第16章 四、安装直流电动机模型-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

46 四、 安装直流电动机模型 ▶ “答案与解析”见P28 (第1题) 1. 如图所示为“安装直流电动机模 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 的 滑 片 P 向 左 移 动,线 圈 转 速 变 .若开关S闭合后线圈不转,则应 该检查:线圈中是否有 ,磁体是否还 具有磁性,电刷与 之间的摩擦是否 太大及轴与轴架之间的摩擦是否太大等. 2. 一个直流电动机模型,通电后时转时停,发生 故障的原因可能是 ( ) A. 磁铁没有磁性了 B. 线圈中某处发生了断路 C. 换向器和电刷接触不良 D. 上述三种情况都有可能 3. 要想使一台直流电动机的转速增大一些,下 列方法中,不可能达到目的的是 ( ) A. 增大线圈中的电流 B. 更换电源,用电压较高的直流电源 C. 再增加一个磁体,使该磁体产生的磁场与 原有磁体的磁场方向一致 D. 将磁体的磁极对调一下 4. 如图所示,晓佳将一简易电动机接入电路中, 闭合开关,小灯泡发光但电动机线圈不转动. 通过检查,排除了线圈被卡住的可能,于是晓 佳判断可能是由于电动机线圈短路而不转 动,小华却认为不一定是因为线圈短路才不 转动,也可能是因为线圈所受磁场力太小.为 了帮晓佳找出电动机不转动的原因,他们利 用如图所示电路和多节新电池、磁性强弱不同 的多块磁体进行实验.他们的操作是 ,若 ,说 明线圈不转动的原因是所受磁场力太小. (第4题) 5. 小明安装的直流电动机模型,闭合开关后线 圈不转动,因此他对电动机模型做了下列检 查,其中错误的是 ( ) A. 用手转动线圈,观察线圈转动是否灵活 B. 用铁棒检查磁铁是否有磁性 C. 把电压表的两接线柱分别接在两电刷上, 检查电源电压是否过低 D. 把电流表的两接线柱分别接在两电刷上, 检查电刷和换向器间接触是否良好 6. 在物理实验课上,小明想观察直流 电动机的工作情况,将其接入电路, 各部分连接无误.闭合开关后发现 直流电动机的线圈转动得较慢,显得很吃力, 下列原因中,不可能的是 ( ) A. 电源电压太低 B. 磁铁磁性太弱 C. 线圈刚好处于平衡位置 D. 电刷与换向器之间的摩擦力太大 7. 电动平衡车(又叫体感车)是一种新型交通工 具,常采用电动机和蓄电池作为动力组件.为 使平衡车保持竖立平衡,小明设计了如图甲 所示的一个受重力控制的开关和干电池构成 的电源组件.当平衡车向前倾斜时,摆锤动触 点与一侧的静触点接触,从而接通电路使车 向前行驶;反之同理,使平衡车保持竖立平 衡.a、b、c、d是电源组件预留出的四个接线 柱.图乙中e、f是电动机两端的接线柱,请你 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 47 用笔画线代替导线完成电源组件与电动机的 连接,要求:平衡车向前或向后倾斜时,利用 摆锤动触点前后摆动来改变电动机的转向, 从而使车向前或向后行驶. (第7题) 8. 如图甲所示为小名同学安装好的直流电动机 模型. (第8题) (1) 请写出图甲中A部件的名称: . (2) 要按照由下而上, (由外而内/ 由内而外)的顺序安装该模型. (3) 为了使组装的电动机模型能够正常运 转,小名在安装时需注意下列几点,其中错误 的是 (填字母). 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. 每一枚固定螺钉均不能拧紧 (4) 小名把安装好的电动机、滑动变阻器、电 源和开关串联起来进行实验,如图乙所示. ① 请用笔画线代替导线,完成图乙中实验器 材的连接.(要求滑片向右移时,电动机转速 变慢) ② 闭合开关,接通电路,观察到线圈开始转 动,把电源两极对调一下,观察到线圈 改变了. ③ 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是 . (5) 电动机在家用电器中的应用十分广泛, 请你写出一种装有电动机的家用电器的名 称: . 9. 九(2)班物理实践小组在安装直流 电动机模型后参加班级的实践成果 展示交流会,在会上他们演示通过 改变电动机的转动方向及转速使重物上升或 下降的过程,如图甲所示.关于控制电动机的 电路,可以有如下两种设计方案:方案一的电 路元件如图乙中的方案一图所示,有两个单 刀双掷开关(当触片K1 接触a时,触片K2 接触c;当触片K1 接触b时,触片K2 接触 d)和一个电源.方案二的电路元件如图乙中 的方案二图所示,只有一个单刀双掷开关(触 片K接触a或接触b),有两个电源.请你任 选其中一个设计方案,完成电路图的连接(操 作过程中不得再改变电路中的接线),并回答 问题. (第9题) (1) 如何改变电动机的转动方向? (2) 如何改变电动机的转速? 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十六章　电磁转换 高,对外辐射的红外线越多,所以用红 外测温枪可以判断导线中是否有电 流,故①符合题意;导线中若有电流通 过,通电导线的周围会产生磁场,磁场 对放入其中的铁钉、大头针、小磁针、 蹄形磁体能产生磁力的作用,所以可 以用它们判断导线中是否有电流,故 ②③④符合题意. 8. D [解析]小华将线圈两端引线的 漆皮一端全部刮掉,另一端只刮半周, 这样在半周内线圈受到磁场的力的作 用而转动,另半周没有电流通过,线圈 不受磁场力的作用,利用惯性转动,从 而在磁场中持续转动下去,灯时亮时 灭,故B、C错误;小明把两端的漆皮 都刮掉,线圈会来回摆动,但电路中有 持续的电流,灯泡会持续发光,故A 错误,D正确. 9. (1) 磁场 (2) 通电导体 (3) 相 反 磁场方向 (4) 相反 电流方向 (5) 不能 [解析](1) 磁体周围和通 电导线周围都存在一种特殊物质是磁 场;而磁感线是不存在的.(2) 将一根 导体棒ab置于蹄形磁体的两极之间, 闭合开关前,电路中没有电流,导体静 止不动,闭合开关后,电路中有电流, 导体运动,说明磁场对通电导体有力 的作用.(3) 断开开关,将图中磁体的 N、S极对调,磁场方向改变,再闭合开 关,电流方向不变,会发现导体棒ab 的运动方向与对调前的运动方向相 反,向左运动,这说明通电导体在磁场 中的受力方向与磁场方向有关.(4) 断 开开关,将图中电源的正、负极对调, 电流的方向发生了变化,再闭合开关, 会发现导体棒ab的运动方向与对调 前的运动方向相反,这说明通电导体 在磁场中的受力方向与电流的方向有 关.(5) 同时改变磁场方向和电流方 向,导体棒运动的方向不变,不能确定 受力方向与磁场方向或电流方向是否 有关. 10. 顺时针 [解析]由图乙知,磁感 线方向是水平向左的,线圈里左边导 线的电流方向是垂直向里,右边导线 的电流方向是垂直向外,根据左手定 则可知,此时线圈里左边导线所受磁 场力方向为竖直向上,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. 11. (1) 通电导体在磁场中会受到力 的作用 (2) A、B [解析](1) 当线 圈中有电流通过时,线圈因受到磁场 力的作用而发生偏转,从而带动指针 偏转,所以其原理是通电导体在磁场 中会受到力的作用.(2) 电压表有两 个量程,指针指在电压表的同一位置 时,所测得的电压不同,但指针偏转角 度相同,即该线圈受到磁场力的作用 相等,而磁场没有发生改变,说明通过 的电流相同,由I=UR 知,所测电压小 时,电路电阻较小,所测电压大时,电 路电阻较大,由图可知,若使用小量 程,应把导线接在图中A、B两个接线 柱上. 12. 向右 [解析]由题意和图甲可 知,两条平行放置的直导线,当通以相 同方向的电流时,通电导线a产生的 磁场对导线b有向左的作用力;图乙 中,只改变导线a中的电流方向,则导 线a产生的磁场的方向与图甲相反, 而导线b中的电流方向不变,所以导 线b所受磁场力的方向与图甲相反, 则此时导线b受到导线a的作用力的 方向向右. 四、 安装直流电动机模型 1. 大(或快) 电流 换向器 2. C 3. D 4. 将电源换为多节干电池串联,同时 换用磁场更强的磁体,闭合开关观察 线圈是否转动 观察到线圈转动了 [解析]通电线圈所受磁场力大小与磁 场强弱和电流大小有关,要说明线圈 不转动的原因是所受磁场力太小,必 须增大磁场力,即增大电流或增强磁 场.由上述分析可知,他们进行的操作 是将电源换为多节干电池串联,同时 换用磁场更强的磁体,闭合开关观察 线圈是否转动;若观察到线圈转动了, 则说明线圈不转动的原因是所受磁场 力太小. 5. D [解析]闭合开关后,安装的电 动机模型的线圈不转动的原因,若是 线圈的轴与支架间的摩擦过大,则可 做A项检查;若是磁铁的磁性太弱, 则可做B项检查;若是电源电压过 低,导致线圈中的电流过小,则可做C 项检查;若是电刷与换向器间接触不 良,造成断路,则可把电流表与电动机 串联起来,用手捻动线圈的轴,观察电 流表是否有示数,作出判断.D项检查 会导致电源短路,损坏电路元件,这种 检查方法是错误的. 6. C [解析]电源电压太低,电路中 电流太小,可能会造成线圈不转或者 转动缓慢,A不符合题意;磁铁磁性太 弱,会造成线圈在磁场中受力过小,可 能会造成线圈不转或者转动缓慢,B 不符合题意;线圈刚好处于平衡位置 时,线圈不转动,C符合题意;电刷与 换向器之间的摩擦力太大,可能会造 成线圈不转或者转动缓慢,D不符合 题意. 7. 如图所示 (第7题) [解析]摆锤动触点与左边或右边的静 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 82 触点相连时,电路是只有电源、电动机 的简单电路,且两种情况下电流通过 电动机时方向不同,故电动机的两个 接线柱,一个要与d接线柱相连(否 则电源无法接入电路),一个要与a接 线柱相连(否则摆锤没有接入电路), b、c接线柱不用连入电路. 8. (1) 换向器 (2) 由内而外 (3) D (4) ① 如图所示 ② 转动方 向 ③ 线圈处于平衡位置 (5) 豆 浆机(合理即可) (第8题) [解析](1) 图甲中A 部件是换向器. (2) 安装该模型时要按照由下而上, 由内而外的顺序.(3) 为了使组装的 电动机模型能够正常运转,安装时要 注意:要尽量减小轴与轴架之间的摩 擦;电刷与换向器的接触松紧要适当; 不要使各元件因安装不当而产生形 变;每一枚固定螺钉均应拧紧.故 ABC正确,不符合题意;D错误,符合 题意.(4) 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,因此滑动变 阻器接入左半部分电阻丝,把电动机、 滑动变阻器串联接入电路.② 通过直 流电动机的电流方向不同,电动机的 转动方向不同.③ 若线圈平面与磁场 方向垂直,线圈处于平衡位置,闭合开 关,线圈所受磁场力为0,线圈不转; 闭合开关,线圈不转,用手轻轻一拨, 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.(5) 电动机在家用电器 中的应用十分广泛,如豆浆机、电扇等. 9. [解析]两种方案的电路连接情况 如图所示. (第9题) 方案一中,当S闭合、K1接a、K2接c 时,电动机与滑动变阻器串联,通过电 动机的电流方向是从左向右;而当S 闭合、K1 接b、K2 接d时,电动机与 滑动变阻器串联,通过电动机的电流 方向是从右向左.方案二中,当S闭 合、K接a时,利用上边的电源供电, 电动机与滑动变阻器串联,通过电动 机的电流方向是从右向左;而当S闭 合、K接b时,利用下边的电源供电, 电动机与滑动变阻器串联,通过电动 机的电流方向是从左向右.(1) 通过 改变电流方向来改变电动机的转动方 向.(2) 通过改变电流大小来改变电 动机的转速. 五、 电磁感应　发电机 1. 通电线圈在磁场中受力转动 电 磁感应 发电机 2. 闭合 感应电流 3. 左右摆动 电流的方向是变化的 (或手摇发电机发的电是交流电) ① 快速转动线圈 ② 增加磁场强度 (或增加线圈的匝数) 4. 交变电流 50 5. 电流 小 6. 改变 机械 不能 [解析]将发 电机与小量程电流表相连,转动小风 车,线圈在磁场中做切割磁感线运动, 线圈中会产生感应电流,电流表的指 针左右偏转,这说明电路中电流的方 向是改变的;此过程中发电机将机械 能转化为电能;若将图中小量程电流 表换成电池,则由于通电线圈处在磁 场中,故受力转动,但线圈转动至平衡 位置时,因线圈两端的绝缘漆全部被 刮掉,无法改变线圈中的电流,从而不 能持续转动下去. 7. C [解析]将铜棒换成铝棒,同样 是导体,能完成该实验,选项A错误; 此现象反映的是闭合电路的部分导体 在磁场中做切割磁感线运动时,导体 中产生感应电流的现象,而奥斯特实 验反映的是通电导体周围存在磁场的 现象,两者的原理不相同,选项B错 误;仅将磁体水平向右移动,相当于将 导体水平向左移动,同样做切割磁感 线运动,G的指针向左偏转,选项C正 确;仅将磁体竖直向上运动,导体不能 做切割磁感线运动,G的指针不会偏 转,选项D错误. 8. B [解析]发电机的原理是电磁感 应现象,将机械能转化为电能,电路中 的线圈相当于电源,故A错误;图乙 中的“”表示导线ab,它是闭合电路 的一部分.由题图乙知磁感线方向水 平向右,导线在位置1时的运动方向 与磁感线方向平行,不切割磁感线,不 能产生感应电流;在位置2、3、4时能 切割磁感线,能产生感应电流,故B 正确,D错误;发电机线圈中产生的感 应电流的大小和方向都随时间发生周 期性的变化,故C错误. 9. C [解析]交变电流是线圈在磁场 中转动而形成的;线圈转动一周即为 一个周期,在一个周期内电流方向改 变两次;电流的大小随时间发生周期 性变化.选项C正确. 10. (1) 切割磁感线 电源 (2) 磁 极 (3) B [解析](1) 对比分析实 验1、2和3及实验现象可知,闭合电 路中的一部分导体在磁场中做切割磁 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 92