逍遥学能 2018-09-26 15:17
第十七章 电动机与发电机 检测题
（时间：45分钟 满分：100分）
一、选择题（每题3分，共36分）
1. （2018年大连）要改变直流电动机线圈转动的方向，可行的办法是（ ）
A.改变电流的大小 B.改变磁场的强弱
C.只改变电流方向 D.同时改变电流方向和磁场方向
2. （2018年湖北鄂州）如图1所示，闭合开关，先将导体水平用力向右移动，导体也随之运动起来。下列说法正确的是( )
图1
A.实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机
B.实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象
C.实验装置中的乙装置把机械能转化为电能
D.如果回路均为超导材料制成，且导体与之间距离足够大，当回路中产生感应电流后，同时撤去两蹄形磁体，则回路中电流很长时间不消失。
3. 关于下列四个实验（图2）的认识中，正确的是（ ）
实验现象说明电流周围存在磁场
实验中通电螺线管右端为极
实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用
实验研究的是电磁感应现象
4. 下列说法正确的是（ ）
A．具有磁性的物体能吸引铜、铝等物质
B．电动机是利用电磁感应原理工作的
C．发电机是将电能转化为机械能的装置
D．电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制
5. 要改变直流电动机的转速，下列措施可行的是（ ）
A．把电源的两极对调
B．把磁铁的磁极对调
C．改变线圈中电流的大小
D．同时对调电源两极和磁铁两极
6. （2018年连云港）如图3所示为科研人员研制的“发电鞋”，鞋的内部安装了磁铁和线圈，当人体带动磁铁运动时，磁铁产生的磁场通过线圈，从而产生感应电流，当人以5 km/h的速度行走时，其发电的功率约为0.4 W。下列说法正确的是（ ）
图3
A．发电鞋工作时将电能转化为机械能
B．发电鞋是利用电磁感应原理工作的
C．发电鞋是利用电流磁效应原理工作的
D．在人以5 km/h的速度行走1 h的过程中，发电鞋可以产生约0.4J的电能
7. 关于电和磁，下列有关说法中正确的是（ ）
A．首先发现通电导体周围存在磁场的是法拉第
B．电磁铁的磁性强弱只与线圈中电流大小有关
C．电磁继电器在电路中的作用相当于一个开关
D．电动机是利用电磁感应的原理制成的
8. 下列有关电与磁的说法正确的是（ ）
A．交流发电机是利用电磁感应现象制成的，电磁感应现象说明磁可以生电
B．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置
C．电磁选矿机是利用电磁铁挑选矿石的
D．指南针指向改变时，一定是受到永磁体的作用
9. （2018年河南）如图4为实验室常用电流表的内部结构图。多匝金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小。下列与此工作原理相同的电器设备是（ ）
图4
A．电烙铁 B．电铃 C．发电机 D．电动机
10. 图6中所示仪器与图5中动圈式话筒工作原理相同的是( )
图5
图6
11. 产生感应电流的条件是（ ）
A．一段导体在磁场里沿着磁感线运动
B．一段导体在磁场里做切割磁感线运动
C．闭合电路的一部分导体在磁场里沿着磁感线运动
D．闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动
12. (2018年湖北十堰)下列实验中，与电动机工作原理相同的是( )
A B C D
图7
二、填空题（每空1分，共19分）
13. 磁悬浮列车利用“________________”的原理使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1 cm处腾空行驶。当列车运行在曲线或坡道上时，控制系统通过改变导向电磁铁中的________达到控制运行的目的。“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同，只是把电动机的“转子”安装在列车上，将电动机的“定子”安装在轨道上。当向轨道这个“定子”输电时，通过___________的作用使列车就像电动机的“转子”一样被推动着向前运动。
14. 如图8所示，当闭合开关，让导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针会发生偏转，说明电路中有电流产生。在这个实验电路中，导体相当于________，此过程中能量的转化情况是_______。
图8
15. 直流电动机中换向器的作用是：每当线圈转过______时，换向器就自动__________________，使线圈可以持续地转动下去。
16. 发电机是根据__________原理制成的。电动机是根据通电线圈在磁场中受力制成的。电风扇的主要部件是电动机，电风扇正常工作时，电动机把_____能转化为_______能。
17. (2018年湖南益阳)如图9所示，通电线圈在磁场中发生扭转，说明_______对通电导线有力的作用。利用这个原理可以制作__________(选填“电动机”或“发电机”)。
图9
18. 如图10所示是扬声器的示意图，当线圈通过方向不断变化的交变电流时，线圈和_____发生相互作用，线圈就不断地振动，从而带动纸盆振动，扬声器就会发出声音。在上述过程中，发生的能量转化是_______________________。
图10
19. 在“探究感应电流产生条件”的实验中，小明将导体、开关、小量程电流表和蹄形磁体按如图11所示的方式进行安装。
（1）小明闭合开关后进行了如下操作：
.只让导体在水平方向左右运动
.只让导体在竖直方向上下运动
只让蹄形磁体在水平方向左右运动
只让蹄形磁体在竖直方向上下运动
其中一定能产生感应电流的是________（填写字母）。
（2）如果将小量程电流表换成_________，可以观察磁场对通电导体的作用。
图11
20. （2018年怀柔区一模）如图12所示是科学实践课中一位同学制作的简易电动机，它是由一节一号电池、一段导线和一块金属磁铁所组成。安装好后由导线弯成的线圈可以转动起来。其中该装置的工作原理是___________________________。
图12
21. 1821年，世界上第一台电动机雏形由英国物理学家法拉第完成，其工作原理是__________，10年后，法拉第发现了_________现象，根据这一现象他又制成了世界上第一台发电机模型。
三、简答题（每题10分，共20分）
22. 为使直流电动机持续转动，必须在直流电动机上安装什么装置？电动机工作时能量是如何转化的？
23. 简述电动机与发电机各自的组成和区别。
四、探究题（24题9分，25题10分，26题6分，共25分）
24. 如图13是张旭同学设计的实验装置图，请你说明：
（1）当开关闭合后，线圈转动的原因是_______________________________________；
（2）要改变线圈转动方向，你的办法是①_____________________________________；
②___________________________________；
（3）利用这一原理发明了___________机。
25. 如图14所示，在“探究感应电流产生条件”的实验中小明将观察到的现象记录在下表中。
电路 导体AB在磁场中的运动情况 电流表G指针的偏转方向
闭合 静止 不偏转
向右切割磁感线 向右偏
向左切割磁感线 向左偏
不切割磁感线 不偏转
断开 静止 不偏转
沿任意方向运动 不偏转
根据上述现象，回答下列问题：
（1）_______（选填“闭合”或“不闭合”）电路的一部分导体在磁场中做_______运动时，导体中就会产生感应电流，感应电流的方向与________方向有关。
（2）感应电流产生的过程是将_______能转化为_______能的过程。
26. 小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关，也可能与金属棒的运动方向有关。她设计了如下实验，装置如图15所示。
图15
步骤一：让金属棒向右运动，观察到电流表指针向左偏。
步骤二：把磁铁N、S极上下对调，并使金属棒向左运动，此时观察到电流表指针仍向左偏。
根据以上现象，小芳得出感应电流的方向与磁场的方向、金属棒的运动方向无关的结论。
小芳的结论是错误的。
在步骤二中，小芳应该保持_________不变，改变__________。
第十七章 电动机与发电机 检测题参考答案
1. C 解析：选项AB，改变电流的大小、改变磁场的强弱可以改变电机的转动速度，但不能改变转动方向，不符合题意。选项C，磁场方向不变时，改变线圈中的电流方向可以改变电动机的转动方向，符合题意。选项D，同时改变电流方向和磁场方向，线圈转动的方向不改变，不符合题意。故选C。
2. D 解析：甲装置中，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生了感应电流，这是电磁感应现象，在生活中的应用是发电机，故A选项错误；导体产生的感应电流通过乙装置中位于磁场中的导体时，在磁场中受力而运动起来，说明通电导体在磁场中受力而运动，利用该装置说明的原理可制成电动机，在此过程中，将电能转化为机械能，故B、C选项错误；如果回路均为超导材料制成，电阻为零，则电能没有损耗，故感应电流不会消失，故D选项正确。
3. 解析：选项中，给导线通电，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，故选项正确；选项中，根据安培定则，用右手握住螺线管，弯曲的四指指向电流的方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，由此可知通电螺线管的右端为极，故选项错误；选项中，当开关闭合后，导体在磁场中左右运动时由于切割磁感线而产生感应电流，所以是研究电磁感应现象，故选项错误；选项中，当闭合开关后，通电导体在磁场中会受力而运动，所以是研究磁场对电流的作用。
4. D 解析：具有磁性的物体吸引铁、钴、镍，不能吸引铜、铝，Ａ不符合题意。电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动工作的，发电机是利用电磁感应原理工作的，B不符合题意。发电机工作时将机械能转化为电能，电动机工作时将电能转化为机械能，C不符合题意。电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制，相同条件下，电流越大，电磁铁磁性越强，D符合题意。故选D。
5. C 解析：要改变直流电动机的转速，需要改变线圈中的电流大小，以及改变磁铁的磁性。对调电源两极或磁铁两极只能改变电动机的转动方向。故选C。
6. B 解析：（1）由题意可知，人在行走时，人体带动磁铁运动，磁铁产生的磁场通过线圈，从而产生感应电流，所以“发电鞋”是利用电磁感应现象工作的。故B正确，C错误。（2）电磁感应现象中，消耗机械能，得到电能，发电鞋工作时将机械能转化为电能。故A错误。（3）当人以5km/h的速度行走时，其发电的功率约为0.4W，所以1h产生的电能为：W=Pt=0.4W×3600s=1440J，故D错误。故选B。
7. C 解析：首先发现通电导体周围存在磁场的是奥斯特，故A错误；线圈中电流大小是影响电磁铁磁性强弱的一个因素，故B错误；电磁继电器在电路中的作用相当于一个开关，故C正确；发电机是利用电磁感应的原理制成的，电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，故D错误。本题考查的知识点比较多，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力。
8. AC 解析：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时产生电流的现象叫电磁感应现象，交流发电机是利用电磁感应现象制成的，故A正确；电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，工作时，消耗电能转化为机械能，故B错；电磁铁通电时有磁性，可以吸引铁类矿石，不吸引铜、铝等，可以挑选矿石，故C正确；指南针指向改变时，可能是受到铁块的吸引，故D错。故选A、C。本题考查了发电机和电动机的工作原理及其能量转化、电磁铁的应用、磁体的性质，虽然知识点多，但都属于基础知识，难度不大。
9. D 解析：通过电流表的内部构造显示电流表的工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大。因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。选项A，电烙铁是利用电流的热效应工作的，与电流表的工作原理无关。选项B，电铃是利用电流的磁效应工作的，与电流表的工作原理无关。选项C，发电机是利用电磁感应现象工作的，与电流表的工作原理无关。选项D，电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理工作的。故选D。
10. 解析：动圈式话筒工作时，声音使膜片振动，振动的膜片带动线圈振动，这样处于磁场中的线圈的振动产生强弱随声信号强弱变化的电流，就把声信号转换成了电信号，即动圈式话筒是应用电磁感应现象工作的。扬声器和电动机都是应用磁场对电流的作用工作的，手摇发电机是应用电磁感应现象工作的，电磁起重机是应用电流的磁效应工作的，故与动圈式话筒工作原理相同的是手摇发电机。
11. D 解析：由产生感应电流的条件知，只有D选项正确。
12. C 解析：电动机的工作原理是磁场对电流有力的作用。A图装置表示的是电流的磁效应实验，B图装置表示的是电磁感应实验，C图装置表示的是磁场对通电导体(电流)有力的作用实验，D图装置表示的是电流的磁效应实验。故选C。
13. 磁极间的相互作用（或同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引） 电流 磁场对通电导体（或通电线圈受到磁场力） 解析：磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，使列车实现悬浮，从而减小列车所受的摩擦力，提高速度。当列车的运行状态发生变化时，例如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制列车运行方向的目的。“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同，只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”、“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。此题考查了有关磁悬浮列车的知识，让物理走进生活，这也体现了学以致用，所以要注重生活中与物理有关的知识。
14. 电源 机械能转化为电能 解析：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，这就是电磁感应现象，导体相当于电源，电磁感应中消耗的是机械能，得到的是电能。
15. 平衡位置 改变线圈中的电流方向 解析：电动机能连续转动是利用了换向器使线圈在平衡位置时自动改变线圈中的电流方向。
16. 电磁感应 电 机械 解析：解答此题要知道“通电导体在磁场中受力”说明电能转化为机械能；电磁感应现象说明机械能转化为电能。而电动机就是将电能转化成机械能，发电机就是将机械能转化成电能。本题考查了发电机的原理以及电动机的能量转换，属于基础知识的考查，要牢记。
17. 磁场 电动机 解析：通电线圈在磁场中发生扭转，表明通电导线在磁场中受到了力的作用；电动机的工作特点是先通电然后线圈转动，所以电动机就是根据这一原理制成的。
18. 永磁体 电能转化为机械能 解析：扬声器主要由线圈、永磁体、锥形纸盆组成，当线圈中通过交变电流时，会产生变化的磁场，与永磁体之间相互作用产生振动，带动纸盆也来回振动，使扬声器发声，把电能转化为机械能。
19. （1） （2）电源 解析：产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以只有选项中能够切割磁感线产生感应电流；如果将小量程电流表换成电源，那么，该装置就与探究磁场对通电导体的作用的实验装置相同，故可以观察磁场对通电导体的作用。
20. 通电导线在磁场中受到力的作用
解析：由题可知，接通电路后，通电导线在磁场中受到力的作用，线圈转动起来。
21. 通电线圈在磁场里受力转动 电磁感应 解析：电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的；10年后，法拉第发现了电磁感应现象，发电机就是利用电磁感应现象制成的。
22. 安装换向器；工作时电能转化为机械能。 解析：在直流电动机中，为了能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流方向，需安装“换向器”，从而实现通电线圈在磁场中的持续转动。电动机的原理是利用通电导体在磁场中受到力的作用，它是一种将电能转化为机械能的机器。
23. 二者都有线圈和磁体组成的磁场，但是驱动方式不同，前者靠电能驱动，来产生机械运动，后者靠机械运动来产生电能。
24. （1）通电线圈在磁场中会受到力的作用 （2）①改变电流方向 ②改变磁场方向
（3）电动 解析：（1）根据奥斯特实验可知：当开关闭合后，通电导体在磁场中受到力的作用，线圈在这个力的作用下能转动，所以其原因是通电线圈在磁场中受到力的作用；（2）因为电流方向和磁场的方向会影响线圈转动方向，则要改变线圈转动方向的办法有：改变电流方向或改变磁场方向；（3）通电线圈在磁场中受力能转动，这一过程是将电能转化为机械能，所以利用它发明了电动机。
25. （1）闭合 切割磁感线 导体运动 （2）机械 电 解析：（1）根据记录的现象可知，当开关断开时，无论导体如何运动都不产生感应电流，因为电流表的指针没有发生偏转；当开关闭合时，导体静止时不会产生感应电流；也不是每次导体运动都会产生感应电流，只有导体做切割磁感线运动时才会产生感应电流。将以上情况综合起来，就会得到：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。根据闭合电路的导体在磁场中向左运动和向右运动电流表指针偏转的方向不同，可以确定感应电流的方向与导体的运动方向有关。（2）图示的实验现象是电磁感应现象，在电磁感应现象中机械能转化为电能。
26. 磁铁N、S极（或金属棒的运动方向） 金属棒的运动方向（或磁铁N、S极）
解析：若想研究感应电流的方向与磁场的方向和导体的运动方向是否有关，应采用控制变量法，若想研究感应电流的方向与磁场的方向是否有关，即在保证金属棒运动方向不变的情况下，改变磁场方向，观察电流的方向是否改变；同理若想研究感应电流的方向与导体运动的方向是否有关，即需在保证磁场方向不变的情况下，改变金属棒的运动方向，观察电流的方向是否改变，故小芳的结论是错误的。在步骤二中，小芳应该保持磁铁N、S极（或金属棒的运动方向）不变，改变金属棒的运动方向（或磁铁N、S极）。