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2024五四制鲁教版物理九年级下学期
第十六章 电磁现象
第四节 电动机
基础过关全练
知识点1 磁场对通电导线的作用
1.【学科素养·科学探究】聪聪做了这样一个有趣的实验:如图所示,他将盛有适量盐水的玻璃皿置于条形磁体的正上方,在干电池的两端分别接上一根金属棒,并在其中一根金属棒上接上一个金属环;将金属环平放于液面上,另一根金属棒竖直插入盐水中央(不接触金属环),再向盐水中撒入碎纸屑;闭合开关S后,碎纸屑绕中央的金属棒沿相同方向转动起来,拿走磁体后碎纸屑停止转动。下列有关说法正确的是 ( )
A.碎纸屑转动说明通了电的盐水在磁场中受到了力的作用
B.碎纸屑转动,说明电流在盐水中产生了热效应
C.若将盐水换成纯水做同样的实验,碎纸屑同样能够转动
D.将电源正负极对调,闭合开关后碎纸屑仍然沿原来的方向转动
2.(2023山东莱西二模)如图所示的电路中,闭合开关,金属棒ab向右运动,下列操作中能使金属棒向左运动的是 ( )
A.向左移动滑动变阻器滑片 B.对调磁体两个磁极的位置
C.对调金属棒a、b端位置 D.减少一节干电池
知识点2 电动机的基本构造
3.(2022山东济南长清一模改编)生活中所使用的电冰箱、洗衣机、电风扇等用电器都装配有电动机,电动机的工作原理是 ( )
A.通电导线在磁场中受到力的作用 B.电流周围存在磁场
C.电流的热效应 D.磁极间的相互作用
4.线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时,导线ab所受磁场力的方向 ( )
A.相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变
B.相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了
C.相反,是由于流过ab的电流方向改变了
D.相反,是由于磁场方向改变了
5.(2023山东淄博张店二模)如图是小强同学制作的简易电动机模型,实验过程中,把电池的正负极位置对调,这样操作可以探究通电导线在磁场中受力的方向和 是否有关。
知识点3 生活中的电动机
6.【国防教育】2022年6月17日,我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰福建舰下水,配置电磁弹射和阻拦装置,满载排水量8万余吨。电磁弹射的原理是当电磁弹射系统置于强磁场中,并通以强大电流时,即可对被弹射的舰载飞机产生强大推动力,让舰载飞机在较短的轨道上获得较大的速度达到起飞条件。以下实例中,与电磁弹射系统工作原理一致的是( )
7.【新素材·现代科技】2023年3月20日,在甘肃省永靖县刘家峡风景区向阳码头,一架型号为RX1E-S的双座水上电动飞机滑出、起飞,标志着由沈阳航空航天大学辽宁通用航空研究院研制的全球首款双座水上电动飞机正式交付,如图所示,飞机的核心装置是电动机。下列选项中,能说明电动机工作原理的是( )
能力提升全练
8.(2023安徽中考,17,★★☆)图示为某电动机的原理图,EF、PQ为螺线管,abcd为电动机的线圈,OO'为转轴。闭合开关,从O点沿转轴观察,线圈顺时针转动,则 ( )
A.螺线管F端为N极,P端为N极
B.螺线管F端为S极,P端为S极
C.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察,线圈仍顺时针转动
D.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察,线圈将逆时针转动
9.(2022广东广州增城二模,5,★★☆)(多选)如图1,“”表示导线中的电流方向垂直于纸面向里,F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导线ab、cd、a'b'、c'd'的作用力,则 ( )
图1 图2 图3
A.Fab竖直向上,Fcd竖直向下 B.Fab竖直向下,Fcd竖直向上
C.Fa'b'竖直向上,Fc'd'竖直向下 D.Fa'b'竖直向下,Fc'd'竖直向上
素养探究全练
10.【科学探究】小娟为了弄清电动机的工作原理,做了如下实验:
(1)她利用甲图所示装置探究磁场对通电导体的作用,为了使实验顺利进行,导体棒ab应选用 (选填“铁棒”或“铜棒”);
(2)闭合开关时,发现导体棒ab向右运动,只对调磁体两极,再次闭合开关,观察到导体棒ab向左运动,说明磁场对通电导体的作用力的方向与 方向有关,这一过程中电能主要转化为 能;
(3)将导体棒换成线圈放入磁场中,如图乙所示,闭合开关,ab边中电流方向是从a至b,此时ab边受到磁场对它竖直向上的力,使线圈顺时针转动,当线圈转至如图丙所示的位置时,ab边中电流方向 (选填“会”或“不会”)发生改变,此时ab边所受磁场对它作用力的方向不变,力会阻碍线圈继续转动;
(4)为使电动机的线圈能持续转动,在如图乙所示结构的基础上加上两个铜半环,电刷与铜半环接触,如图丁所示。当线圈转至图丁所示的位置时,电流方向从a至b,ab边所受磁场对它作用力的方向为竖直向上,线圈转至图戊所示的位置时,ab边中电流方向从 ,ab边所受磁场对它作用力的方向为 ,线圈能够持续转动,所加的这个结构称为 。
答案全解全析
基础过关全练
1.A 条形磁体周围存在磁场,盐水是导体,当通电后,盐水中的碎纸屑转动,即说明盐水运动,故说明通电盐水在磁场中受到了力的作用,故A正确,B错误;由于纯水是绝缘体,即闭合开关后纯水中没有电流,所以若用纯水做同样的实验,碎纸屑不会转动,故C错误;将电源正负极对调,即电流方向改变,所以盐水所受磁场力的方向会改变,故闭合开关后碎纸屑会沿与原来方向相反的方向转动,故D错误。
2.B 向左移动滑动变阻器滑片可以改变电流大小,但不改变电流方向,磁场方向和电流方向不变,受力方向不变,故A不符合题意;对调磁体两个磁极的位置,磁场的方向改变,电流方向不变,受力方向改变,故B符合题意;对调金属棒a、b端位置,电路中的电流方向不改变,磁场方向不变,受力方向不变,故C不符合题意;减少一节干电池,可以改变电源电压,从而改变电流大小,但不改变电流方向,磁场方向和电流方向不变,受力方向不变,故D不符合题意。
解题关键 知道通电导线在磁场中受力的作用,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。
3.A 电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的,故选A。
4.C 由于电流从电源的正极出发,所以图甲中ab中的电流方向是由b到a;在图乙中,由于磁场的方向没有改变,电流的方向是由a到b,故此时ab受力的方向改变。故选C。
5.电流方向
解析 影响线圈转动方向的是电流的方向和磁场的方向;实验过程中,把电池的正负极位置对调,改变了线圈中电流的方向,这样操作可以探究通电导线在磁场中受力的方向与电流方向是否有关。
6.D 由题意可知电磁弹射的原理是通电导线在磁场中受力而运动。电磁起重机和电铃的主要部件是电磁铁,是利用电流的磁效应工作的,故A、B不符合题意;门吸是根据异名磁极相互吸引的规律制成的,故C不符合题意;电动机是利用通电导线在磁场中受力而运动的原理工作的,故D符合题意。
7.C A图中通电后小磁针偏转,说明电流周围存在着磁场,是电流的磁效应,不是电动机的工作原理,故A不合题意;B图中利用了电流的磁效应,探究线圈磁性的强弱与匝数的关系,不是电动机的工作原理,故B不合题意;C图中当闭合开关后,通电导线在磁场中受力运动,是电动机的工作原理,故C符合题意;D图为电磁铁,是根据电流的磁效应制成的,故D不合题意。
能力提升全练
8.C 由图知电流从螺线管的左端流入、右端流出,由安培定则可知,通电螺线管EF的E端为N极、F端为S极,通电螺线管PQ的P端为N极、Q端为S极,故A、B错误;若只将电源的正负极对调,则线圈中电流的方向发生改变,两个螺线管的磁极也发生改变,即线圈处磁场方向改变,则受到的磁场力的方向不改变,线圈转动方向会与原来的转动方向相同,即从O点沿转轴观察,线圈顺时针转动,故C正确,D错误。
9.BD 由图2可知,cd中电流的方向是向内的,与图1相比,磁场方向改变,其受到的磁场力的方向是竖直向上的,同理ab所受磁场力方向竖直向下,故A错误,B正确;由图3知,a'b'中电流的方向是向里的,磁场方向与图1中相同,其受到的磁场力的方向是竖直向下的,c'd'所受磁场力方向竖直向上,故C错误,D正确。
素养探究全练
10.(1)铜棒 (2)磁场 机械 (3)不会
(4)b至a 竖直向下 换向器
解析 (1)探究磁场对通电导体的作用时,因为磁体能够吸引磁性材料(铁、钴、镍等),所以通电导体不能为磁性材料,故不能选择铁棒进行实验,应选择铜棒;(2)闭合开关时,发现导体棒ab向右运动,只对调磁体两极,再次闭合开关,观察到导体棒ab向左运动,说明磁场对通电导体作用力的方向与磁场方向有关,在这一过程中消耗电能,得到机械能,即将电能主要转化为机械能;(3)图乙中闭合开关,ab边中电流方向从a至b,当线圈转至图丙所示的位置时,ab边中电流方向仍然从a至b,方向不会改变;(4)当线圈转至图丁所示的位置时,电流方向从a至b,ab边所受磁场对它作用力的方向为竖直向上;线圈转至图戊所示的位置时,ab边中电流方向从b至a,此时ab边所受磁场对它作用力的方向改变,为竖直向下,所加的这个结构称为换向器,其作用是当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向。
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