14 电动机解析版.docx

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14电动机解析版

1.4电动机

一．选择题（共5小题）

1．（2020春•吴兴区期中）如图为直流电动机的基本构造示意图，闭合开关线圈沿顺时针转动，现要线圈沿逆时针转动，下列方法中可行的是（　　）

A．将电源正负极对调下

B．增加电源电压

C．换用磁性更强的磁铁

D．对换磁极同时改变电流方向

【解答】解：

A、闭合开关线圈沿顺时针转动，现要线圈沿逆时针转动，就要改变线圈的受力方向，即改变电流方向或改变磁场方向。

将电源正负极对调，就可以改变电流方向，故A符合题意；

B、增加电源电压，只能增大电流改变线圈的转速，而不能改变转动方向，故B不合题意；

C、换用磁性更强的磁铁，只能改变线圈的转速，而不能改变线圈的转动方向，故C不合题意；

D、对调磁极同时改变电流方向，那么线圈的受力方向与原来相同，故D不合题意。

故选：

A。

2．（2019春•西湖区校级期中）如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的分析中正确的是（　　）

A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能

B．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半环制成的，其作用是使线圈转过如图位置时，自动改变线圈中的电流方向

C．直流电动机通直流电，线圈中是交流电；交流电动机通交流电，线圈中是直流电。

D．若将外部线圈的电源换成电流计，则该装置可作为直流发电机

【解答】解：

A、电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理工作的，工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，有一部分电能转化成了内能，故A错误；

B、平衡位置是指线圈平面和磁感线垂直的平面，据电动机的构造知，电动机的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的，为了使线圈持续的转动下去，故当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向，从而实现上述目的电动机，故B错误；

C、直流电动机通直流电，线圈中是交流电；交流电动机通交流电，线圈中是交流电，故C错误；

D、把电池换成灵敏电流计，快速转动线圈，则闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，电流计的指针会偏转，这就是直流发电机，故D正确。

故选：

D。

3．（2019春•上城区期末）在装配直流电动机模型时，通电后直流电动机模型不转，故障分析错误的是（　　）

A．轴与轴之间的摩擦太大

B．电刷和换向器的接触不良

C．磁体的南北极位置放反了

D．线圈方向与磁场方向垂直

【解答】解：

ABC、轴与轴之间的摩擦太大、电刷和换向器的接触不良都会导致电动机模型通电后不能转动，但是磁体的南北极位置放反了，电动机仍然可以转动，只不过转动方向不同，故AB正确，C错误；

D、当线圈方向与磁场方向垂直时，线圈正好处于平衡状态，线圈两端正好受力平衡，无法转动，故D正确。

故选：

C。

4．（2017秋•西湖区校级月考）安装一台直流电动机模型，接入实验电路后能正常转动，如果分别做下述调整，其中能改变直流电动机转动方向的是（　　）

（1）对调直流电动机的磁铁两极

（2）改变线圈中的电流方向

（3）调节滑动变阻器，改变电流的大小

（4）同时对调磁铁的两极和电源的正、负极

A．

（1）

（2）B．

（1）（3）C．

（2）（3）D．

（1）（4）

【解答】解：

（1）对调直流电动机磁铁的两极可以改变磁场方向，能改变直流电动机的转动方向，故

（1）符合题意；

（2）改变线圈中电流的方向，能改变直流电动机的转动方向，故

（2）符合题意；

（3）调节滑动变阻器，改变电流的大小只有改变电动机的转速，不能改变转动方向，故（3）不符合题意；

（4）同时对调磁铁的两极和电源的正、负极，导体受力分析不变，不能改变直流电动机的转动方向，故（4）不符合题意。

综合分析

（1）

（2）符合题意。

故选：

A。

5．（2017春•下城区校级月考）直流电动机工作时，线圈平面经过垂直磁感线的位置时（　　）

A．线圈受力平衡，速度为零

B．线圈受力平衡，速度不为零

C．线圈受力不平衡，速度为零

D．线圈受力不平衡，速度不为零

【解答】解：

线圈经过垂直磁感线的位置时，线圈两边所受的力大小相等、方向相反，且在一条直线上，故受平衡力的作用。

但线圈由于具有惯性要继续转动，所以速度不为零。

故B正确。

故选：

B。

二．填空题（共10小题）

6．（2020春•金华期中）在“装配直流电动机模型实验”中，要改变电动机的转动方向，除了改变电流方向外，还可以采用的方法是　改变磁场方向　。

完成实验后，取下电源接上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线（如图所示），然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这个模型就成为　发电机　，此时工作原理是　电磁感应　。

【解答】解：

在安装直流电动机模型的实验中，要改变线圈的转动方向，除了改变电流方向外，可以采用的方法是改变磁场方向；完成以上实验后，取下电源换接上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时模型就相当于发电机，此时工作原理是电磁感应。

故答案为：

改变磁场方向；发电机；电磁感应。

7．（2020春•温州期中）如图所示为“装配直流电动机模型”实验的电路图。

实验时，闭合开关S，线圈转动，再将滑动变阻器滑片P向右移动，电动机转速将变　小　；若开关S闭合后线圈不转，则他应该检查：

①　滑动变阻器滑片的位置，是否是连入电阻太大、电路中电流太小　；

②　电动机线圈是否在平衡位置　。

【解答】解：

（1）实验时，闭合开关S，线圈转动，再将滑动变阻器滑片P向右移动，电路电流变小，磁场强弱不变，在磁场强弱相同时，电流越小，线圈受到的磁力减弱，电动机转速减小。

（2）电动机不转可能有以下几个方面的原因：

①滑动变阻器滑片的位置，是否是连入电阻太大、电路中电流太小；②电动机线圈在平衡位置；③接触不良。

（答出任意两条即可）

故答案为：

小；①滑动变阻器滑片的位置，是否是连入电阻太大、电路中电流太小；②电动机线圈是否在平衡位置。

8．（2019秋•衢州期中）如图所示是直流电动机的模式图，直流电动机是根据　通电线圈在磁场中受力转动　的原理制成的，它利用　换向器　与电刷的接触方式，解决了线圈连续转动和导线缠绕问题。

【解答】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，在输入电流时采用换向器来改变线圈中的电流方向，从而使它能连续转动。

故答案为：

通电线圈在磁场中受力转动；换向器。

9．（2019秋•西湖区校级月考）如图所示为小金同学制作的简易直流电动机模型。

他用金属丝做成两个支架，分别与电池的两极相连。

用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮。

将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。

接通电源后且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。

（1）直流电动机的工作原理是　通电线圈在磁场中受力而转动　。

（2）将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半。

这样做的目的是让线圈能　持续转动　。

（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后线圈不能连续转动，请你分析可能的原因是　磁场太弱　。

（写出一点即可）

【解答】解：

（1）直流电动机的工作原理是：

通电线圈在磁场中受力而转动；

（2）在实验中，用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮是为了使线圈的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，使线圈能持续转动；

（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是磁场太弱或开始线圈处在平衡位置。

故答案为：

（1）通电线圈在磁场中受力而转动；

（2）持续转动；（3）磁场太弱。

10．（2019春•瑞安市期末）如图是小明自制的简易电动机，干电池底部吸有可导电的强磁铁，在干电池的正极D上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能一起绕干电池持续转动。

（1）要使线圈能转动起来，除导线框与正极D接触良好外，还必须保证圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。

这样做的目的是　使干电池的正极D、导线框B侧以及套在强磁铁上导电圆环C成为闭合电路　。

（2）该简易电动机正常转动过程中，主要将电能转化为　机械　能。

【解答】解：

（1）干电池底部吸有强磁铁，周围存在磁场，导线框B上端与正极D相连，下端与套在强磁铁上导电圆环C连接，使得右端成为闭合电路，则线框B侧有电流通过（即线框B侧是通电导体），所以线框B侧受到磁场对电流的作用力而运动；

（2）自制的简易电动机是根据通电导体在磁场中受力而转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能。

故答案为：

（1）使干电池的正极D、导线框B侧以及套在强磁铁上导电圆环C成为闭合电路；

（2）机械。

11．（2019•西湖区校级模拟）如图是直流电动机的工作原理图，部件“AB”是　换向器　，其作用是当线圈因惯性转过　平衡位置　时，立即改变电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈在磁场中连续转动。

电动机工作时，能把电能转化为　机械能　。

【解答】解：

如图所示：

AB是换向器，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变电流的方向，从而改变线圈的受力方向，保证了线圈持续的转动下去；

电动机在工作时就是把电能转化为机械能。

故答案为：

换向器；平衡位置；机械能。

12．（2018春•温州期中）下图是小明将安装好的直流电动机模型接入电路的情况。

（1）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出一种方法　对调电源的正负极或对调磁极　。

（2）合上开关，若将滑动变阻器的滑片P向左移动，则电动机的转速将　减慢　。

【解答】解：

（1）线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动可以改变电流的方向即对调电源的正负极或改变磁场方向，即对调磁极；

（2）电动机转动的快慢与电流大小和磁场强弱有关；

合上开关，若将滑动变阻器的滑片P向左移动是，电阻增大，电流减小，电动机转动得减慢。

故答案为：

（1）对调电源的正负极或对调磁极；

（2）减慢。

13．（2018•桐乡市一模）如图所示的线圈abcd能绕轴转动的原理是　磁场对通电导体有力的作用　，若需持续转动，需给线圈安装　换向器　。

我们如果将线圈看作一个单匝的通电螺线管，就可以将其等效为一个条形磁铁，将其上方看成是N极，下方看成是S极，两极均在磁场的作用下向异名磁极靠近，则　B　（A/B）是电源的正极。

【解答】解：

（1）读图可知，给线圈abcd通电，能绕轴转动，其原理是磁场对电流（通电导体）有力的作用。

据此人们制成了电动机；

为使电动机的线圈连续转动，需安装换向器，即当线圈转过平衡位置时，及时改变电流的方向，从而改变线圈两侧受力的方向；

（2）由安培定则可知，用右手握住螺线管，使大拇指指向上方的N极，而四指环绕的方向为电流的方向，即线圈中电流是逆时针的，则图中的B端为电源的正极。

故答案为：

磁场对通电导体有力的作用；换向器；B。

14．（2017春•下城区校级月考）仔细阅读下面短文，按要求回答问题。

《电动机为什么会转动》节录

电动机是我们生活中常见的一种电气化设备。

给电动机线圈通电，电动机线圈就会转动起来，把电能转化成为机械能。

电动机为什么会转动呢？

原来，在电动机的内部，装有电磁铁（定子），它能产生磁场；线圈（转子），通电后可以转动；换向器，用来改变电流方向。

观察电动机模型的制作过程可以发现，闭合开关，接通电路给线圈通电，处于磁场中的通电线圈就会转动起来，显然是线圈受到了力的作用。

当没有换向器时，线圈不能持续转动；有了换向器，电动机才能持续转动…

根据短文可知：

（1）电动机是利用　通电线圈在磁场中受力转动　原理制成的。

（2）电动机和内燃机工作时能量转化过程不同，电动机将　电能　转化为机械能

（3）通电导体在磁场中受到　磁场力的作用　，电动机就是根据这个原理工作的。

（4）换向器的作用是　当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向，使得线圈持续转动　，说明了通电导体在磁场中受到磁力的方向跟　电流方向　有关。

【解答】解：

（1）电动机是利用通电线圈在磁场中受力的作用的原理制成的；

（2）电动机消耗电能，产生机械能；即将电能转化为机械能；内燃机消耗燃料的化学能，产生机械能，即将化学能转化为机械能；

（3）通电导体在磁场中受到磁场力，电动机就是根据这个原理工作的；

（4）换向器的作用是当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向，使得线圈持续转动；同时也说明了磁力的方向跟电流的方向有关。

故答案为：

（1）通电线圈在磁场中受力转动；

（2）电能；（3）磁场力的作用；（4）当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向，使得线圈持续转动；电流方向。

15．（2016春•拱墅区校级期中）一台简易电动机如图所示。

用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。

用小刀刮去轴一端的全部漆皮，再刮去另一端的　半周　（全部/半周）漆皮，并将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来。

电动机是利用　通电线圈在磁场中受力转动　的原理制成的。

【解答】解：

（1）将线圈两端引线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，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动；

（2）电动机，即通电能动，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；

故答案为：

半周；通电线圈在磁场中受力转动。

三．实验探究题（共5小题）

16．（2020春•衢州期中）如图所示为小科和小江制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。

（1）根据所学知识，分析按他们这种刮漆的方法使线圈能继续转动的原理是：

　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　。

（2）小科提出可以通过改变磁极方向来改变线圈的转动方向，而小江则采用了另一种方法，完成小江方案的具体操作是：

　把电池的正负极对换　。

（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是　磁场太弱　，这时可进行的有效尝试是　换用较强的磁场　。

【解答】解：

（1）该线圈之所以能转动，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，若不改变电流的方向，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，将线圈两端引线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；

（2）要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向；故小江方案的具体操作是把电池的正负极对换；

（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置等，可进行有针对性的偿试，包括换新电池使电流增大，换较强的磁场，用手推一下线圈使其转过平衡位置等。

故答案为：

（1）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；

（2）把电池的正负极对调；（3）磁场太弱；换用较强的磁场。

17．（2020春•杭州期中）如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型：

（1）在安装该模型时要按照　由内而外　（选填“由外向内”或“由内向外”）的顺序安装。

（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是　ABC　（选填符号）。

A．要尽量减小轴与轴架之间的摩擦B．电刷与换向器的接触松紧要适当

C．不要使各元件因安装不当而产生形变D．每一只固定螺钉均不能拧紧

（3）小明把安装好的电动机、变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示。

①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接。

（要求滑片向左移，电动机转速变慢）

②若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拨，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是　线圈处在平衡位置　。

（4）图甲中换向器A的作用是　自动改变线圈中电流的方向　。

【解答】解：

（1）在安装该模型时要按照由内而外的顺序安装。

（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，安装时要注意：

①要尽量减小轴与轴架之间的摩擦；

②电刷与换向器的接触松紧要适当；

③不要使各元件因安装不当而产生形变；

④每一只固定螺钉均应拧紧；

故ABC正确、D错误；

（3）①滑片向右移，电动机转速变慢，说明滑片向右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，

滑动变阻器用左半部分电阻丝，把电动机、滑动变阻器串联接入电路，电路图如图所示：

②如果线圈位置与磁场平行，线圈处于平衡位置，闭合开关，线圈不受磁场力，线圈不动；

闭合开关，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈转到非平衡位置，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因是线圈处于平衡位置。

（4）直流电动机中，换向器的作用是当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈受力发生变化。

故答案为：

（1）由内而外；

（2）ABC；（3）①电路图如图所示；②线圈处在平衡位置；（4）自动改变线圈中电流的方向。

18．（2018春•建德市期中）如图所示，是某互助小组制作的一台简易电动机。

用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两级相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。

用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。

接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来。

请问：

（1）电动机的工作原理是　通电线圈在磁场中受力转动　。

（2）要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案：

①　保持磁场不变改变电流方向　；②　保持电流方向不变改变磁场方向　。

（3）开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是　ABD　。

A．磁铁磁性太弱　B．线圈处于平衡位置

C．通过线圈的电流太大　D．电池电压太低

【解答】解：

（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动；

（2）因为通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，所以要使线圈的转动方向发生改变可以保持磁场不变，改变电流方向；或保持电流方向不变改变磁场方向；

（3）在实验过程中，如果电动机不转，则可能造成的原因有：

电源电压太低，造成电流过小；磁铁磁性太弱；或线圈处于平衡位置等。

因此，选项A、B、D的原因皆有可能。

故选A、B、D；

故答案为：

（1）通电线圈在磁场中受力转动；

（2）①保持磁场不变改变电流方向；②保持电流方向不变改变磁场方向；（3）ABD。

19．（2017春•上城区期末）小金所在的兴趣小组自制简易电动机模型，如图所需电源未画出，使用时外接电源。

（1）绕制线圈引出线的两端（搁置与铜质弯钩的部位）要进行刮漆处理，保证与支架接触部位处的铜丝裸露。

这样做的目的是使线圈能够　持续转动　。

（2）若整个制作过程都没问题，接上电源后线圈不动，要让线圈转动应做哪些尝试？

①　将线圈拨转一定角度　；②　增大电源电压（或换一块磁性更强的磁体）　。

（说出两点即可）

（3）通电后线圈能转动，若要改变线圈转动方向，可采取的做法是　改变电源的两极或对调磁极　（说出一点即可）。

【解答】解：

（1）如图这是电动机的模型图，绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端进行刮漆处理，一端全部刮掉，另一端只刮半周，目的是使线圈能够连续转动，因此这一部位就相当于图甲中的换向器，为的是使线圈转过平衡位置后，迅速改变电流的方向。

（2）线圈不转动的原因可能是在通电前线圈刚好处于平衡位置，所以可以试着用手拨动一下线圈，看线圈能否转动起来；线圈不转动的原因还有可能是因为线圈受力太小，而造成线圈受力太小的原因可能是线圈中电流太小或磁体磁性较弱，所以应试着增大电源电压或换一块磁性更强的磁体；

（3）通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系，所以要想改变线圈的转动方向，可以采取只改变电流方向或只改变磁场方向。

故答案为

（1）持续转动；

（2）①将线圈拨转一定角度；②增大电源电压（或换一块磁性更强的磁体）；（3）改变电源的两极或对调磁极。

20．（2016春•拱墅区校级期中）如图所示，使线圈位于两磁极间

（1）图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中，ab段导线所受磁场力的方向。

（2）线圈转过图乙所示位置，用　改变电流方向　的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。

【解答】解：

（1）由于电流从电源的正极出发，故此时图1中ab的电流方向是由a到b；在图3中，由于电流的方向和磁场的方向均没有改变，故此时线圈所受力的方向仍不变，即力的方向仍是向上的，故答案见下图。

（2）据图乙能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈中的受力方向，所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动至少半圈。

故答案为：

（1）见上图；

（2）改变电流方向。