20.4 电动机（专题训练）【五大题型】（解析版）

204 电动机（专题训练）【五大题型】 【题型1 磁场对通电导线的作用】.........................................................................................................................1 【题型2 左手定则】................................................................................................................................................. 6 【题型3 扬声器和耳机的构造原理】.....................................................................................................................8 【题型4 直流电动机的原理】...............................................................................................................................12 【题型5 直流电动机的应用】...............................................................................................................................20 【题型1 磁场对通电导线的作用】 1．（2023•武侯区校级三模）如图所示是新型武器——电磁炮的原理简化图。炮弹上固定 的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力， 于是将炮弹发射出去。下列设备与电磁炮的工作原理不同的是（ ） ．我国第三艘航母“福建号”上的电磁弹射装置 B．唱K 用的“动圈式话筒” ．室里的电风扇里的“电动机” D．物理实验室里测量电压的“电压表” 【答】B 【分析】根据通电导体在磁场中受到磁场力的作用分析解答。 【解答】解：由题意可知，炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电 路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去，由此可知其原理是通电导 体在磁场中受力而运动。 、我国第三艘航母“福建号”上的电磁弹射装置的工作原理是通电导体在磁场中受力运 动，故不符合题意； B、动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，故B 符合题意； D、室里的电风扇里的“电动机”、物理实验室里测量电流的“电压表”，都是利用通 电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故D 不符合题意； 故选：B。 2．（2023 春•德化县期中）如图所示，福建舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型 航空母舰。当电磁弹射车内的导体通过强电流时，即可产生强大的推力，将航母舰载飞 机弹出。下列电器与电磁弹射原理相同的是（ ） ．电风扇 B．电饭锅 ．电熨斗 D．电视机 【答】 【分析】电磁弹射是指以电磁力为加速手段，采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外 运动。根据通电导体在磁场中受到磁场力的作用分析解答。 【解答】解：由题意可知，电磁弹射器的弹射车轨道与飞机前轮接触，并处于强磁场中， 当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在 磁场中受力而运动。 、电风扇的核心是电动机，工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故正确； B、电饭锅、电熨斗是利用电流的热效应工作的，故B 错误； D、电视机将电能转化为声、光能，与通电导体在磁场中受力无关，故D 错误。 故选：。 3．（2023•西城区一模）如图所示，把两个金属支架固定在木板上，并分别与电池的两极 相连；再把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，给线圈通电并轻推一下，线圈就会 不停转动。关于这一现象，下列说法正确的是（ ） ．这是一 台小发电机 B．这是电磁感应现象 ．这是机械能转化为电能的过程 D．这是通电线圈在磁场中受到力的作用 【答】D 【分析】电动机工作时需要有电源，原理是通电线圈在磁场中受到力的作用；电动机工 作时，消耗电能，得到机械能。 【解答】解：BD、如图装置中有电源，通电时通电线圈在磁场中受力转动，因此这是 一台电动机，原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，故B 错误，D 正确； 、电动机工作时，消耗电能，得到机械能，是电能转化为机械能的过程，故错误。 故选：D。 4．（2023•长沙模拟）下列四幅图中可探究磁场对电流作用的是（ ） ． B． ． D． 【答】B 【分析】实验的装置不同，则可完成的实验不同；故可以由实验的装置知道其实验的目 的及意义。 【解答】解：．当将小磁针放在通电导线旁边时，小磁针会发生偏转，故说明通电直导 体周围存在磁场，故不正确； B．当开关闭合时，放在磁场中的导体会在磁场力的作用下运动起来，故控究的是磁场 对电流作用力，故B 正确； ．该线圈在磁场中转动时，灯泡发光，说明电路中产生了感应电流，是用来研究发电机 原理的，故不正确； D．导体与灵敏电流计相连，故在闭合回路中当导体棒在磁场中运动时，电流计中会产 生电流，故探究的是电磁感应，故D 不正确。 故选：B。 5．（2023•兴化市模拟）下列与电磁现象有关的四幅图，分析正确的是（ ） ．图甲：闭合开关后，红灯亮，绿灯不亮 B．图乙：探究磁场对电流的作用 ．图丙：探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 D．图丁：该装置可用来研究发电机的工作原理 【答】 【分析】（1）闭合开关后，电磁铁所在电路被接通，吸引衔铁向下，从而接通红灯所 在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮； （2）通电导线的周围存在磁场，但磁场看不见、摸不着，可以通过小磁针的偏转说明 磁场的存在； （3）电磁铁的磁性强弱与电流的强弱和线圈的匝数有关。 （4）发电机是利用电磁感应原理制成的；电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用 原理制成的。 【解答】解： 、图甲：闭合电源开关时，电磁铁有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通， 红灯亮，绿灯不亮，故正确； B、图乙：图中是奥斯特实验，探究通电导线周围是否存在磁场，故B 错误； 、图丙：两个电磁铁串联在电路中，电流相等，线圈的匝数不同，吸引大头针的数量不 同，探究的是电磁铁、B 的磁性强弱与线圈匝数的关系，故错误； D、图丁：电路中有电源，闭合开关后，导体在磁场中会受力运动，可用来研究电动机 的工作原理，故D 错误。 故选：。 6．（2023•中山市模拟）利用图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在、b 之间接 入 电源 （选填“灵敏电流计”、“电源”或“灯泡”）；若在、b 之间接入 灵 敏电流计 （选填“灵敏电流计”、“电源”或“灯泡”）可研究“电磁感应现象”。 【答】电源；灵敏电流计。 【分析】电动机和发电机的工作原理图非常相似，电动机的原理图中有电源，是利用磁 场对电流的作用工作的；发电机的原理图中没有电源，是利用电磁感应原理工作的，这 是两个原理图最重要的区别； 【解答】解：因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，因此利用 如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“”、“b”之间接入电源； 电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流的现 象，将机械能转化为电能，不需要电源，为了实验现象明显，利用灵敏电流计显示是否 有电流产生，所以若在、b 之间接入灵敏电流计可研究“电磁感应现象”。 故答为：电源；灵敏电流计。 7．（2023•管城区校级模拟）当电流通过灯丝，白炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学 介绍自己观察白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察 到灯丝晃动。你认为小明的发现是 真的 （填“真的”或“假的”），支持你观点 的理由是： 通电导体在磁场中受力运动 。 【答】真的；通电导体在磁场中受力运动。 【分析】通电导体在磁场中受力运动，电动机就是利用这个原理制成的。 【解答】解：通电导体在磁场中受力运动，导体的受力方向与磁场方向和电流的方向都 有关，所以将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，因灯泡中有电流通过，并且是交流电，所 以灯丝会受到磁场力的作用，并且受力的方向在时刻改变，灯丝会抖动，故小明的发现 是真的。 故答为：真的；通电导体在磁场中受力运动。 8．（2023•宝安区二模）如图为学生用电流表的内部结构示意图。当电流表接入电路，有 电流通过线圈时，线圈带动指针偏转。该电流表的工作原理与 电动机 （选填“发 电机”或“电动机”）相同；当电流表正负接线柱接反时，电流表指针反向偏转，说明 受力方向与 电流方向 有关；电流表使用时需要远离强磁体，是因为磁体周围存在 磁场 ，会影响电流表示数。 【答】电动机；电流方向；磁场。 【分析】（1）电流表是利用通电导体在磁场中受力运动来工作的。 （2）通电线圈在磁场中受力方向与电流的方向和磁场方向有关。 （3）磁体周围存在磁场。 【解答】解：如图电流表的内部主要结构由磁体、线圈组成，当电流表有电流通过时， 线圈成为通电导体在磁场中受力而运动，即电流表的工作原理是通电导体在磁场中受力 运动，与电动机工作原理相同； 若电流从正接线柱流入，指针会正方向偏转，若电流从负接线柱流入，指针会反方向偏 转（损坏电流表），可知通电导体受力的方向跟电流方向有关； 电流表使用时需要远离强磁体，是因为磁体周围存在磁场，会影响电流表示数。 故答为：电动机；电流方向；磁场。 【题型2 左手定则】 9．（2021•长丰县模拟）运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，我们可以依照左手定 则判定；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动方向，这时大拇指所指的方 向就是运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向。如图所示，b 三种粒子垂直射入匀强磁场 （“×”表示磁场方向垂直纸面向里）。根据粒子在磁场中的运动情况可判断出粒子 带 负电 （选填“带正电”“带负电”或“不带电”）。 【答】见试题解答内容 【分析】正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相 反，根据的运动路线和左手定则分析。 【解答】解：由图可知，的运动方向发生了变化，这说明时带电的，受到了洛伦兹力的 作用；对于，伸出左手，让磁感线垂直穿过手心，发现受到的力的方向与大拇指所指的 方向相反，这说明四指的指向与电流的方向相反，即运动方向与电流的方向相反，故带 负电。 故答为：带负电。 10．（2023•定远县校级一模）通电直导线在磁场中受到磁场力的方向可以用左手定则来判 断：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感 线垂直穿过掌心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是通电直导线所 受磁场力的方向，如图甲所示。请你判断：图乙中的线圈是 顺时针 （选填“顺时 针”或“逆时针”）转动的。 【答】见试题解答内容 【分析】根据左手定则来判断即可，将左手放入磁场让磁感线从掌心进入，并使四指指 向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是导线受到磁场力的方向。 【解答】解：由图乙知，磁感线是水平向左的；线圈里左边导线电流方向是垂直向里； 右边导线电流方向是垂直向外； 根据左手定则，伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面 内，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向（即线圈里左边导线的电流方向垂直 向里），大拇指所指的方向为磁场力的方向，所以此时线圈里左边导线所受磁场力方向 为竖直向上； 同理可知：线圈里右边导线所受磁场力方向为竖直向下；则线圈是顺时针转动的。 故答为：顺时针。 11．（2021 秋•义马市期末）如图所示，箭头表示磁感线方向，“⊙”表示通电导线中电流 方向垂直纸面向外，请你根据 左手定则 判断通电导线的受力方向，并在图上用箭 头表示出来。 【答】左手定则；见解析 【分析】通电导线在磁场中受到的力称为安培力；通电导体在磁场中受力方向可以利用 左手定则进行判断。 【解答】解：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。根据左手定则可知：让四指指向 电流方向，让磁感线垂直穿过掌心，则大拇指指向为所受力的方向，由此可知导体棒受 力的方向为竖直向下。如图所示： 。 故答为：左手定则；见解析。 【题型3 扬声器和耳机的构造原理】 12．（2023•铁西区模拟）下列说法正确的是（ ） ．磁体周围的磁场是有方向的，故磁感线是磁场中实际存在的曲线 B．有磁性的甲物体可以吸引乙物体，故乙物体原来一定是有磁性的 ．电磁继电器是利用电磁铁的磁性有无来控制工作电路通断的开关 D．扬声器将电信号转化为声信号，工作过程利用的是电磁感应原理 【答】 【分析】（1）磁场是有方向的，磁感线实际上不存在。 （2）有磁性的物体可以吸引另一个物体，另一个物体可能是被磁化后被吸引的。 （3）电磁继电器是利用电磁铁的磁性有无来控制工作电路通断的开关。 （4）扬声器是把电信号转化为声信号，工作过程利用的是磁场对电流的作用。 【解答】解：、磁体周围的磁场是有方向的，磁感线不是磁场中实际存在的曲线，磁场 是实际存在的，故错误； B、有磁性的甲物体可以吸引乙物体，乙物体可能原来没有磁性，被磁化后也能吸引乙 物体，故B 错误； 、电磁继电器是利用电磁铁的磁性有无来控制工作电路通断的开关，故正确； D、扬声器是把电信号转化为声信号，工作过程利用的是磁场对电流的作用，故D 错误。 故选。 13．（2023•振安区校级二模）下列四幅图中的设备，与扬声器原理相同的是（ ） ． 电铃 B． 电动平衡车 ． 空气开关 D． 风力发电机 【答】B 【分析】（1）奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，电磁铁就是利用该原理制成 的。 （2）通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机、扬声器就是利用该原理制成的。 （3）空气开关是利用电流的磁效应来工作的自动开关。 （4）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这 种现象叫电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的。 【解答】解：扬声器是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的。 、电铃是利用电流的磁效应来工作的设备，故不符合题意； B、电动平衡车中的电动机是利用通电导体在磁场中要受到力的作用的原理制成的，故 B 符合题意； 、空气开关是利用电流的磁效应来工作的自动开关，故不符合题意； D、风力发电机是利用电磁感应原理来工作的，故D 不符合题意。 故选：B。 14．（2023•台前县三模）如图所示是师在课堂上经常使用的扩音器，从外部看它由话筒和 音箱两大部件构成。选项中和音箱工作原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】B 【分析】（1）奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，电磁铁就是利用该原理制成 的。 （2）通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机、扬声器就是利用该原理制成的。 （3）电磁铁的磁性强弱与电流的大小与线圈的匝数有关。 （4）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这 种现象叫电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的。 【解答】解：音箱（扬声器）是利用通电导体在磁场中受到力的作用。 、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，故不符合题意； B、该装置说明通电导体在磁场中会受到力的作用，与音箱的原理相同，故B 符合题意； 、该装置可以探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故不符合题意； D、该装置是探究电磁感应现象的，发电机是利用该原理制成的，故D 不符合题意。 故选：B。 15．（2023•市北区校级模拟）（多选）下列说法正确的是（ ） ．马拉车加速前进的过程，马拉车的力等于车拉马的力 B．扬声器将电信号转换为声信号时的原理是通电线圈在磁场中受力运动 ．水受热时，体积变大，密度变大 D．光从水中射入空气中时，折射角一定大于入射角 【答】B 【分析】（1）物体间的作用是相互的，相互的作用力大小相等。。 （2）扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用的原理来工作的。 （3）质量一定时，物体的体积增大，密度减小。 （4）光从水中垂直进入空气中时，传播方向不变。 【解答】解：、马拉车加速前进的过程，马拉车的力等于车拉马的力，因为这两个是相 互作用力，大小相等，故正确； B、扬声器将电信号转换为声信号时的原理是通电线圈在磁场中受力运动，故B 正确； 、水受热时，质量不变，体积变大，根据 可知：密度变小，故D 错误； D、光从水中垂直射入空气中时，折射角等于入射角，故D 错误。 故选：B。 16．（2023•吉林模拟）我们考试时，各个考场内用于播报考试须知的扬声器在电路中是 并 联的。扬声器的工作原理和 电动机 （选填“电动机”或“发电机”）相似。 【答】并；电动机。 【分析】并联电路的各个用电器互不影响。 扬声器原理：通电导体在磁场中受力运动。 【解答】解：各个考场内用于播报考试须知的扬声器工作时互相不影响，所以在电路中 是并联的。扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，和电动机相似。 故答为：并；电动机。 17．（2023•阳谷县三模）如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小 和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜 左右往复 （选填“向左”“向右” 或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于 磁场 对通电线圈有力的作用， 此过程中， 电能 转化为机械能。 【答】左右往复；磁场；电能。 【分析】因为电流方向改变，音圈受力方向改变。音圈之所以运动，是由于磁场对通电 导体有力的作用。此过程中，消耗了电能，音圈获得了机械能。 【解答】当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动， 因为电流方向改变，音圈受力方向改变。音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力 的作用。 故答为：左右往复；磁场；电能。 【题型4 直流电动机的原理】 18．（2023•西宁）科学研究是以实验为基础的，下列有关实验的说法中正确的是（ ） ．甲图：托里拆利实验测出了大气压强的数值 B．乙图：此实验能反映电动机的工作原理 ．丙图：两个紧压在一起的铅柱没有被重物拉开，说明分子之间存在斥力 D．丁图：此实验能直接验证牛顿第一定律 【答】 【分析】（1）托里拆利实验第一次测出了大气压强的数值； （2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流； （3）分子间存在相互作用的引力和斥力； （4）牛顿总结出了牛顿第一定律。 【解答】解：、托里拆利实验测出了大气压强的数值，故正确； B、此实验是探究电磁感应现象的实验，是发电机的工作原理，故B 错误； 、图中实验探究了构成固体的分子之间存在相互作用的引力，故错误； D、牛顿在总结伽利略等科学家研究成果的基础上，通过科学的推理总结出了牛顿第一 定律，故D 错误。 故选：。 19．（2023