，故B不符合题意；侧方向两个电磁铁应该左下方的给一个吸力即N极，右下方的给一个斥力即S极，这样直流无刷电动机顺时针转动并且动力最大，故A不符合题意，根据右手定则判断电磁铁磁极可知，C项左下靠近磁体一端为S极，故此时无刷电动机将逆时针转动，故C不符合题意；D中左下靠近磁体一端为N极，右下靠近磁体一端为S极，故D符合题意。综上可知ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）[1]电池所能输出的总电能为 [2] 驱动电机将电能转化为机械能的功率为 根据公式可知，若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动10s，此过程中机器人受到的牵引力为 （3）根据杠杆平衡条件知道，宇树H1的前臂在水平位置能提起最重的重物 （4）[1][2]由图可知，两电阻串联，由串联分压原理可知，为维持U1两端的电压稳定，磁敏电阻RB两端电压UB也应随输入电压U的变化而发生变化，且RB阻值的变化量较大，所以应选择“bc”段；因为串联电路各处电流都相等，所以由P=I2R可知，电路中电流 R1两端的电压 32．阅读短文，回答问题。 智能道闸系统 如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸，它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成。道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。当内部车辆靠近道闸时，摄像头采集到车辆信息，与系统内已有信息进行比对，给闸机的电动机发出是否放行指令。若外来车辆，则需要由管理员通过遥控器控制是否放行。 车辆放行后，进入地感线圈区域时，路面下的压敏电阻改变从而使电磁线圈磁性改变，向下吸引住铁柱，横杆不会落下，如图乙所示，使车辆在进入地感线圈区域时，横杆仍然处于抬起状态。 为让横杆平稳起落，需给电动机进行减速，减速系统内部结构如图丙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A（相当于齿数为1的齿轮）带动蜗轮B实现第一次减速；接着与蜗轮B同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D，实现第二次减速，横杆通过连杆实现起降。减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比应该为蜗轮B的齿数与1的比值，若数值为n∶1，即表示蜗杆A转n转，蜗轮B转1转。整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。 (1)当车辆进入地感线圈区域时，路面下的压敏电阻 （选填“变大”“变小”或“不变”），地感线圈中的磁性 （选填“增大”“变小”或“不变”），从而吸住铁柱，防止道闸杆下落。 (2)智能道闸系统能识别本小区车牌，自动闭合“智能”开关S1，使电动机通电抬起道闸；外部车辆需要门卫人员按动遥控开关S2使电动机通电抬起道闸。光线较暗时“光控”开关S3自动闭合，提供照明进行补光。以下简化电路图符合要求的是_________。 A． B． C． D． (3)若某智能道闸电动机的转速为3000r/min，蜗轮B的齿数为200齿，齿轮C的齿数为50齿，齿轮D的齿数为80齿，则该道闸整个系统的减速比是 ，道闸横杆起杆（从水平位置转动到竖直位置）的时间约为 s。 【答案】(1) 变大 增大 (2)C (3) 320∶1 1.6 【详解】（1）[1]当车辆进入地感线圈区域时，路面下的压敏电阻受到的压力变大，电阻变小，电流变大，从而使电磁线圈磁性改变，向下吸引住铁柱。 [2]根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，地感线圈中的磁性增大。 （2）根据题意可知，“智能”开关S1和“手动”开关S2都能使电动机通电抬起道闸，所以“智能”开关S1和“手动”开关S2是并联的，能各自独立控制电动机；光线较暗时“光控”开关S3自动闭合，提供照明，灯泡能独立工作，这说明灯泡与电动机是并联的，“光控”开关S3与灯泡在另外的一条支路中。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （3）[1]由于蜗杆A的齿数为1，蜗轮B的齿数为200，所以第一次减速比为200∶1；接着，计算第二次减速比，齿轮C的齿数为50，齿轮D的齿数为80，所以第二次减速比为80∶50=8∶5；整个系统的减速比是两次减速比的乘积，即 [2]电动机的转速为3000r/min，即每秒转50r，经过减速，横杆每秒转，道闸横杆起杆（从水平位置转动到竖直位置）需要转动，则所需的时间 33．阅读短文，回答问题； 智能道闸——助力汽车进出管理 如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸，它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成，道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。 当车辆靠近道闸时，摄像头采集到车辆信息，与系统内已有信息进行比对，给闸机的电动机发出是否放行指令。车辆放行后进入地感线圈区域时，路面下的线圈中电流发生变化，这个变化信号通过检测器传给闸机，横杆不会落下。 为让横杆平稳起落，需给电动机进行减速，减速系统内部结构如图乙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A（相当于齿数为1的齿轮）带动蜗轮B实现第一次减速；接着与蜗轮B同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D，实现第二次减速。减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比为蜗轮B的齿数与1的比值，若数值为n∶1，即表示蜗杆A转n转，蜗轮B转1转，整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。 (1)以下材料中最适合用作道闸横杆的是（　　） A．玻璃材料 B．铝合金材料 C．泡沫材料 D．铁质材料 (2)闸机中的遥控接收器和电动机是 （串/并）联的； (3)若某智能道闸电动机的转速为4800r/min，蜗轮B的齿数为240，齿轮C的齿数为30，齿轮D的齿数为40，则该道闸整个系统的减速比是 ，道闸横杆起杆（从水平位置转到竖直位置）时间为 s。 【答案】(1)B (2)并 (3) 320 1 【详解】（1）道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。 A．玻璃材料虽然耐腐蚀，但强度不够，且容易碎裂，故A不符合题意； C．泡沫材料显然强度不够，不适用于此场景，故C不符合题意； D．铁质材料虽然强度高，但重量较大，且不耐腐蚀，故D不符合题意； B．铝合金材料强度高、耐腐蚀，并且重量相对较轻，符合所有要求，故B符合题意。 故选B。 （2）在闸机中，遥控接收器用于接收遥控信号，而电动机用于驱动横杆起落。它们的功能是独立的，即一个工作与否不影响另一个，因此，它们应该是并联的，以确保各自独立工作。 （3）[1]减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。蜗杆A的齿数为1，蜗轮B的齿数为240，所以第一次减速比为；齿轮C的齿数为30，齿轮D的齿数为40，所以第二次减速比为 则该道闸整个系统的减速比是 [2]电动机的转速为4800r/min，即每秒转80r。经过320倍的减速，横杆每秒转 道闸横杆起杆（从水平位置转动到竖直位置）需要转动，那么所需时间为 34．阅读短文，回答文后的问题 霍尔传感器与调速把手 霍尔传感器是一个可以改变输出电压的元件。如图1所示，在一个矩形半导体薄片上，制作四个电极它就成了一个霍尔传感器。当在间通入电流，同时加一与薄片垂直的磁场（物理学中用磁感应强度表示磁场的强弱，磁感应强度的符号为），则薄片间就产生电压，称为霍尔电压。 研究表明霍尔电压与间通入的电流和磁感应强度关系分别如图2甲和乙所示。如果在两端接一电阻，当改变磁感应强度或电流的方向时，通过电阻的电流方向会随之改变。 电动自行车调速把手可以改变电动自行车转速和转向，图3是一个调速把手内部结构示意图，圆形把手内部阴影部分镶嵌一条强弱不同的半环形磁体，从A到B磁感应强度逐渐变强，且变化均匀。传感器电源是负责给霍尔传感器输入电流的装置，控制器是根据霍尔传感器的输出电压来调节通过电机的电流大小和方向，从而实现调节电机转速和转向。 (1)在图3中，当逆时针旋转把手时，电动车自行车的转速会 （选填：“变快”或“变慢”）。 (2)如要实现前进和倒车，则下列操作可以实现的是（    ） A．改变传感器电源的电压大小 B．改变环形磁体的磁感应强度的大小 C．改变传感器电源正负极的方向 D．改变旋转把手的旋转方向 (3)图1中，当间电流为、磁感应强度为时，间电压为；若间通入电流为、磁感应强度为，则间电压为 ； (4)如果控制器输出给电机的电压始终不变，控制器输给电机的电流与接收到霍尔传感器的输出电压的关系如图4所示中，下列图中能表示逆时针旋转把手时，电机的输入功率与把手旋转的角度关系的是（    ） A． B． C． D． 【答案】(1)变快 (2)C (3)9 (4)D 【详解】（1）圆形把手内部阴影部分镶嵌一条强弱不同的半环形磁体，从到磁感应强度逐渐变强，当逆时针旋转把手时，磁感应强度变强，由图2乙可知，霍尔电压变大，由图4知，通过电机电流变大，电动车自行车的转速会变快。 （2）如果在两端接一电阻，当改变磁感应强度或电流的方向时，通过电阻的电流方向会随之改变。改变传感器电源正负极的方向，电流的方向随之改变，霍尔传感器的输出电压极性随之改变，从而通过电机的电流方向改变，电动机转向改变，从而实现前进和倒车，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （3）图1中，当间电流为、磁感应强度为时，间电压为；保持磁感应强度为不变，若间通入电流为3，由图2甲可知，间电压为，若再磁感应强度增强为，间电压为 （4）圆形把手内部阴影部分镶嵌一条强弱不同的半环形磁体，从到磁感应强度逐渐变强，且变化均匀，故逆时针旋转把手时，随着角度增大，B均匀增大，由图2乙，均匀增大，即，为转动角度。控制器输出给电机的电压始终不变，则电机的输入功率 所以图像和图像应该是一致的形状，随着角度增加，电压增加，电流增加变慢，输入功率增加也变慢，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 35．多功能喷洒车 多功能喷洒车作为城市环保小卫士充当着重要角色。某款喷洒车的主要结构如图甲所示，配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行，还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电，然后发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电，水泵和液压泵可独立工作。机械结构上，喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心；工作时水泵通过水管将水箱中的水直接压到喷嘴处，然后被风机产生的强风喷射出去；转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转，液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动，达到有效控制喷洒射程和面积的作用。雾炮机能够通过高压雾化系统，将水雾化成与粉尘大小相当的水珠，在风机作用下，将水雾喷射至空中，最后粉尘颗粒与水雾充分融合，逐渐结成颗粒团，在自身重力作用下快速沉降到地面从而达到降尘的目的。覆盖面积大，对200微米以下粉尘具有完全抑制能力。 喷洒车的部分参数如下表所示，其中最大能效的定义为：当以最大射程和流量工作时，最大射程和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值。 发电机输出电压 380V 最大能效 5L·m/kJ 柴油机效率 40% 发电机效率 90% 喷雾最大流量 100L/min 水箱容积 10m3 空载质量 10t 车轮与地面的总接触面积 0.4m2 (1)检修喷洒车同侧前后两个转向灯时，司机会拨动方向盘旁边的横杆，并观察转向灯的发光情况，司机所拨动的这根横杆相当于电路中的 ； (2)下列关于雾炮机的说法正确的是______； A．液压泵和水泵串联在电路中 B．雾炮车匀速行驶过程中，喷水时，动能不变 C．该雾炮机也可利用家中的插座直接供电工作 D．风机、转向机和液压泵工作时都是将电能转化为机械能 (3)如图乙是水箱内自动测定水量的电路示意图，定值电阻R0在电路中起 的作用，R是滑动变阻器，水量表是由 表改装而成；若要求喷水过程中水量表示数变小，则图中电源负极应连接R的 （选填“A”或“B”）端； (4)某次喷洒车执行喷洒任务，发电机输出功率27KW，使得雾炮机以最大射程和最大流量工作，该过程中雾炮机的最大射程为 m。 【答案】(1)开关 (2)D (3) 保护电路 电流 B (4)81 【详解】（1）一个完整的电路必须包括电源、用电器、开关、导线，检修喷洒车同侧前后两个转向灯时，司机会拨动方向盘旁边的横杆，并观察转向灯的发光情况，司机所拨动的这根横杆相当于电路中的开关。 （2）A．液压泵和水泵可以独立工作，应该并联在电路中，故A错误； B．雾炮车匀速行驶，速度不变，喷水时，质量变小，动能变小，故B错误； C．由表格中数据可知，发电机输出电压380V，说明雾炮机工作电压为380V，而家庭电路电压为220V，故C错误； D．风机、转向机和液压泵工作时都要消耗电能，工作过程中，是将电能转化为机械能，故D正确。 故选D。 （3）[1]如图乙是水箱内自动测定水量的电路示意图，定值电阻R0在电路中起保护电路的作用，避免滑片移到B端时电路短路。 [2]R是滑动变阻器，水量表是由电流表表改装而成，因为该表是串联在电路中的。 [3]若要求喷水过程中水量表示数变小，就是电路中的电流变小，电路总电阻变大，则图中电源负极应连接R的B端。 （4）最大能效的定义为：当以最大射程和流量工作时，最大射程s和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值，喷水最大流量 发电机输出功率 最大能效 所以 解得最大射程。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 17.4 电动机 一、电动机的工作原理 1．下列关于电与磁的描述不正确的是（　　） A．图甲中若处是开关，则处可以是灯泡 B．图乙中的现象最早是法拉第发现的 C．利用图丙的工作原理可制成动圈式扬声器 D．图丁中验电器的工作原理是同种电荷相互排斥 2．如图所示，下列说法正确的是（    ） A．利用图甲的实验结论可以解释电铃的工作原理 B．图乙装置可用来探究发电机工作的原理 C．图丙装置可用来探究条形磁铁周围磁场的方向 D．在图丁的装置中，当夹子向左移动时，灯泡会变的越来越暗 3．图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（    ） A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 4．某同学在整理《电与磁》的笔记时，图片与知识点的对应出现错误的是（　　） A．图甲：最早发现地磁场的两极与地理的两极不重合的科学家是中国宋代的沈括 B．图乙：通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节 C．图丙：扬声器的工作原理与发电机的原理是相同的 D．图丁：当只改变电流方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变 5．用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（　　） A．电蒸锅 B．洗衣机 C．电风扇 D．电冰箱 二、换向器 6．实验器材是学习物理的重要工具，熟练使用器材可以更好的认识物理世界。以下说法错误的是（　　） A．利用重垂线可以检查墙壁是否竖直 B．利用验电器可以检测物体是否带电 C．利用测电笔可以辨别电池的正极和负极 D．利用换向器可以改变电动机线圈中电流方向 7．如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 8．如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极不能改变线圈的转动方向 D．电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 9．如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体，将线圈接入电路闭合开关后转动，下列说法中正确的是（   ） A．该装置是利用电磁感应原理工作的 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向 D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动 10．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，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 三、生活中的电动机 11．“声纹锁”能识别主人说出的“口令”并自动解锁，而当别人说出同样的“口令”却无法让锁打开。下列说法正确的是（　　） A．声纹锁接收“口令”时将电信号转化为声音信号 B．主人的“口令”能自动解锁说明声音能传递能量 C．声纹锁主要是依据声音的音色来识别主人身份的 D．声纹锁在解锁过程中将机械能转化为电能 12．小文制作的电动机模型如图，线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（　　） A．利用电磁感应原理工作 B．只交换电池正负极，线圈转动方向不变 C．将机械能转化为电能 D．同时交换磁体磁极，电池正负极，线圈转动方向不变 13．将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 14．2023年11月，我国自主研发的2吨级eVTOL（电动垂直起降飞行器）M1首架机在上海试飞成功。该飞行器在电动系统、飞控系统、复合材料三个核心环节全部实现国产化。该飞行器驱动系统的工作原理及能量转化分别是（　　） A．电磁感应现象，机械能转化为电能 B．电磁感应现象，电能转化为机械能 C．通电线圈在磁场中受力转动，机械能转化为电能 D．通电线圈在磁场中受力转动，电能转化为机械能 15．环保监测无人机现在已成为守护绿水青山的重要科技参与者，如图，它的旋翼由电动机驱动，高分辨率的摄像头能够清晰捕捉地面图像，并实现实时数据传输。以下关于无人机的描述正确的是（   ） A．电动机是利用电磁感应原理工作的 B．电动机工作时电能大部分转化为机械能 C．航拍时，摄像机成像的像距略小于焦距 D．航拍时，地面景物在摄像头中成放大的像 四、扬声器原理 16．为解决广场舞噪声扰民的问题，民警在几个露天广场安装了几套声音分贝测试及提醒设备（如图），随时监测音量，达到峰值时设备会鸣叫示警，下列说法错误的是（　　） A．广场舞音乐一定是乐音 B．监测音量峰值应设定为50dB左右 C．分贝测试设备在传播过程中只能监测不能控制噪声 D．扬声器是音响的最主要部分，其工作原理是磁场对电流的作用 17．关于如图所示的电和磁现象，说法正确的是（　　） A．图甲：地球周围存在着磁场，地磁场的两极与地理的两极重合 B．图乙：改变通电螺线管的电流大小可以改变螺线管磁极性质 C．图丙：扬声器的原理是磁场对电流有力的作用 D．图丁：同时改变电流方向和磁场方向，金属导体的受力方向也发生改变 18．要改变直流电动机的转向，可以（    ） A．适当改变通过线圈的电流大小 B．升高或降低电源电压 C．对调电源两极或对调磁铁的两极 D．对调电源两极同时对调磁铁的两极 19．下面说法错误的是（　　） A．磁场对电流不一定有力的作用 B．一个物体受平衡力作用时机械能一定不变 C．光经凸透镜折射后可发散 D．高压锅不属于大气压的应用 20．如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动，下列操作能让导体ab向左运动的是（　　） A．改变电压大小 B．改变电流方向 C．改变电流大小 D．改变导体ab长度 21．“福建舰”航空母舰具有电磁弹射航技术，电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，受到推力并带动飞机短距离快速起飞。 【项目一：通电直导体在磁场中受力大小与哪些因素有关】 创新小组计了如图乙所示的实验装置，通电直铜棒置于水平放置的压力传感器上，直铜棒的两端通过导线与电流表、滑动变阻器、电源、开关相连。闭合开关，通过改变连入电路中滑动变阻器的阻值，获得多组数据并记录在表格中。 序号 电流表示数/A 传感器示数/N 直铜棒受到的磁场力/N 1 0 4.0 0 2 0.1 3.6 0.4 3 0.2 3.2 0.8 4 0.3 2.8 1.2 (1)创新小组探究的问题是：通电直导体在磁场中受力大小与 的关系； (2)分析表中数据可知：闭合开关后，直铜棒受到磁场的作用力方向是 （选填“向上”或“向下”）的。得出的结论是 ； 【项目二：探究影响飞机油耗主要因素】 (3)查阅资料发现影响飞机油耗主要因素是行进中所受到的空气阻力（也称风阻），阻力F主要与两个因素有关：①飞机正面投影面积S；②飞机行驶速度v。某模拟实验得到如下数据： 20 30 40 50 60 2.0 206 464 824 1291 1856 2.5 258 580 1030 1614 2320 3.0 309 696 1236 1937 2784 3.5 361 812 1442 2259 3248 4.0 412 928 1648 2582 3712 请由上述数据推出：在其他条件一定时，风阻F与正面投影面积S成 （选填“正比”或“反比”），与 （选填“v”或“v2”）成正比； (4)为庆祝“福建舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图丙所示，则焰火受到的最大阻力为 N，焰火能够达到的最大速度为 m/s。（火药的质量不计） 22．在学习“电与磁”后，某小组拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究。 (1)如图甲所示，开关断开时，小磁针N极（小磁针黑色端为N极）总是指向右端，则右端是地理的 （选填“南”或“北”）极；开关闭合后，小磁针N极转向垂直纸面向内，说明了通电导体棒ab周围存在 ； (2)根据图甲中小磁针静止时的指向可以判断图乙中的小磁针N极的转动情况是 （选填“转向纸内”“转向纸外”或“保持不动”，通电导体棒ab产生的磁场的方向与电流的方向 （选填“有关”或“无关”）； (3)如图丙所示，把导体棒ab置于蹄形磁体的磁场中； ①请用笔画线将图丙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器及导体棒ab连成串联电路（部分导线已连接）。要求：滑动变阻器滑片P向B端移动时，电流表示数增大 ； ②正确连接电路后，闭合开关，观察到导体棒ab向左摆动。若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向 （选填“左”或“右”）摆动； ③为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的 （填“铁棒”或“铝棒”）； ④通电导体棒ab在磁场中受力大小可能与电流大小、磁场强弱有关。小明为了探究“通电导体棒ab受力大小与电流大小的关系”，需要控制 不变，改变电流大小，并记录导体棒ab每次运动的幅度（如摆动角度），请设计记录实验数据的表格 。 23．【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 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，并将该线圈放在支架上。线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 （选填“A”或“B”）。 A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，小梦应该做的尝试是 或 。 【项目拓展】 (3)在制作过程中，若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是 。（答出一点即可） 24．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，图乙中ab段导线所受磁场力的方向是竖直向 ； (3)本装置是采用 的办法使线圈连续转动下去； (4)如图丙所示，电磁铁CD通电时，软磁性（容易磁化和退磁的磁性材料）铁块A静止不动，这是因为电磁铁对A的吸引力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）A受到的摩擦力，改变电磁铁中的电流方向，A受到电磁铁的力的方向 （选填“改变”或“不变”）。如果把这个电磁铁CD如图丙所示通电并自由悬挂在地球赤道上方，则电磁铁C端，有指向地理 极（选填“南”或“北”）的趋势。 25．如图所示为研究“磁场对电流的作用”实验装置。 （1）直导线AB不能选用 （选填“铜”“铁”或“铝”）质材料； （2）把导线AB放在磁场里，闭合开关，会发现导线ab向左运动，说明磁场对电流有磁力的作用； （3）现要让导线AB向右运动，请你说出一种方法 。 26．探究电与磁现象 (1)如图甲，指南针在水平桌面上静止，触接前，它指向北方的磁极是 极；触接后，观察到小磁针发生偏转的现象，说明电流周围存在 。 (2)如图乙，漆包线绕在铁棒上构成一个电磁铁，将它平行指南针放置；闭合开关，在电磁铁的作用下，指南针仍然在原处保持静止，则电磁铁的端是 极，为电源的 极。 (3)如图丙，为了探究磁场对通电导线的作用，图示装置中，还需要在导线夹、间接入的电路元件是 。 27．(1)在“探究冰熔化过程温度的变化规律”实验中，某时刻温度计的示数如图甲所示为 ℃，根据实验数据绘制的冰熔化过程温度随时间变化的图像如图乙所示，由图乙可知冰是 （选填“晶体”或“非晶体”）。 (2)如图丙所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对 有力的作用，利用这一原理可以制成 。 (3)如图丁，两只气球悬挂在空中。为使两只气球靠拢，你所采用的方法是 ，其中用到的物理知识是 。 28．利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。 (1)应在M、N之间接入 （选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”） (2)如图乙中，通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是 ； (3)小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中（如图丙所示）。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线 （选填“平行”或“垂直”）；为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是 。 A两端均刮下半周    B．一端刮上半周，一端刮下半周    C．一端全刮，另一端刮半周 29．同学们参加学校项目式学习挑战赛——设计制作“创意船模”。图甲是“智创”小组设计并制作的一艘“化学船”模型。其原理是：漏斗流下的稀盐酸液体与塑料罐里的大理石颗粒发生反应，产生大量的CO2气体。CO2气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。 (1)当CO2气体从尾部玻璃管喷出时，“化学船”获得向前的动力，说明力的作用是 的；“化学船”在行驶过程中受到的浮力 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)小组同学发现“化学船”航速较小，以下改进措施中有利于增大航速的是___________（填字母）； A．增大玻璃管的长度 B．减小配重物块的质量 C．减小稀盐酸液体的浓度 (3)为了践行“低碳环保”理念，“智创”小组同学进一步讨论后，将船模由化学能驱动换成电能驱动，设计并制作“电动船”如图乙，其工作原理电路图如图丙。在试航期间他们发现： ①“电动船”只能前进，不能后退。如果要让船能够后退，可以改变丙图电路中电流的 ； ②启动阶段“电动船”的运动越来越快，说明此时“电动船”所受合力 （选填“等于”或“不等于”）零； ③“电动船”运动越快，船体越容易失控。经进一步讨论，决定通过改变电动机转速来控制“电动船”的运动快慢，请在丙图基础上，给小组同学提一个改进的建议： 。 30．利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”； (1)应在M、N之间接入 （选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，ab段和cd段受到的这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力； (3)小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。为了使线圈能持续转动（　　） A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周 C．一侧刮上半周，一侧刮下半周 31．阅读材料，回答问题。 人形机器人 2025年春晚，科技融合传统文化的舞蹈节目《秧BOT》引发较大关注。这款宇数H1机器人图1所示名叫福兮，配备了多达23至43个关节电动机。这类关节电动机是利用直流无刷电动机驱动，通过传动系统减速器输出关节扭矩，减速器的作用是将电机扭矩放大，关节扭矩（T）是指作用在关节上使关节产生转动效应的力的力矩，扭矩等于力（F）与力臂（r）的乘积，即T=F×r，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。直流无刷电动机的内部结构如图2所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场，机器人能在一秒钟使手绢垂直旋转不会掉。 下表为机器人的部分参数，“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。 电池的质量 10kg 驱动电机的输入总功率 500W 电池比能量 150W·h/kg 驱动电机将电能转化为机械能的效率 60% 移动速度 0.1~1m/s 减速器的减速比 10：1 肘关节电机扭矩 10N·m 传动系统效率 90% (1)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是___________。 A． B． C． D． (2)电池所能输出的总电能为 J；若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动10s，此过程中机器人受到的阻力为 N。 (3)图3是宇树H1机器人的手臂，其肘关节电机最大扭矩为30N・m，前臂长30cm，为碳纤维制造，自重不计，前臂在水平位置能提起最重的重物G= N。 (4)机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转。图4为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，R1为定值电阻，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱变化的图像如图5所示。当磁敏电阻R0在正常工作区时，即使输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近基本不变，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图5中 （选填“ab”或“bc”）段。正常工作时，当RB阻值为800Ω，R1的阻值为300Ω，线圈电阻忽略不计，处在磁场中的RB电功率为0.72W，则R1两端的电压U1= V。 32．阅读短文，回答问题。 智能道闸系统 如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸，它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成。道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。当内部车辆靠近道闸时，摄像头采集到车辆信息，与系统内已有信息进行比对，给闸机的电动机发出是否放行指令。若外来车辆，则需要由管理员通过遥控器控制是否放行。 车辆放行后，进入地感线圈区域时，路面下的压敏电阻改变从而使电磁线圈磁性改变，向下吸引住铁柱，横杆不会落下，如图乙所示，使车辆在进入地感线圈区域时，横杆仍然处于抬起状态。 为让横杆平稳起落，需给电动机进行减速，减速系统内部结构如图丙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A（相当于齿数为1的齿轮）带动蜗轮B实现第一次减速；接着与蜗轮B同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D，实现第二次减速，横杆通过连杆实现起降。减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比应该为蜗轮B的齿数与1的比值，若数值为n∶1，即表示蜗杆A转n转，蜗轮B转1转。整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。 (1)当车辆进入地感线圈区域时，路面下的压敏电阻 （选填“变大”“变小”或“不变”），地感线圈中的磁性 （选填“增大”“变小”或“不变”），从而吸住铁柱，防止道闸杆下落。 (2)智能道闸系统能识别本小区车牌，自动闭合“智能”开关S1，使电动机通电抬起道闸；外部车辆需要门卫人员按动遥控开关S2使电动机通电抬起道闸。光线较暗时“光控”开关S3自动闭合，提供照明进行补光。以下简化电路图符合要求的是_________。 A． B． C． D． (3)若某智能道闸电动机的转速为3000r/min，蜗轮B的齿数为200齿，齿轮C的齿数为50齿，齿轮D的齿数为80齿，则该道闸整个系统的减速比是 ，道闸横杆起杆（从水平位置转动到竖直位置）的时间约为 s。 33．阅读短文，回答问题； 智能道闸——助力汽车进出管理 如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸，它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成，道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。 当车辆靠近道闸时，摄像头采集到车辆信息，与系统内已有信息进行比对，给闸机的电动机发出是否放行指令。车辆放行后进入地感线圈区域时，路面下的线圈中电流发生变化，这个变化信号通过检测器传给闸机，横杆不会落下。 为让横杆平稳起落，需给电动机进行减速，减速系统内部结构如图乙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A（相当于齿数为1的齿轮）带动蜗轮B实现第一次减速；接着与蜗轮B同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D，实现第二次减速。减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比为蜗轮B的齿数与1的比值，若数值为n∶1，即表示蜗杆A转n转，蜗轮B转1转，整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。 (1)以下材料中最适合用作道闸横杆的是（　　） A．玻璃材料 B．铝合金材料 C．泡沫材料 D．铁质材料 (2)闸机中的遥控接收器和电动机是 （串/并）联的； (3)若某智能道闸电动机的转速为4800r/min，蜗轮B的齿数为240，齿轮C的齿数为30，齿轮D的齿数为40，则该道闸整个系统的减速比是 ，道闸横杆起杆（从水平位置转到竖直位置）时间为 s。 34．阅读短文，回答文后的问题 霍尔传感器与调速把手 霍尔传感器是一个可以改变输出电压的元件。如图1所示，在一个矩形半导体薄片上，制作四个电极它就成了一个霍尔传感器。当在间通入电流，同时加一与薄片垂直的磁场（物理学中用磁感应强度表示磁场的强弱，磁感应强度的符号为），则薄片间就产生电压，称为霍尔电压。 研究表明霍尔电压与间通入的电流和磁感应强度关系分别如图2甲和乙所示。如果在两端接一电阻，当改变磁感应强度或电流的方向时，通过电阻的电流方向会随之改变。 电动自行车调速把手可以改变电动自行车转速和转向，图3是一个调速把手内部结构示意图，圆形把手内部阴影部分镶嵌一条强弱不同的半环形磁体，从A到B磁感应强度逐渐变强，且变化均匀。传感器电源是负责给霍尔传感器输入电流的装置，控制器是根据霍尔传感器的输出电压来调节通过电机的电流大小和方向，从而实现调节电机转速和转向。 (1)在图3中，当逆时针旋转把手时，电动车自行车的转速会 （选填：“变快”或“变慢”）。 (2)如要实现前进和倒车，则下列操作可以实现的是（    ） A．改变传感器电源的电压大小 B．改变环形磁体的磁感应强度的大小 C．改变传感器电源正负极的方向 D．改变旋转把手的旋转方向 (3)图1中，当间电流为、磁感应强度为时，间电压为；若间通入电流为、磁感应强度为，则间电压为 ； (4)如果控制器输出给电机的电压始终不变，控制器输给电机的电流与接收到霍尔传感器的输出电压的关系如图4所示中，下列图中能表示逆时针旋转把手时，电机的输入功率与把手旋转的角度关系的是（    ） A． B． C． D． 35．多功能喷洒车 多功能喷洒车作为城市环保小卫士充当着重要角色。某款喷洒车的主要结构如图甲所示，配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行，还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电，然后发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电，水泵和液压泵可独立工作。机械结构上，喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心；工作时水泵通过水管将水箱中的水直接压到喷嘴处，然后被风机产生的强风喷射出去；转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转，液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动，达到有效控制喷洒射程和面积的作用。雾炮机能够通过高压雾化系统，将水雾化成与粉尘大小相当的水珠，在风机作用下，将水雾喷射至空中，最后粉尘颗粒与水雾充分融合，逐渐结成颗粒团，在自身重力作用下快速沉降到地面从而达到降尘的目的。覆盖面积大，对200微米以下粉尘具有完全抑制能力。 喷洒车的部分参数如下表所示，其中最大能效的定义为：当以最大射程和流量工作时，最大射程和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值。 发电机输出电压 380V 最大能效 5L·m/kJ 柴油机效率 40% 发电机效率 90% 喷雾最大流量 100L/min 水箱容积 10m3 空载质量 10t 车轮与地面的总接触面积 0.4m2 (1)检修喷洒车同侧前后两个转向灯时，司机会拨动方向盘旁边的横杆，并观察转向灯的发光情况，司机所拨动的这根横杆相当于电路中的 ； (2)下列关于雾炮机的说法正确的是______； A．液压泵和水泵串联在电路中 B．雾炮车匀速行驶过程中，喷水时，动能不变 C．该雾炮机也可利用家中的插座直接供电工作 D．风机、转向机和液压泵工作时都是将电能转化为机械能 (3)如图乙是水箱内自动测定水量的电路示意图，定值电阻R0在电路中起 的作用，R是滑动变阻器，水量表是由 表改装而成；若要求喷水过程中水量表示数变小，则图中电源负极应连接R的 （选填“A”或“B”）端； (4)某次喷洒车执行喷洒任务，发电机输出功率27KW，使得雾炮机以最大射程和最大流量工作，该过程中雾炮机的最大射程为 m。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$