17.3科学探究：电动机为什么会转动 练习
一、单选题
1．如图所示现象中涉及的物理知识正确的是（ ）
A．图甲中两个物体一定带异种电荷
B．图乙中设备工作时把电能转化为机械能
C．图丙中原理可以制作电扇
D．图丁中人站在干燥的木凳上同时接触火线和零线，不会触电
2．下列现象不能用两种电荷的知识解释的是（ ）
A．用带电体接触验电器的金属球，验电器的金属箔张开
B．用干绸布擦穿衣镜，镜面会粘上细小的绒毛
C．冬季，晚上脱化纤毛衣时会有“火花”产生
D．太阳射向地球的带电粒子在地磁场中发生偏转
3．有关电和磁的知识，下列说法正确的是（ ）
A．电动机工作将机械能转化为电能 B．摩擦起电的实质是创造了电荷
C．通电导体的周围真实存在磁感线 D．同名磁极相排斥，异名磁极相吸引
4．能量的转化是自然界普遍的现象，下列关于能量转换的分析不正确的是（ ）
A．水果电池，化学能转化为电能 B．手机充电，电能机转化为内能
C．电动机工作，电能转化为机械能和内能 D．钻木取火，机械能转化为内能
5．下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（ ）
A．内燃机的压缩冲程，是内能转化为机械能
B．锅盖被白气顶开，是机械能转化为内能
C．用退热贴给发烧的病人降温，让内能发生了转移
D．电动机工作时，机械能转化为电能
6．大英县世纪华联超市的服装上都贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器以达到防盗目的。则安检门的工作原理与下列设备相同的是（ ）
A． 电铃 B． 动圈式话筒
C． 动圈式扬声器 D． 电磁起重机
7．有一种用于计算自行车骑行速度的码表，它的计数装置如图所示，主要由安装于前轮辐条上的磁铁和前叉上的感应线圈组成．车轮旋转时，感应线圈便可以捕捉到磁铁通过时带来的信息．下列设备与其工作原理相似的是
A．动圈式话筒 B．扬声器 C．指南针 D．电磁继电器
8．下列实例与其所应用的物理知识对应关系错误的是( )
A．铅垂线——重力的方向 B．定滑轮——等臂杠杆
C．扬声器——电磁感应现象 D．电风扇——磁场对电流的作用
二、多选题
9．小志在课余时间自己动手组装了一个小电扇，如图所示，安上电池闭合开关后，扇叶开始转动．下面关于小电扇的说法中正确的是
A．扇叶转动时将电能转化为机械能
B．小电扇是利用电磁感应原理工作的
C．小电扇的扇叶必须用金属材料制作
D．小电扇的电路不适用欧姆定律
10．如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场
D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
三、填空题
11．如图所示是某电动汽车充电站的一排充电桩，这些充电桩是 （填“串联”或“并联”）的；电动汽车的电池在充电时，将电能转化为 能。电动汽车的核心部件之一是电动机，电动机的工作原理是 。
12．电磁炮是一种新型武器，利用了通电导体在磁场中受力运动的原理。右图是它的原理图，其中B端是螺线管的 极。电磁炮发射过程中将电能转化为 能，电磁炮的工作原理与 （填“扬声器”或“麦克风”）的原理相同。
13．如图，一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线，若导线中有电流，把导线悬挂起来，将一蹄形磁铁靠近取直的导线，导线会 ，利用这个原理制成了 机。
14．如图所示是扬声器的构造示意图，扬声器的工作原理是 ；线圈中变化的电流带动纸盆来回 ，扬声器就发出了声音.
15．如图是扬声器的构造示意图，当线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流时，线圈就会带动纸盆振动起来，从而发出声音．与扬声器原理相似的是 （选填“电动机”或“发电机”）。
四、实验题
16．如图，用铜制裸导线绕制成长螺线管当作轨道，固定在水平桌面上。将两个相同的强磁铁固连在一节新干电池两极上，制成“小车”，把小车从左侧入口完全推入螺线管后，小车就会向前运动起来。运用你学过的知识，回答以下问题：
（1）小车能在铜制裸导线绕制成的长螺线管内持续运动，一定是小车受到了 的作用；
（2）进一步分析可以发现小车与其附近的导线构成通电回路，小车就处在电流方向相同的环形电流中，与 （选填“电动机”或“发电机”）的原理一样，小车就会运动起来。
17．如图的实验装置，两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体AB并把它们置于磁场中。
（1）闭合开关接通电源，这时会看到导体AB向右运动，这表明 ；
（2）若只对调磁体的磁极或只改变导体AB中的电流方向，观察到导体AB均向 运动；
（3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体AB的电流方向，会看到导体AB的运动方向 ；
（4）依据这个实验原理可制成 。
五、综合题
18．如图是某家用电扇的铭牌。
（1）电动机的工作原理是磁场对通电导体有 的作用；电扇正常工作时，电能主要转化为 能；
（2）电扇底座与地面总接触面积为，电扇静止时对水平地面的压强是多少？（g取10N/kg）
（3）电扇使用事项中明确规定：“禁止用手或其他物体阻挡叶片转动”，这是因为正常工作的电扇，如果叶片被卡住而不转动时，电能将全部转化为内能，很容易烧坏电动机线圈。已知线圈电阻为22Ω，正常工作的电扇叶片被卡住不转时，线圈中的电流为多少 ？若此状态持续1min，则线圈中电流产生的热量是多少？
19．2015年4月16日，我国首创的30s级闪充电车在宁波正式下线．这种电动汽车采用超级电容作为电能存储设备（电源），这种超级电容具有安全环保，反复充放电，使用寿命长等特点．充电桩给电动汽车充电和电容存储设备工作时的有关技术参数如下表所示．则：
（1）关于电动汽车的物理知识，下列说法错误的是( )
A．电动汽车的能量转化是电能转化为机械能
B．电动汽车的电动机的是根据电磁感应发明而来
C． 电动汽车前进和倒车，通过改变电流方向来改变电动机转动方向的
D．首先发现电与磁之间联系的科学家是奥斯特
（2）充电桩为电动汽车充电时的输出功率是多少？电容存储设备正常工作时的电流是多少？
（3）如果电容存储设备的输出电能的60%转化为汽车前进的机械能，则电动汽车匀速行驶过程中，受到的阻力为多大？此时电动汽车速度是多少？
（4）如果电价按0.5元/（kW h）计费，那么，电动汽车每行驶1km需要花费多少钱？
六、计算题
20．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 ？
21．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？
参考答案：
1．B
【详解】A．由异种电荷相互吸引，带电体能吸引不带电的轻小物体可知，图甲中两个物体可能带异种电荷或者一个带电一个不带电，故A错误；
B．图乙中设备工作时，消耗电能，使线圈运转，把电能转化为机械能，故B正确；
C．图丙中原理说明通电导体的周围存在磁场，可以制作电磁铁，故C错误；
D．图丁中人站在干燥的木凳上同时接触火线和零线，有电流流过人体，人会触电，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．用带电体接触验电器的金属球，金属球另一端的两金属铂片，因带同种电荷相互排斥张开，故A不符合题意；
B．用干绸布擦镜面时，而带电体会吸引不带电的轻小物体，这是摩擦起电现象，故B不符合题意；
C．冬季，晚上脱化纤毛衣时会因摩擦起电，有“火花”产生静电现象是物质在外力的作用下电荷位置发生变化所产生的带电现象，会有电火花产生，可用两种电荷的知识解决，故C不符合题意；
D．太阳射向地球的带电粒子时，会产生电流，在地磁场中做切割磁力线运动发生偏转，是磁场对电流有力的作用，不可用两种电荷的知识解决，故D不符合题意。
故选D。
3．D
【详解】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机工作将电能转化为机械能，故A错误；
B．摩擦起电的实质并不是是创造了电荷，而是电荷发生了转移，束缚电子弱的失去电子，束缚电子能力强的得到电子，这样就发生了电荷的转移，故B错误；
C．磁感线是为了形象描述磁场而人为引入的，实际上磁感线并不存在，故C错误；
D．根据磁极间的相互作用规律可知，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．水果电池对外供电的过程中是将化学能转化为电能，从而获得电能，故A正确，A不符合题意；
B．给手机电池充电的过程中消耗了电能，得到了化学能，是电能转化为化学能，故B错误，B符合题意；
C．电动机工作时需要消耗电能，电能主要转化为机械能，少部分电能转化为内能，故C正确，C不符合题意；
D．钻木取火，克服摩擦做功，是机械能转化为内能，温度升高，点燃木头，故D正确，D不符合题意。
故选B。
5．C
【详解】A．内燃机的压缩冲程，活塞压缩气体，对气体做功，使气内能增大，温度升高，是机械能转化为内能，故A错误；
B．锅盖被白气顶开，锅内气体对锅盖做功，锅内气体内能减小，锅盖获得机械能，是内能转化为机械能，故B错误；
C．用退热贴给发烧的病人降温，病人放热，退热贴吸热，是内能的转移，故C正确；
D．电动机工作时，消耗电能，获得机械能，电能转化为机械能，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，所以安检门的工作原理是电磁感应现象。
A．电铃的主要部分是电磁铁，利用电流的磁效应工作的，故A不符合题意；
B．动圈式话筒将声信号转化为电信号，是利用闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意；
C．扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故C不符合题意；
D．电磁起重机的主要部分是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故D不符合题意。
故选B。
7．A
【分析】电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生．
【详解】计算自行车骑行速度的码表，主要由安装于前轮辐条上的磁铁和前叉上的感应线圈组成．车轮旋转时，线圈在磁场中切割磁感线，线圈中会产生感应电流，线圈便可以捕捉到磁铁通过时带来的信息，是电磁感应现象；
A、说话时声带的振动引起薄膜振动，薄膜振动引起线圈在磁场中切割磁感线运动，产生感应电流，动圈式话筒是利用电磁感应进行工作的，故A符合题意；
B、电流流过扬声器时线圈受到磁场的作用而运动，引起纸盆的振动发声，故B不符合题意；
C、由于地球是一个巨大的磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，正是地球这个大磁体的作用使指南针指向了南北方向，故C不符合题意；
D、电磁继电器的主要元件是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应进行工作的，故D不符合题意．
故选A．
8．C
【详解】A．铅垂线应用了重力的方向是竖直向下的，A正确，故A项不符合题意；
B．定滑轮的实质是等臂杠杆，B正确，故B项不符合题意；
C．扬声器的原理是磁场对电流的作用，C项错误，故C项符合题意；
D．电风扇的原理是磁场对电流的作用，D项正确，故D项不符合题意。
故选C。
9．AD
【详解】解：
A．电扇工作时，主要是将电能转化为机械能，故A正确．
B．小电扇是利用电动机原理工作的，故B错误．
C．小电扇的扇叶可以用金属材料制作，也可以用塑料制作，故C错误．
D．小电扇的核心部件是电动机，电动机工作时将电能转化为机械能和内能，因为电动机电路不是纯电阻电路，所以欧姆定律不适用，故D正确．
故答案为AD．
点睛：注意理解纯电阻和非纯电阻电路的区别；
10．BC
【详解】AB．扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理来工作的，在工作中是将电能转化为机械能，故A错误、B正确；
C．磁体周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围存在磁场，故C正确；
D．扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理来工作的，发电机的工作原理是电磁感应现象，故D错误。
故选BC。
11． 并联 化学 通电线圈在磁场中受力转动
【详解】[1]并联电路各个用电器之间互不影响，图中一排的电动汽车充电桩之间互不影响，说明它们之间是并联的。
[2]电动汽车的电池在充电时，消耗电能并转化成了电池中的化学能。
[3]电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。
12． S 机械 扬声器
【详解】[1]由图可知，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，A端是螺线管的N极，B端是螺线管的S极。
[2][3]麦克风的工作原理是电磁感应现象，扬声器是利用电导体在磁场中受力运动的原理工作的。位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的作用，电磁炮发射过程中将电能转化为机械能，它与生活中扬声器的原理是相同的。
13． 运动 电动
【详解】[1][2]将导线悬挂起来，将一个蹄形磁铁靠近取直的导线，会发现导线运动，说明导线中有电流通过，通电导线在磁场中受到了力的作用，根据此原理制成的是电动机。
14． 通电导体在磁场中受到力的作用 振动
【详解】[1]扬声器工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，所以扬声器的线圈振动是因为通电导线在磁场中受到力的作用；
[2]线圈在磁场中受力的作用不断地来回振动，而带动与线圈相连的纸盆振动，将电信号转化成声信号，由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈就不断地来回运动，带动纸盆振动发声．
15．电动机
【详解】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，因此与电动机的原理一致。
16． 力 电动机
【详解】[1]干电池两端固定强磁铁，小车与附近的铜螺线管构成闭合回路，由于通电导体在磁场中受力的作用，且力的作用是相互的，所以小车会动起来。
[2]小车与其附近的铜线圈构成闭合回路，小车就处在电流方向相同的环形电流中，小车受到磁场力的作用而运动，与电动机的原理相似。
17． 通电导体在磁场中受力的作用 左 不变 电动机
【详解】（1）[1]接通电源，这时会看到导体AB向左运动，即AB受到向左的力的作用，说明通电导体在磁场中会受力的作用。
（2）[2]通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关，只对调磁体的磁极或只改变导体AB中的电流方向，AB所受力的方向发生了改变，观察到导体AB均向右运动。
（3）[3]如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体AB中的电流方向，即等于改变了两个因素，所以会看到导体AB的运动方向不变，即向左运动。
（4）[4]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，电动机就是根据此原理制成的。
18． 力 机械 10A
【详解】解：（1）[1]电动机中的线圈通上电流，线圈就会转动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用。所以电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用。
[2]电扇正常工作时，电扇里的电动机将电能转化为机械能。
（2）[3]电扇对水平地面的压力
电扇对水平地面的压强
（3）[4]正常工作的电扇，叶片被卡住时，线圈中的电流
[5]1min线圈中电流产生的热量
答：（1）电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用；电扇正常工作时，电能主要转化为机械能；
（2）电扇静止时对水平地面的压强是2.5×104Pa；
（3）正常工作的电扇叶片被卡住不转时，线圈中的电流为10A，若此状态持续1min，则线圈中电流产生的热量是1.32×105J。
19．B
【详解】（1）A、电动汽车的电动机工作时，消耗了电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，故A正确；B、电动汽车的电动机是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的，故B错误；C、电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便，故C正确；D、首先发现电与磁之间联系的科学家是奥斯特，故D正确．故选B．（2）由表中数据知，每次充满时的能量1.8×107J，每次充满的时间30s，充电桩为电动汽车充电时的输出功率：；电容存储设备的额定输出功率72kW，电容存储设备的额定输出电压700V，根据P=UI可得，电容存储设备输出的电流：；（3）电容存储设备的输出电能的60%转化为汽车前进的机械能，即：W机械=60%W电能，汽车匀速行驶，所以阻力f=F，由W=Fs可得阻力：；由题意可知P机械=60%P输出，由P=Fv可得，电动汽车速度：；（4）每次充满时的能量：，每次充满电正常行驶的距离为5km，则所需费用n=5kW h×0.5元/（kW h）=2.5元；电动汽车每行驶1km所需要的费用.答：（1）B；（2）充电桩为电动汽车充电时的输出功率是6×105W，电容存储设备正常工作时的电流是102.9A；（3）电动汽车匀速行驶过程中，受到的阻力为2.16×103N，此时电动汽车速度是20m/s；（4）电动汽车每行驶1km需要花费0.5元．
20． 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；
21． 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。
