7.4 发电机和电动机 作业19-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第二册.docx

1、11B物理选修第七章电磁感应定律的应用作业19第四节 发电机和电动机班级_姓名_学号_日期_一、 单项选择题（只有一个选项正确）1. 直流电动机通电后，使线圈发生转动的力是（）（A）重力（B）电场力（C）磁场力（D）摩擦力2. 如图所示，把小灯泡与教学用发电机相连接。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（）（A）线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度（B）线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小不随时间变化（C）线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变一次（D）当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小3. 关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是（）（A

2、）电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能（B）电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能（C）发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能（D）发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能4. 如图所示，甲乙丙丁甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（）（A）在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大（B）从图乙位置开始

3、计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为（C）在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大（D）在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为dc5. 如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V，额定功率为200W，A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是（）（A）在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20A（B）电刷a接入电路正极，电刷b接入电路负极（C）A点与B点间电流方向在不断变化（D）直流电源可以驱动该电动机正常工作6. 如图所示为交流发电机的示意图，两磁极之间可视为磁感应强度为B的匀强磁场。矩形线圈ABCD面积为

4、S、匝数为N、整个线圈的电阻为r，线圈绕轴以角速度逆时针匀速转动，外电阻为R，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。下列说法正确的是（）（A）线圈转到图甲位置时，穿过线圈的磁通量为NBS（B）线圈转到图乙位置时，穿过线圈的磁通量的变化率为（C）线圈转到图丙位置时，外电路中交流电流表的示数为（D）线圈转到图丁位置时，电流的方向从D流向C7. 如图1所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是（）（A）线圈转动的角速度为（B）1.5s时线圈所在平面与中性面垂直（C）100s内线圈中电流方向改变10

5、0次（D）感应电动势的最大值为二、 多项选择题（有两个或者以上答案正确）8. 如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合电键后（）（A）转子线圈能持续转动（B）应该使用换向器，转子线圈才会持续转动（C）电动机的线圈在左图位置时不会转动（D）电动机的线圈在右图位置时最终会停止转动9. 如图所示，一个小型交流发电机输出端连接在理想变压器的原线圈n1上，原线圈两端连接有理想电压表，副线圈n2连接有可变电阻R和理想电流表A，理想变压器原、副线圈匝数比，已知交流发电机内匀强磁场的磁感应强度，发电机线圈匝数，面积是，内阻不计。发电机转动的角速度是，下列说法正确的是（）（A）当线圈转到图示位置时磁通量

6、的变化率为0（B）当线圈从图示位置转过时感应电流是0，电流表示数也是0（C）电压表的示数始终是50V（D）当时，电流表的示数是2A三、 简答题10. 电动机和发电机：（1）如下左图是直流电动机工作原理示意图。马蹄形永久磁铁（未画出）产生了如下右图所示的辐向磁场（类似自行车的辐条），电动机的转子可简化为矩形导线框，换向器的两个电刷分别连接直流电源的正负极。接通电源，线框的，边受磁场力作用，整个线框就会绕着中心轴不停地转动，并将动力通过转轴向外输出。如图所示，经过、两点的这根磁感线_是闭合线条（选填“可能”、“一定”或“一定不”）；（2）接上问，、两点磁感应强度、的大小：_（选填“相等”、“大于”

7、、“小于”或“无法确定”），原因是_；（3）其实，电流表、电压表这类磁电式仪表的工作原理和上述电动机很相似，只是不需要不停转动，可以用它来测量电流、电压的大小。图是带指针绕在铁芯上可转动的线框，、是两个接线柱，如果指针向右偏转，电流从_接线柱流入电表。（选填“”或“”）；（4）如图是发电机的工作原理图，其结构和上面的电动机很相近，只是图中的矩形线圈要靠外力使其转动，矩形线圈的左右两边做切割磁感线运动，从而产生感应电动势，给外电路的负载电阻供电。产生感应电流方向需用_定律判定（选填“韦伯”、“楞次”或“麦克斯韦”）；（5）发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流

8、电动机的工作原理更可以简化为下图1、2所示的情景。两图装置均在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道、固定在水平面内，相距为，电阻不计。图1中电阻为的金属导体棒垂直于、放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒受到水平向右的外力作用，以速度（平行于）向右做匀速运动。图1轨道端点间接有阻值为的电阻，求此外力的大小；（6）接上问，图2轨道端点间接有直流电源，致使导体棒以水平向右的速度通过固定的光滑滑轮匀速提升重物，电路中的电流为，求：在时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。参考答案：1C【详解】直流电动机通电后，线圈中有电流通过，通电线圈在磁场中受到磁场力的作用开

9、始转动，ABD错误，C正确。故选C。2D【详解】A线圈转动的越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中电流越大，小灯泡越亮，A错误；B线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小随时间周期性变化，B错误；C线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变两次，C错误；D当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小，为零。D正确。故选D。3B【详解】AB电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把电能转化为机械能，故A错误，B正确；CD发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能，故CD错误。故选B。4D【详解】A在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零

10、，故A错误；B从图乙位置开始计时，此时线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系式为故B错误；C在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误；D在图丁位置时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，根据右手定则可知，cd边电流方向为dc，故D正确。故选D。5B【详解】A电动机的电功率表达式为，代入题中数据可得解得A项正确；B磁场方向在磁体外部由N极指向S极，由电动机运转方向可知，段受力方向向上，再由左手定则可知，电流方向由A指向B，故b为正极，a为负极，B项错误；C电动机转过180后两半铜环所接电刷互换，间

11、电流方向改变，依次类推可知，A点与B点间电流方向不断改变，C项正确；D直流电源可以驱动该电动机正常工作，D项正确。此题选择不正确的选项，故选B。【命题意图】本题以电动车为背景，主要考查理解能力、推理论证能力，体现科学思维、科学探究、科学态度与责任的要求。6B【详解】A线圈转到图甲位置时，其穿过线圈的磁通量为故A项错误；B线圈转到图乙位置时，感应电动势为解得故B项正确；C电流表示数显示的为有效值，所以有故C项错误；D线圈转到图丁位置时，根据楞次定律可知，线框中的电流方向为，即电流方向应该是从C流向D，故D项错误。故选B。7C【详解】A由图乙可得交流电的周期，故线圈转动的角速度故A错误；B由图2可

12、知，1.5s时磁通量最大，则线圈处于中性面位置，故B错误；C交变电流一个周期内电流方向改变两次，则100s内线圈中电流方向改变100次，故C正确；D感应电动势的最大值故D错误。故选C。8BD【详解】ABD直流电动机转子线圈想要持续转动，必须使用换向器，否则最终将停止在右图所示位置。A错误，B正确，D正确；C电动机的线圈在左图位置时，ab边受到向上的安培力，cd边受到向下的安培力，所以将会顺时针转动，C错误。故选BD。9CD【详解】A图示位置线圈平面与磁场方向平行，此时磁通量的变化率最大，故A错误；B线圈从图示位置转过时，线圈平面与磁场方向垂直，此时感应电动势为0，而电流表显示的有效电流，所以不

13、为0，故B错误；C发电机产生的最大电动势为发电机内阻忽略不计，电压表显示的是有效值，示数为故C正确；D由变压器的特点可知由题，解得当电阻时，电流表的示数故D正确。故选CD。10 一定 小于 磁感线的疏密表示磁场强弱，P点处磁感线比Q点处稀疏 A 楞次（5）；（6），【详解】（1）1磁感线是闭合曲线，经过、两点的这根磁感线一定是闭合线条。（2）23磁感线的疏密表示磁场强弱，P点处磁感线比Q点处稀疏，所以（3）4指针向右偏转，则线圈的左边受到向上的安培力，右边受到向下的安培力，根据左手定则可知，线圈的左侧电流方向垂直纸面向里，右侧电流垂直纸面向外，即电流从A接线柱流入，从B接线柱流出。（4）5产生感应电流方向需用楞次定律判定。（5）导体棒运动产生的感应电动势电路中感应电流导体棒所受安培力导体棒匀速运动时（6）在时间内，图1“发电机”产生的电能在时间内，“电动机”输出的机械能等于安培力对导体棒ab做的功，即为