專題20.4電動機(jī)【四大題型】-2022-2023學(xué)年九年級物理全一冊舉一反三系列（人教版）原卷版

專題20.4電動機(jī)【四大題型】【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1電動機(jī)的工作原理】 【題型2影響磁場對通電導(dǎo)線作用力大小和方向的因素】 【題型3實(shí)驗(yàn)探究】 【題型4綜合與計算】 【知識點(diǎn)1電動機(jī)的工作原理】它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動機(jī)大部分是交流電動機(jī)，可以是同步電動機(jī)或者是異步電動機(jī)（電動機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。【題型1電動機(jī)的工作原理】【例1】（2022·江蘇常州·中考真題）小明把安裝完成的直流電動機(jī)模型接入如圖所示的電路中，閉合開關(guān)并調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動，若要改變電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向，下列做法中無效的是（）A．只對調(diào)電源的正、負(fù)極B．只對調(diào)磁體的N、S極C．同時對調(diào)電源的正、負(fù)極和磁體的N、S極D．導(dǎo)線①改接G、F點(diǎn)，導(dǎo)線②改接C、E點(diǎn)【變式1-1】（2022·湖南湘潭·中考真題）我國高鐵采用了能量回收制動方式：列車到站前停止動力供電，繼續(xù)向前運(yùn)行，內(nèi)部線圈隨車輪轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行回收。以下與其工作原理相同的是（）A． B．C． D．【變式1-2】（2022·湖南岳陽·中考真題）圖甲是USB迷你電風(fēng)扇，下列裝置中與它的核心部件（電動機(jī)）原理相同的是（）A．司南 B．電鈴C．麥克風(fēng) D．揚(yáng)聲器【變式1-3】（2021·內(nèi)蒙古內(nèi)蒙古·中考真題）如圖所示，將矩形銅線框ACDF上的B、E兩點(diǎn)接入電路并放入磁場中，AB、BC、ED和FE段都受到磁場的作用力，下列哪兩段線框在磁場中受力的方向相同（）A．AB段與BC段 B．AB段與ED段 C．BC段與ED段 D．ED段與FE段【知識點(diǎn)2影響磁場對通電導(dǎo)線作用力大小和方向的因素】在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體中的電流越大，導(dǎo)體的擺角越大，即受到的磁場作用力越大與電流方向和磁場方向有關(guān)。通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向可用左手定則來確定：讓磁力線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，大拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向（導(dǎo)體受力的方向）。2、【題型2影響磁場對通電導(dǎo)線作用力大小和方向的因素】【例2】（2021·廣東廣州·中考真題）如圖甲，磁場對導(dǎo)體的力F豎直向上，用Fab，F(xiàn)cd，F(xiàn)a'b'，F(xiàn)c′d′分別表示圖乙丙中閉合開關(guān)時磁場對導(dǎo)體ab、cd、a′b′、c′d′的力，則（）A．Fab豎直向下，F(xiàn)cd豎直向下 B．Fab豎直向上，F(xiàn)cd豎直向下C．Fa′b′豎直向上，F(xiàn)c′d′豎直向下 D．Fa′b′豎直向下，F(xiàn)c′d′豎直向上【變式2-1】（2021·江蘇無錫·中考真題）用如圖的裝置探究磁場對通電直導(dǎo)線的作用，給鋁棒AB通電，觀察到AB向右運(yùn)動，要使AB通電后向左運(yùn)動，下列做法中可行的是（）A．僅換用磁性更強(qiáng)的磁體 B．僅增加AB中的電流強(qiáng)度C．僅將磁體的N、S極對調(diào) D．僅將鋁棒AB換成銅棒【變式2-2】（2021·安徽·中考真題）圖示為直流電動機(jī)的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（）A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下B．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180o時，電流沿dcda流過線圈C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下【變式2-3】（2022·廣東深圳·中考真題）以下屬于電動機(jī)工作原理的是（）A． B． C． D．3、【題型3實(shí)驗(yàn)探究】【例3】（2022·黑龍江牡丹江·中考真題）【分析歸納，拓展提升】如圖甲是小雪自制的小風(fēng)扇，使用時發(fā)現(xiàn)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，但風(fēng)卻向后吹。小雪設(shè)計了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)，探究其原因。（1）閉合開關(guān)，給銅棒ab通電，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運(yùn)動，這表明銅棒ab在磁場中受到___________的作用；（2）保持磁場方向不變，將電源正負(fù)極對調(diào)后接入電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向左運(yùn)動，這表明___________；（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調(diào)，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運(yùn)動，這表明___________；（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，要改變小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動方向，小雪應(yīng)該___________；（5）請列舉一個和小風(fēng)扇工作原理相同的用電器___________。【變式3-1】（2022·四川成都·中考真題）小鄭使用電流表測量小燈泡的電流，連接的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。（1）如果不能估計電流大小，他應(yīng)把導(dǎo)線a接到電流表標(biāo)有___________（選填“-”、“0.6”或“3”）的接線柱上，通過開關(guān)來試觸并觀察；（2）閉合開關(guān)后，他觀察到小燈泡正常發(fā)光，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，對于該現(xiàn)象，下列分析合理的是___________。A．可能某處導(dǎo)線斷了

B．可能電流表燒壞C．電流表的量程過大

D．電源的電壓過低（3）某次測量中，小鄭不小心將電流表的正、負(fù)接線柱接反了，造成表的指針反向偏轉(zhuǎn)，為弄清原因，他查看了說明書，表頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙，他作出如下分析：當(dāng)反接時，電流方向改變，磁場對通電線圈的作用力方向改變，帶動指針反偏，你認(rèn)為小鄭的上述分析_______（選填“有”或“沒有”）道理?！咀兪?-2】（2022·山東濰坊·九年級期末）某物理興趣小組的同學(xué)開展了“通電導(dǎo)體在磁場中受力的大小與導(dǎo)體在磁場中長度的關(guān)系”的探究實(shí)驗(yàn)?！咎岢鰡栴}】通電導(dǎo)體在磁場中受力的大小與導(dǎo)體在磁場中長度有什么關(guān)系呢？【實(shí)驗(yàn)器材】邊長AB不同的矩形線圈a，b、c三個，足夠?qū)挼腢形磁鐵、彈簧測力計，電源、開關(guān)各一個，足夠的導(dǎo)線。【設(shè)計和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）如圖所示，用彈簧測力計測量矩形線圈a的重力再將a放入磁場中，通電后讀出彈簧測力計的示數(shù)即線圈受到的拉力大小，比較線圈所受拉力與其重力的大小，發(fā)現(xiàn)拉力大于重力，說明通電線圈受到的磁場力的方向是_____的；（2）換用不同的矩形線圈重復(fù)上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)時，控制所研究的線圈邊長在磁場中的位置相同，且保持磁場和_____的方向不變比較線圈所受拉力與其重力的大?。唬?）將一次實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)比較后的結(jié)果填入以下表格：線圈AB邊的長L/cm最短較長最長拉力與重力的差值/N最小較大最大【分析與論證】控制實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)物理量相同時，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，說明通電導(dǎo)體在磁場中受力的大小與導(dǎo)體在磁場中的長度有關(guān)，長度越長，所受的磁場力越_____?！咀兪?-3】（2022·浙江臺州·中考真題）鋁箔輕巧，導(dǎo)電性好，能做許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1：“鋁箔小火箭”將鋁箔卷成筒狀，上端封閉并裝入一截火柴頭，下端開口并裝上尾翼，制成小火箭。將小火箭套在發(fā)射架上，加熱其上端，如圖甲所示。稍后小火箭就會射到空中。（1）小火箭與發(fā)射架不能套得太緊，否則會因______力太大，難以起飛；（2）火柴頭燃盡后，空中的小火箭還能繼續(xù)上升，這是因?yàn)樾』鸺哂衉_____；實(shí)驗(yàn)2：“鋁箔秋千”折一個U形鋁箔框，其兩端通過回形針與干電池兩端相連，置于磁鐵上方，如圖乙所示。通電時，鋁箔框就會朝一個方向擺動；（3）通電擺動時，電能轉(zhuǎn)化為______能和內(nèi)能；（4）若要改變鋁箔框通電時的擺動方向，請寫出一種方法：______。4、【題型4綜合與計算】【例4】（2022·湖北恩施·中考真題）閱讀短文，回答問題。超導(dǎo)磁流體推進(jìn)器磁流體推進(jìn)器（MHD）由磁體、電極和通道三部分構(gòu)成，如圖所示。磁流體推進(jìn)器可為貫通海水的通道建一個強(qiáng)磁場，能對導(dǎo)電的海水產(chǎn)生電磁力的作用，使之在通道內(nèi)運(yùn)動，若海水涌向船尾，水便會推動船舶前進(jìn)。因采用超導(dǎo)磁體作為磁場來源，獲稱為超導(dǎo)磁流體推進(jìn)器。其推進(jìn)原理利用了“磁場對通電直導(dǎo)體的作用”，工作過程中把電磁能直接轉(zhuǎn)換成流體動能，以噴射推進(jìn)新技術(shù)取代傳統(tǒng)螺旋槳的推進(jìn)，具有低噪音等特點(diǎn)，具有重大推廣價值。中科院從上世紀(jì)九十年代開始此項(xiàng)技術(shù)研究，第一艘超導(dǎo)磁流體推進(jìn)實(shí)驗(yàn)船“HEMS﹣1”于1998年研制成功。請回答下列問題：（1）磁流體推進(jìn)器的核心組件由________、電極和通道構(gòu)成；（2）為減小空氣和海水的影響，實(shí)驗(yàn)船上部主體可加工成________（選填“上凸下平”、“上平下凸”或“上下對稱”）的流線型；（3）若上述實(shí)驗(yàn)船駛?cè)肭褰?，船身受到的大氣壓會________（選填“小于”、“等于”或“大于”）在海上時受到的大氣壓，利用河水________（選填“能”或“不能”）獲得動力?！咀兪?-1】（2022·陜西·中考真題）如圖是某家用電扇的銘牌。（1）電動機(jī)的工作原理是磁場對通電導(dǎo)體有___________的作用；電扇正常工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為___________能；（2）電扇底座與地面總接觸面積為，電扇靜止時對水平地面的壓強(qiáng)是多少？（g取10N/kg）___________（3）電扇使用事項(xiàng)中明確規(guī)定：“禁止用手或其他物體阻擋葉片轉(zhuǎn)動”，這是因?yàn)檎９ぷ鞯碾娚龋绻~片被卡住而不轉(zhuǎn)動時，電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很容易燒壞電動機(jī)線圈。已知線圈電阻為22Ω，正常工作的電扇葉片被卡住不轉(zhuǎn)時，線圈中的電流為多少___________？若此狀態(tài)持續(xù)1min，則線圈中電流產(chǎn)生的熱量是多少？___________【變式4-2】（2022·河南·鄭州外國語中學(xué)九年級期末）新能源純電動汽車因其環(huán)保、節(jié)能、高效等諸多優(yōu)勢，已逐漸成為人們重要的交通工具之一。2021年民族企業(yè)比亞迪，以584020輛的全年銷量占領(lǐng)新能源廠商銷量排行榜榜首，如圖為比亞迪一款純電動車。（1）電動汽車在行駛時，主要將電能轉(zhuǎn)化為_____能；電動機(jī)的工作原理是：_____。（2）若電動汽車工作時電動機(jī)最大功率為160kW，工作電壓為320V，求電動機(jī)工作時最大電流是多少？()當(dāng)電動機(jī)以最大功率工作20min，若電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為90%，則轉(zhuǎn)化為機(jī)械能多少J？()（3）若某燃油汽車輸出相同的機(jī)械能，其能量轉(zhuǎn)化率為30%，則需要消耗的汽油為多少kg？（q酒精＝4.5×107J/kg）()【變式4-3】（2022·北京·101中