第十七章 电动机与发电机 综合检测

第十七章综合检测(满分100分,限时45分钟)一、选择题(每小题4分,共32分)1.(2022福建中考)电流的磁效应被发现后,科学家笃信自然力的统一,以逆向的思想,开始在磁生电的研究中进行艰辛的探索。下列科学家与其重要发现对应正确的是()A.法拉第——电磁感应现象 B.奥斯特——电流的热效应C.安培——通电导体周围存在磁场 D.焦耳——磁场对通电导体的作用2.一台组装齐全的直流电动机模型接通电源后不转动,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.线圈正好处于平衡位置C.电刷与换向器接触不良 D.磁铁的磁性不强或线圈中电流不够大3.(2022陕西清华大学附中延安学校期末)如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关分析中,正确的是()A.电动机工作过程中,线圈中的电流方向保持不变B.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流C.电动机通电后不转,一定是线圈刚好处在平衡位置D.将电源和磁铁的两极同时对调,线圈将会反方向转动4.(2023山东济南天桥期末)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5.(2023山东青岛期末)如图是电流表的内部结构示意图。当电流通过线圈时,通电线圈在磁场中转动从而带动指针偏转。下列选项与电流表工作原理相同的是()A.电磁铁 B.电动机 C.电磁继电器 D.发电机6.(2022陕西西安交大附中四模)实践活动中,小明发现某工厂刚装修完,弥漫着刺鼻的异味,为加快排出有害气体,活动小组设计了如图所示的转速可调的排气扇,下列判断正确的是()A.改变电流的方向,排气扇的转动方向不会改变B.滑片向右移动,排气扇转动速度会加快C.排气扇的工作原理与发电机相同D.该排气扇是利用流体流速大的位置压强小的原理排出有害气体的7.(2022四川广元中考)小张学习了“电与磁”知识后,设计了如图所示的装置:用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是()当左右移动cd时,ab不会运动 当左右移动ab时,cd会运动C.当上下移动右侧磁体时,ab会运动 D.当左右移动cd时,右侧装置工作原理与电动机原理相同8.(2022广西北部湾经济区中考)北京冬奥会期间,某“网红”智慧餐厅从厨师到服务员均是机器人,接到指令后,机器人内部的电动机会驱动其底部的轮子将美食送到指定位置。图中与机器人驱动原理相同的是()A BC D二、填空题(每空2分,共22分)9.“我们的征途是星辰大海”,2022年11月30日,如图所示神舟十四、十五号的航天员在空间站胜利会师。飞船上的直流电动机在工作时将电能转化为能,历史上第一次发现电流周围存在磁场的科学家是。

10.电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。如图所示,在做让线圈转起来的实验中,将线圈两端引线的一端的漆皮全部刮掉,另一端只刮半周,其作用与直流电动机中(填结构名称)的作用相同。线圈通电后是顺时针转动,若将电源两极对调,线圈的转动方向为(选填“顺时针”或“逆时针”),除此之外,还可以通过的办法,来改变线圈转动的方向。

11.(2022辽宁朝阳中考)手摇发电机的工作原理与图(选填“甲”或“乙”)装置相同,它在工作时把机械能转化为能。

12.(2022江苏苏州中考)如图所示,在探究产生感应电流条件的实验中,把马蹄形磁铁竖直放置在水平桌面上。闭合开关,当导体AB(竖直/水平)运动时,回路中有感应电流;当磁铁沿平行于AB的方向运动时,回路中感应电流。

13.(2022宁夏银川兴庆唐徕回民中学模拟)物理小组的同学将两台相同的手摇发电机A、B用导线连接起来,如图所示,当用力摇动手摇发电机A的手柄时,发现B的手柄也随着转动起来。在此过程中,将机械能转化为电能的装置是(选填“A”或“B”);生活中应用这一原理工作的还有(选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”)。

三、实验探究题(14题21分,15题15分,共36分)14.(2021江西景德镇模拟)某物理兴趣小组的同学开展了“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”的探究实验。【提出问题】通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有什么关系呢?【实验器材】边长AB不同的矩形线圈a、b、c三个,足够宽的U形磁铁、弹簧测力计、电源、开关各一个,足够的导线。【设计和进行实验】(1)如图所示,用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力,再将a放入磁场中,通电后读出弹簧测力计的示数即线圈受到的拉力大小,比较线圈所受拉力与其重力的大小,发现拉力大于重力,说明通电线圈受到的磁场力的方向是的。

(2)换用不同的矩形线圈,重复上述步骤进行实验,每次实验时,控制所研究的线圈AB边在磁场中的位置相同,且保持磁场和的方向不变,比较线圈所受拉力与其重力的大小。

(3)将三次实验相关数据比较后的结果填入表格:线圈AB边的长L/cm最短较长最长拉力与重力的差值ΔF/N最小较大最大【分析与论证】控制实验中的有关变量相同时,根据实验数据进行分析,可知通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有关,长度越长,所受的磁场力越。

【提出新问题】为什么上述实验中总是拉力大于重力呢?【再次设计和进行实验】甲同学:用同一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将位置互换,实验结果说明拉力小于重力;

乙同学:用另一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将线圈中改变,与甲同学改变的变量不一样,实验结果也说明了拉力小于重力。

【猜想】借助以上实验,该物理兴趣小组的同学将知识迁移,从而提出了以下合理的猜想:通电导体在磁场中所受力的大小,除了与导体在磁场中的长度有关外,还与和有关。

15.小明学习了“电与磁”相关知识后,利用如图所示的装置进行实验。(1)将磁体向下插入螺线管中时,灵敏电流计的指针向左偏转,由此可知,电路中有产生,这个现象叫做现象。

(2)将磁体的N、S极对调后,再次向下插入螺线管中,灵敏电流计的指针向(选填“左”或“右”)偏转。

(3)若磁体在螺线管上方从左向右移动,灵敏电流计的指针(选填“会”或“不会”)偏转。

(4)该装置揭示的原理可应用于学校广播系统中的(选填“扬声器”或“动圈式话筒”)。

四、综合应用题(共10分)16.(2022浙江杭州中学期中)人工心脏泵可短时间代替心脏工作,其结构如图甲所示。通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的永磁体相互作用,带动活塞往复运动,从而完成抽血和送血。(活塞筒通过阀门与血管相通,阀门S1只能向上开启,S2只能向上开启)甲乙(1)当线圈中的电流从A流向B时,活塞向(选填“左”或“右”)运动,使血液通过阀门S2进入活塞筒中,此时处于抽血状态。线圈AB所固定的活塞柄适宜用(选填“铜”“铁”或“铝合金”)材料制作。

(2)在检查“人工心脏泵”时发现,永磁体对线圈的作用力较小,因此活塞难以运动,在不增加也不更换器材的前提下,只需,就可以解决这个问题。

(3)手术时,还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量,如图乙所示,使用时,将血管放置于两磁极之间,两金属电极a、b与血管壁接触,当血液流动时,就会有微弱电流产生,仪表指针偏转,显示出血流速度,其原理是我们学过的现象。

答案全解全析1.A在奥斯特发现电生磁现象的基础上,法拉第发现了磁生电——电磁感应现象,故A正确;奥斯特发现了电流的磁效应,故B错误;安培做了大量实验,研究了磁场方向与电流方向之间的关系,并总结出安培定则,也叫右手螺旋定则,故C错误;焦耳的主要贡献是提出了焦耳定律,故D错误。2.B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,线圈处于平衡位置。3.B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,A错误;电动机工作过程中,线圈也在磁场中做切割磁感线运动,故线圈中也产生感应电流,B正确;通电后线圈不转原因可能是线圈处在平衡位置,也可能是通过线圈的电流太小,还可能是所在磁场太弱等,C错误;在直流电动机中,将电源的两极和磁铁的两极同时对调,线圈转动的方向不变,D错误。4.B电动机在工作的过程中会消耗电能,电能主要转化为机械能,其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动,即磁场对电流的作用。5.B电流表的原理:通电线圈在磁场中受力而转动,其他条件一定情况下通过线圈的电流越大,线圈受到的力越大。电磁铁是利用电流的磁效应制成的,与电流表的工作原理无关,A错误;电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的,B正确;电磁继电器是利用电流的磁效应制成的,与电流表的工作原理无关,C错误;发电机是利用电磁感应现象制成的,与电流表的工作原理无关,D错误。6.D改变电流的方向,电动机的转向发生变化,A错误;将滑片向右移动,滑动变阻器接入电路中的电阻阻值变大,电路中的电流变小,电动机转动速度会减慢,B错误;排气扇的原理是通电导线在磁场中受到力的作用,发电机的原理是电磁感应现象,两者原理不同,C错误;排气扇的原理是流体流速大的位置压强小,D正确。7.B当左右移动cd时,cd在磁场中做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,ab中有电流通过,ab在磁场中会受到力的作用而运动,A错误;当左右移动ab时,ab在磁场中做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,cd中有电流通过,则cd在磁场中会受到力的作用而运动,B正确;当上下移动右侧磁体时,cd没有切割磁感线,不能产生感应电流,ab中没有电流通过,不会运动,C错误;当左右移动cd时,cd在磁场中做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,这就是电磁感应现象,右侧装置工作原理与发电机原理相同,D错误。8.C机器人驱动原理是通电线圈在磁场中受力转动;A图是奥斯特实验,该实验说明电流周围存在磁场,故A错误;B图是电磁继电器,其主要部件是电磁铁,是利用电流的磁效应来工作的,故B错误;C图是通电导体在磁场中受力而运动,与电动机工作原理相同,故C正确;D图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应现象,故D错误。故选C。9.机械奥斯特解析直流电动机工作时,将电能转化为机械能;丹麦科学家奥斯特首先发现电流周围存在磁场。10.换向器逆时针对调磁极解析线圈能连续转动是利用了换向器,它能使线圈在平衡位置自动改变线圈中的电流方向;线圈通电后顺时针转动,若将电源两极对调,则电流方向改变,线圈转动方向改变,线圈转动方向为逆时针,除此之外,还可以通过对调磁极的办法,来改变线圈转动方向。11.甲电解析图甲装置中没有电源,是电磁感应原理图;图乙装置中有电源,是证明通电导体在磁场中受力运动的实验装置,是电动机的原理图;手摇发电机是利用电磁感应原理制成的,故手摇发电机的工作原理与图甲装置相同;手摇发电机工作时把机械能转化为电能。12.竖直无解析由图可知,闭合开关,当导体AB竖直运动时,导体AB做切割磁感线运动,回路中有感应电流产生;当磁铁沿平行于导体AB的方向运动时,导体AB没有做切割磁感线运动,回路中没有感应电流产生。13.A动圈式话筒解析手摇发电机A工作时,能产生感应电流,工作原理是电磁感应现象,产生感应电流的过程中,机械能转化为电能,动圈式话筒的工作原理就是电磁感应现象。14.【设计和进行实验】(1)竖直向下(2)电流【分析与论证】大【再次设计和进行实验】磁极电流方向【猜想】磁场强弱电流大小解析【设计和进行实验】(1)线圈放入磁场中,受到拉力、重力、磁场力的作用,由于拉力大于重力,因此磁场力与重力方向相同,即竖直向下;(2)在探究实验过程中,需要改变导体在磁场中的长度,并控制磁场方向和电流方向不变;【分析与论证】由表格数据可知,通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有关,长度越长,所受的磁场力越大;【再次设计和进行实验】通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关,第一组实验中,拉力大于重力,磁场力方向竖直向下,第二组实验中拉力小于重力,说明此时磁场力方向竖直向上,则磁极位置或电流方向发生了改变;【猜想】磁场力的方向与磁场方向、电流方向有关,可以猜想磁场力的大小与磁场强弱和电流大小有关。15.(1)感应电流电磁感应(2)右(3)会(4)动圈式话筒解析(1)将磁体向下插入螺线管中时,灵敏电流计的指针向左偏转,说明电路中产生了感应电流,这个现象叫做电磁感应现象;(2)将磁体的N、S极对调后,磁场方向改变,再次向下插入螺线管中,感应电流方向发生改变,灵敏电流计指针向右偏转;(3)磁体在螺线管上方从左向右移动,螺线管做切割磁感线运动,可以产生感应电流,灵敏电流计的指针会偏转;(4)扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动;动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的。16.(1)左铁(2)向左移动滑片(3)电