《12.6 直流电动机》同步练习
一、单选题
1．小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将
A．电池的正、负极对调一下
B．在线圈正上方增加磁体S极
C．左、右转轴下侧绝缘漆刮掉一半
D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉
2．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
3．小科发现教室的投影幕布有一个开关，通过控制可以使幕布上升或下降。请教科学老师后得知，内部安装了一个电动机。于是他用单刀双掷开关及其它元件设计了如下四个电路图，其中能通过开关的转换而实现幕布升或降的是（ ）
A． B．
C． D．
4．有一部电动机经过检查，一切都按要求安装完毕后，排除接触不良、短路、及磁铁没有磁性、电源没有电压等各种原因后，接通电源仍不能转动．小佳同学用手去旋转线圈，刚一旋转，电动机就立即持续转动起来．则原来电动机不转动的原因可能是
A．电动机轴生锈而被卡住了 B．转轴没润滑油转不动
C．线圈所处的位置对它的转动有影响 D．线圈转动要靠外力
5．如图所示的有关电与磁的说法正确的是（ ）
A． 如图，小磁针偏转说明通电导体在磁场中受力
B． 如图，指南针静止时长柄S极指的是地磁场的北极
C． 如图，由小磁针的指向可判断出电源A端为正极
D． 如图，开关闭合，导体ab上下运动，利用此原理可制成电动机
6．如图所示，下列关于电磁现象及其应用的说法中正确的是（ ）
A．甲图中，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，左端是螺线管的N极
B．乙图中，扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
C．丙图中，动圈式话筒工作过程中，将电能转化为机械能
D．丁图中，直流电动机利用换向器改变线圈中的电流方向，使线圈能够连续转动
7．如图，小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端（图中右端）的漆全部刮去，另一端（图中左端）刮去一半放上导体支架，连接干电池后线圈能转动起来（ ）
A．这是一台发电机模型
B．CD边始终受到磁场力
C．AB、CD两边同时受磁场力
D．两端漆全部刮去转动会更快
8．下列四幅图中与电动机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
9．智能手机无线充电主要是运用电磁感应技术，当电源的电流通过充电底座中的送电金属线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场，产生电流，实现充电过程。以下实验或设备，利用“磁生电”工作的是（ ）
A．奥斯特实验
B．电动机
C．电磁继电器
D．话筒
10．如图所示为我们实验室所用电流表的内部结构示意图，当接入电路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转，下列说法中错误的是（ ）
A．电流表的工作原理为电磁感应
B．当电流表工作时把电能转化为机械能
C．当电流表从电流表的负接线柱流入时指针反向偏转，因为磁力的方向与电流的方向有关
D．因串联电路中的电流处处相等，故电流表应串联在被测电路中
二、多选题
11．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
12．如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中两个磁极的名称都是S极
B．乙图中该装置揭示的原理可制成电动机，它是将机械能转化为电能
C．丙图中洗衣机的三脚插头上，标有字母 E 的导线要和洗衣机的金属外壳相连
D．丁图中抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明分子在不停地做无规则运动
三、填空题
13．为了保护环境，国家鼓励发展新能源汽车，新能源汽车的核心部件是电动机，电动机工作时将 能转化为机械能，和电动机原理相同的应用还有 。
14．如图所示是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。小谦同学实际探究时，在如表记录了实验情况。
实验序号 磁场方向 ab中电流方向 ab运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
（1）比较实验2和3，说明通电导线在磁场中受力方向与 有关；比较实验 和 ，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（2）小谦通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的物理学方法是 （选填下列选项对应的符号）。
A．类比法
B．控制变量法
C．转换法
（3）根据这个实验原理发明了电动机，这个机器将 能转化为 能。
15．电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 来实现的．它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动．
16．奥斯特实验表明，通电导体周围存在 。电动机通电后会转动，是由于磁场对通电导体具有 的作用。
17．如图，闭合开关，导体ab向左运动，若只改变电流方向，ab向 (填“左”或“右”)运动，以此为原理可制成 (填“电动机”或“发电机”)．
18．如图，闭合开关，观察到金属杆向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用，利用这种现象可以制成 机；断开开关，对调N、S磁极，再次闭合开关，观察到金属杆向 运动。
四、作图题
19．如图所示，表示电流垂直纸面向外的通电导线，表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙中通电导体受力的方向。
五、实验题
20．在探究通电导体在磁场中的受力方向跟什么因素有关时，小明同学做了如图所示的三个实验．图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极．
（1）通过实验a和b说明，通电导体在磁场中受力方向与 的方向有关；
（2）通过实验a和c说明，通电导体在磁场中受力方向与 的方向有关．
21．如图所示是研究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关的实验．比较（a）、（b）两图可知通电导体在磁场中的受力方向跟 有关，比较（a）（c）两图可知通电导体在磁场中的受力方向还跟 有关．
六、综合题
22．高铁的广泛应用使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从西安到成都游玩。如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车，表是它的部分参数（g取10N/kg）。
满载时总质量 1000t
车轮与铁轨接触总面积 0.08m2
运营速度 250km/h
（1）高速铁路采用电力牵引作为动力，电力机车（电动机）的工作原理是 ；
（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是 ；
（3）西安至汉中的路程为240km，从西安到汉中需要多长时间 ；
（4）某趟列车从西安到汉中实际运行速度是216km/h，设列车在水平轨道上做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是 。
23．新能源纯电动汽车因其环保、节能、高效等诸多优势，已逐渐成为人们重要的交通工具之一。2021年民族企业比亚迪，以584020辆的全年销量占领新能源厂商销量排行榜榜首，如图为比亚迪一款纯电动车。
（1）电动汽车在行驶时，主要将电能转化为 能；电动机的工作原理是： 。
（2）若电动汽车工作时电动机最大功率为160kW，工作电压为320V，求电动机工作时最大电流是多少？( )当电动机以最大功率工作20min，若电能转化为机械能的效率为90%，则转化为机械能多少J？( )
（3）若某燃油汽车输出相同的机械能，其能量转化率为30%，则需要消耗的汽油为多少kg？（q酒精＝4.5×107J/kg）( )
参考答案：
1．C
【详解】AB. 电池的正、负极对调一下,改变了磁场方向，在线圈正上方增加磁体S极，增强了磁场强弱，而磁场方向和磁场强弱都不能使线圈能连续转动，故AB错误；CD. 将左、右转轴的漆皮下侧绝缘漆刮掉，或一端全部刮掉，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C正确，D错误．故选C.
点睛：线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的反向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将将左、右转轴的漆皮下侧绝缘漆刮掉，或右转轴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，另一个半周利用惯性转动；而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续的转动下去，即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向，即改变线圈所受力的反向，使线圈持续的转动下去．
2．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。
3．C
【详解】AB．两开关并联，接1或2电流方向不变，故电动机旋转方向不变，故AB错误；
C．开关接1时电动机和左边的电阻并联后再和右边的电阻串联，电流由下面流进电动机，
开关接2时电动机和右边的电阻并联后再和左边的电阻串联，电流由上面流进电动机，故接
1或2时电动机的电流方向发生改变，电动机转动方向改变，实现升降功能，故C正确，故选C；
D．接1或2时，电动机被短路，都不能工作，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】解答：经过检查，一切都按要求安装完毕后，排除接触不良、短路、及磁铁没有磁性、电源没有电压等各种原因后，因此选项A. B不正确．接通电源仍不能转动，用手去旋转线圈，刚一旋转，电动机就立即持续转动起来，则线圈处于平衡位置，所以选项C正确．电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，所以选项D不正确．故选C.
点睛：电动机不转动的原因主要有以下几个方面：电动机轴生因为锈而被卡住；线路接触不良，电路中无电流；电压过低，电路中电流太小；线圈处于平衡位置，线圈中无电流，线圈不受力的作用．
5．B
【详解】A．导线通电时，小磁针发生偏转，这说明小磁针受到的磁场的作用，证实了电流周围存在磁场，故A错误；
B．地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，即其实质就是一块磁铁，在地球的磁场中受到磁力的作用，其静止时其勺柄指向地理南方，即指南的南极用S表示，故长柄所指的方向是地球磁场的北极，故B正确；
C．由图可知，小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，所以A端为负极，B端为正极，故C错误；
D．电动机的工作原理是磁场对电流有力的作用，因此电路中应有电源，结合选项图可知电路中没有电源，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】A．由图甲可知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，由安培定则可知，右端是螺线管的N极，故A错误；
B．发电机的制作原理是电磁感应，而扬声器的工作原理是通电导体在磁场受力运动，故B错误；
C．动圈式话筒是利用电磁感应现象来工作的，将机械能转化为电能，故C错误；
D．在直流电动机中，靠换向器来不断的改变线圈中的电流方向，从而使线圈在磁场中能够连续转动下去，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．线圈在磁场中受力运动，是电动机的原理，发电机的原理是电磁感应现象，故A不符合题意；
B．CD边只有半圈受到磁场力作用，故B不符合题意；
C．AB、CD两边的电流方向相反，同时受到磁场力的方向相反，故C符合题意；
D．两端漆全部刮去，转到平衡位置时，由于电流的方向不能改变，AB、CD两边受力平衡，所以不能持续转动，故D不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】电动机工作原理是通电导体在磁场中受到作用力：
A．由图可知，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；
B．由图可知，是探究通电螺线管磁场的强弱影响因素，故B不符合题意；
C．由图可知，说明通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，故C符合题意；
D．人对着话筒说话时，膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，这是一种电磁感应现象，是发电机的工作原理，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】从题意中知道，手机中的线圈，能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电，是利用电磁感应原理工作的。
A．该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，是电流的磁效应，不符合题意；
B．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，不符合题意；
C．电磁继电器中含有电磁铁，利用的是电流的磁效应，不符合题意；
D．动圈式话筒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，符合题意。
故选D。
10．A
【详解】A．通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，故A错误；
B．线圈中有电流通过时，表针转动，电能转化为机械能；故B正确；
C．改变线圈中的电流方向，其转动方向会发生改变，当电流表从电流表的负接线柱流入时指针反向偏转，故C正确；
D．因串联电路中的电流处处相等，故电流表应串联在被测电路中；故D正确。
故选A。
11．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；
12．CD
【详解】A．甲图中磁感线是从左侧回到右侧，因为磁感线在磁体的外部从N极出来回到S极，因此两个磁极为异名磁极，左端为N极，右端的为S极，故A错误；
B．乙图中有电源，是通电导体在磁场中受力运动的实验，电动机是根据此原理制成的，将电能转化为机械能，故B错误；
C．三角插头的插头E与用电器的外壳相连，使用中与地线相接避免触电，故C正确；
D．丁图中抽取中间玻璃板后，由于分子在不停的做无规则运动，两瓶中的气体会慢慢混合；故D正确．
13． 电 扬声器
【详解】[1][2]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，工作时将电能转化为机械能；与电动机工作原理相同的有扬声器等。
14． 磁场方向 2 4 C 电 机械
【详解】（1）[1]比较实验2和3，电流方向相同，磁场方向不同，导体运动的方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关。
[2][3]比较实验2、4，磁场方向相同，电流方向不同，导体运动方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（2）[4]实验中通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的科学方法是转换法，故选C。
（3）[5][6]根据这个实验原理发明了电动机，电动机将电能转化为机械能。
15． 换向器 电流方向
【分析】根据电动机工作时知道，本题考查的是直流电动机的构造和工作过程，由于换向器的存在，使线圈刚转过平衡位置，则自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够持续转动下去．
【详解】直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动原理制成的，为了使线圈能持续的转动下去，利用了换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈能够连续转动．
16． 磁场 力
【详解】[1]奥斯特实验证明了电流的周围存在磁场，即电流的磁效应。
[2]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。
17． 右 电动机
【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关，一个是磁场方向，另一个是电流方向．如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变．根据题意知道，闭合开关，导体ab向左运动，当只改变电流方向时，由于导体ab受到磁场力的方向与原来相反，所以，ab向右运动；应用此原理制成的是电动机．
18． 电动 右
【详解】[1]电动机时利用磁场对通电导体有力的作用制成的。
[2]断开开关，对调N、S磁极，再次闭合开关，电流的方向没有发生变化，磁场方向发生变化，通电导线受到的力的方向发生变化，所以观察到金属杆向右运动。
19．
【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关，当电流方向或者磁场方向改变时，受力方向改变。由甲图知，磁场方向向下，电流方向垂直纸面向外，导体受力方向向右。乙相对甲而言，磁场方向发生了改变，电流方向不变，导体受力方向改变，向左；丙相对甲而言，电流方向、磁场方向都发生了改变，则导体受力方向不变，向右；故作图如下图所示：
20． 电流 磁场
【详解】（1）通过实验a和b，磁场方向相同，电流方向不同时，导体受力的方向不同，说明通电导体在磁场中受力方向与电流的方向有关；
（2）通过实验a和c，电流方向相同，磁场方向不同时，导体受力的方向不同，说明通电导体在磁场中受力方向与磁场的方向有关．
故答案为(1). 电流 (2). 磁场
点睛：重点是通电导体在磁场中受力的方向与什么有关，牢记受磁场力的方向与电流方向和磁场方向有关，如改变电动机的旋转方向时，依据的就是此原理．
21． 电流方向 磁场方向
【详解】解答：(1)比较(a)、(b)两图可知，磁场方向不变，图(a)导体向右运动，图(b)导体向左运动，电流的方向改变了，由此可得通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向有关；(2)比较(a)(c)两图可知，电流方向改变了；图中导体运动方向不变，都是向左运动，磁场方向改变了，由此可见通电导体在磁场中的受力方向还跟磁场方向有关．
点睛：解答本题应掌握：通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向由电流的方向和磁场的方向有关．
22． 通电线圈在磁场中受力转动 1.25×108Pa 0.96h 6×106W
【详解】（1）[1]电力机车（电动机）的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
（2）[2]列车满载时对轨道的压力
F=G=mg=1000×103kg×10N/kg=1×107N
列车满载时对轨道的压强
（3）[3]从西安到汉中需要的时间
（4）[4]此时列车受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以有牵引力
F=f=0.01G=0.01×107N=1×105N
此时的实际运行速度
v'=216km/h=60m/s
牵引力的功率
23． 机械 通电线圈在磁场中受力转动 500A 1.728×108J 12.8kg
【详解】（1）[1][2]电动汽车在行驶时，消耗电能，产生机械能，主要将电能转化为机械能；电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动制成的。
（2）[3]电动机工作时最大电流
[4]电动机以最大功率工作20min消耗的电能
因为电能转化为机械能的效率为90%，则转化为机械能
（3）[5]因为燃油汽车能量转化率为30%，要输出相同的机械能，燃油放出的总能量
需要消耗的汽油的质量
