20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本讲义聚焦直流电动机的工作原理、换向结构及影响转动效果的因素，从逆向思考“电能生磁”引出磁场对通电导线的作用，构建从原理探究到结构分析再到效果影响的完整学习支架。 该资料以跨学科实践为核心，通过制作简易电动机的“猜想-实验-分析”过程，培养学生科学探究能力。例题与变式题结合生活实例，强化科学推理和模型建构，课中辅助教师引导实践操作，课后分层作业帮助学生巩固知识，深化能量转化与磁场相互作用的物理观念。

20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大家不妨逆向思考一个问题：既然电能生磁，磁场能不能反过来，对通电的导线施加力的作用？ 我们的感觉可靠吗？ 知识归纳 【知识点1 工作原理】 【例1】（25-26•九年级下·山东济宁•期末）关于直流电动机，下列叙述正确的是（　　） A．直流电动机正常工作时，是将电能转化为内能 B．直流电动机的工作原理是电磁感应 C．电源的正、负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变 D．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的 【答案】D 【详解】A．直流电动机正常工作时，消耗电能，得到机械能，是将电能转化为机械能，故A错误； B．直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故B错误； C．通电导线在磁场中受力的方向跟磁场的方向以及电流的方向有关，当电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向不变，故C错误； D．直流电动机里负责改变线圈中电流方向、实现换向驱动的部件是换向器，它由两个相互绝缘的铜质半环构成，因此选项 D 说法正确。 故选D。 【变式1-1】（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对_______有力的作用，利用这一原理可以制成_______机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向_______运动。电动机工作过程中是_____能转化为机械能。 【答案】 通电导体 电动 右 电 【详解】[1][2]铝棒在磁场中，闭合开关，铝棒通电，铝棒由静止向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用。电动机就是利用了通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的。 [3][4]对调电源正、负两极，改变了导体中电流的方向，再次闭合开关，铝棒将向与之前相反的方向运动，故铝棒向右运动，说明通电导体在磁场中受力的作用与电流的方向有关，电动机工作时，消耗电能，主要得到机械能，因此主要是电能转化为机械能。 【变式1-2】（25-26•九年级下·江西抚州•期末）如图所示，兴趣小组制作了一个简易电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。该作品的工作原理是通电线圈在________中受力转动。电动机主要把电能转化为________能。 【答案】 磁场 机械 【详解】[1]电动机是利用磁场对电流的作用来工作的，工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 [2]电动机工作时将电能主要转化为机械能，使得线圈转动。 【知识点2 简易装置的换向结构】 【例2】（25-26•九年级下·辽宁铁岭•期末）关于换向器，以下说法中错误的是（　　） A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的 B．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 C．线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变2次 D．直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电 【答案】D 【详解】A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环组成，用来改变线圈中的电流方向，故A正确，不符合题意； B．当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，换向器能及时改变线圈中的电流方向，使线圈受到持续的动力作用而持续转动，故B正确，不符合题意； C．线圈在磁场内每转动一周，会两次经过平衡位置，每经过一次平衡位置，换向器就改变一次线圈中的电流方向，所以转动一周，换向器将线圈中的电流方向改变2次，‌故C正确，不符合题意； D．直流电动机的换向器的作用是改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动，外电路始终为直流电，并非将线圈中的直流电变成外电路的交流电，‌故D错误，符合题意。 故选D。 【变式2-1】（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体，将线圈接入电路闭合开关后转动，下列说法中正确的是（   ） A．该装置是利用电磁感应原理工作的 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向 D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动 【答案】D 【详解】A．电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，故A错误； B．由于线圈中有一端的漆只刮掉半周，会出现电路中无电流状态，当线圈转到该位置处，由于线圈中无电流，所以不会受到磁场力的作用，故B错误； C．线圈转动的方向与电流的方向有关，仅调换电源的正负极，电流的方向发生改变，改变线圈的转动方向，故C错误； D．将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断电流，通过线圈的惯性转动半周，从而保证了线圈持续的转动下去，由此可知该过程中通过线圈的电流方向不会改变，若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动，故D正确。 故选D。 【变式2-2】（25-26•九年级下·江苏昆山•期末）如图，常熟市实验创新大赛上的一件作品：用漆包线和磁体制作的一台“电动机”，制作时用刀片将线圈两端不同位置的绝缘漆按图示一半或全部刮掉并作为转动轴，实验时左端支架在A或B位置选择一个，将支架与干电池相连，发现接________（AC/BC）时线圈能持续转动，这种让线圈持续转动的思路与电动机中换向器的思路是________（相同/不相同）的。 【答案】 BC 不相同 【详解】[1]如图A将下半圈绝缘漆刮掉，B、C将上半圈绝缘漆刮掉，则接AC时，电路始终不接通，没有电流，接BC时其中半圈接通，产生动力，另半圈电路断开，无电流，没有动力，靠惯性完成转动。所以接BC时线圈能持续转动。 [2]电动机中换向器的作用是在线圈刚转过平衡位置时，及时改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动，其核心是通过改变电流方向来维持转动；而本题中让线圈持续转动的思路是通过线圈两端不同的刮漆方式，使线圈在特定位置断开电路，利用惯性继续转动，并非改变电流方向，所以这种思路与电动机中换向器的思路是不相同的。 【知识点3 影响转动效果的因素】 【例3】（25-26•九年级下·山东济南•期末）如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 【答案】D 【详解】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，其转动方向与电流方向和磁场方向有关。 A．只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故A不符合题意； B．只减少线圈的匝数可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故B不符合题意； C．只升高电源的电压，可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故C不符合题意； D．只对调磁体的两极，可以改变转动方向，故D符合题意。 故选D。 【变式3-1】（25-26•九年级下·河北沧州•期末）在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始时不转的原因可能是（　　） A．磁铁的磁性不强 B．通过线圈的电流太小了 C．电动机线圈平面恰好处在平衡位置 D．电刷与换向器之间的摩擦太大了 【答案】C 【分析】平衡位置是电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动．只要越过平衡位置后，产生电流，便可以转动了。 【详解】A．若是磁铁的磁性不强，即线圈所受的磁场力小于摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项不符合题意； B．若是线圈中的电流太小，同样线圈所受的磁场力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也不符合题意； C．平衡位置是电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动，故该选项正确； D．若是电刷与换向器之间的摩擦太大，即磁场力不能克服摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也是错误的； 故选C。 【变式3-2】（25-26•九年级下·山西大同•期末）跨学科实践。 制作简易直流电动机 在制作小电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约的矩形线圈，从线圈的两端各拉出约，然后用小刀刮两端引线的漆皮，如图，用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上，两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块永磁体。通电的线圈周围会产生磁场，变成一个电磁铁。这个电磁铁的下端（靠近永磁体的一端）会与底座上的永磁体产生吸力或斥力，推动线圈旋转。当线圈因惯性转过半圈后，刮的绝缘漆部分转到与支架接触的位置，电路自动断开。此时线圈依靠惯性继续转动。当刮光部分再次接触支架时，电路重新接通，并获得下一次推力。如此反复的“通电—推动—断电—惯性—再通电”循环，就使得线圈持续旋转下去。 (1)线圈在转动过程中将___________能转化为___________能。 (2)实验中增加一节干电池后，发现线圈的转速变快，说明线圈的转速与___________有关。 (3)接通电源后，发现线圈不转动，写出一条可能让线圈转动起来的措施：___________。 【答案】(1) 电 机械 (2)电流大小 (3)换磁性更强的永磁体 【详解】（1）[1][2]线圈转动过程中，消耗电能，通电的导体在磁场中受力的作用而运动，因此线圈在转动过程中将电能转化为机械能。 （2）增加一节干电池后，电路中的电压变大，电路中电阻不变，由可知，电路中的电流变大，线圈的转速变快，说明线圈的转速与电流大小有关。 （3）接通电源后，线圈不转动，可能是由于线圈受到的力太小，永磁体的磁性太弱可能会导致线圈受到的力太小，因此可能让线圈转动起来的措施是换磁性更强的永磁体。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·安徽黄山•期末）在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动中，小组同学制作了一个如图所示的简易电动机。下列关于制作简易电动机的说法正确的是（ ） A．制作时应把线圈两端引线漆皮全部刮掉，才能持续转动 B．简易电动机是利用电流的磁效应制成的 C．把线圈一端引线漆皮全部刮掉，另一端引线漆皮只刮半周，电动机将一直有动力转动 D．组装好的电动机，给线圈通电后，晃动几次就不动了，可能是处于了平衡位置 【答案】D 【详解】A．若线圈两端引线漆皮全部刮掉，当线圈转到平衡位置（与磁感线垂直）时，电流持续流通，此时线圈受力平衡，无法依靠惯性继续转动，会卡在平衡位置；正确做法是一端全部刮掉，另一端刮半周，使线圈在通电半周受力转动，断电半周依靠惯性继续转动，从而实现持续转动，故A错误； B．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，属于磁场对电流的作用，而非电流的磁效应，故B错误； C．当线圈一端引线漆皮全部刮掉、另一端刮半周时，刮掉半周的部分电路接通，线圈在磁场中受力转动，未刮掉的半周电路断开，线圈失去动力，依靠惯性继续转动，故C错误； D．当线圈处于平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）时，两侧导线受到的力大小相等、方向相反，合力为零，线圈无法继续转动，线圈会因惯性表现为“晃动几次后不动”，故D正确。 故选D。 2.（25-26•九年级下·山东青岛•期末）如图所示是一个小直流电动机模型。关于它的制作和工作原理，下列说法正确的是（　　） A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替 B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动下去 C．线圈两端（作为转轴）的漆皮应一端全部刮去，另一端刮去半周，这样才可持续转动下去 D．此电动机模型是根据电磁感应原理制成的 【答案】C 【详解】A．绕制线圈时，如果用普通的铜丝代替，则会造成电源短路，不能正常工作，故A错误； BC．当线圈转至平衡位置时，线圈不再转动。为了使线圈能持续转动，采取的办法是将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样可以让线圈在磁场力的作用下转动半周，还有半周不通电，线圈依靠惯性转动半周，这样就能使线圈持续转动下去，线圈两端（作为转轴）的漆皮如果全部刮去，线圈转半周后不能改变电流方向，线圈受力方向不改变，线圈就不能持续转动下去，故B错误，C正确； D．此电动机模型是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故D错误。 故选C。 3.（25-26•九年级下·广东汕头•期末）小应自制了一个直流电动机模型，如图所示。回形针做成两个支架，分别与电池两极相连。用漆包铜线绕成一个线圈，以线圈引线为轴，用小刀刮去轴的一端全部绝缘漆，另一端只刮去上半周绝缘漆。将线圈放在支架上，磁体放在线圈边，闭合开关，轻轻拨动线圈，此时线圈顺时针转动，则下列说法错误的是（    ） A．若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动 B．若再增加一节干电池，线圈转动速度加快 C．刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器 D．工作时将机械能转化为电能 【答案】D 【详解】A．电动机转动方向与电流、磁场方向有关，改变磁极方向（磁场方向改变），线圈会逆时针转动，故A正确，不符合题意； B．增加一节干电池，电流增大，线圈受力增大，转动速度加快，故B正确，不符合题意； C．刮去上半周绝缘漆的设计，作用相当于换向器，使线圈持续转动，故C正确，不符合题意； D．直流电动机工作时是电能转化为机械能，而非机械能转化为电能，故D错误，符合题意。 故选D。 4.（25-26•九年级下·广东汕头•期末）如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 【答案】D 【详解】A．线圈abcd与电磁铁分别接在电源两极，有独立的电流路径，连接方式是并联，故A错误； B．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为转动，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，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，如果两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故B错误； C．电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由安培定则通电线圈下端磁极是N极，上端是S极，故C错误； D．线圈通电会转动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，扬声器是根据通电导体在磁场中受力的作用制成的，与扬声器的工作原理相同，故D正确。 故选D。 5.（25-26•九年级下·安徽合肥•期末）如图所示，某综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动。若只将电源的正负极互换，则电磁铁的上端的磁极是（　　）；相对原来的转动方向，线圈的转动方向会（　　）。 A．N极  改变 B．N极  不变 C．S极  改变 D．S极  不变 【答案】D 【详解】若只将电源的正负极互换，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则，电磁铁的上端的磁极为S极，下端为N极。此时通过线圈abcd的电流方向改变，电磁铁的磁场方向也改变，所以线圈受力的方向不变，则转动方向不变。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6.（25-26•九年级下·江苏扬州•期末）将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 【答案】C 【详解】A．通电导体在磁场中会受到力的作用，所以线框会转动是由于受到磁场力的作用，故A错误； B．本题模型为简易电动机，电动机将电能主要转化为机械能，极少部分转化为内能，所以电路中的热功率小于线框旋转的机械功率，故B错误； C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，磁场方向是向下的，根据左手定则，左侧线框因电流流向负极而受力方向向内，右侧线框因电流流向负极而受力方向向外，从上向下看，线框将做逆时针转动，故C正确； D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则只有半个线圈受力转动且受力方向不变，线圈转动方向也不变，所以线框不会上下振动，故D错误。 故选C。 7.（25-26•九年级下·湖南衡阳•期末）如图所示，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的是（　　） A．电动机工作时主要把机械能转化为电能 B．为了使线圈能连续转动，线圈中不能持续通电 C．生活中话筒的工作原理与电动机工作原理类似，即利用磁场对通电导体产生力的作用使物体运动 D．若通电时电动机的电功率为2W，则通电线圈产生的热量为120J 【答案】B 【详解】A．电动机工作时通过电流在磁场中受力驱动转子转动，将电能转换为机械能，故A错误； B．为了使线圈能连续转动，线圈中不能持续通电，应该在平衡位置时自动改变线圈中的电流方向，故B正确； C．生活中话筒的工作原理与发电机工作原理类似，是利用电磁感应现象来工作的，故C错误； D．若通电时电动机的电功率为2W，则通电，电动机消耗的电能为 因为线圈的电阻未知，无法计算线圈产生的热量，故D错误。 故选B。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·河南许昌•期末）在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动中，小组同学制作了一个如图所示的简易电动机。下列关于制作简易电动机的说法正确的是（    ） A．制作时应把线圈两端引线漆皮全部刮掉，才能持续转动 B．简易电动机是利用电流的磁效应制成的 C．把线圈一端引线漆皮全部刮掉，另一端引线漆皮只刮半周，电动机有半周将失去动力 D．组装好的电动机，给线圈通电后，晃动几次就不动了，可能是处于了平衡位置 【答案】CD 【详解】A．若线圈两端引线漆皮全部刮掉，当线圈转到平衡位置（与磁感线垂直）时，电流持续流通，此时线圈受力平衡，无法依靠惯性继续转动，会卡在平衡位置。正确做法是一端全部刮掉，另一端刮半周，使线圈在通电半周受力转动，断电半周依靠惯性继续转动，从而实现持续转动，故A错误； B．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，属于磁场对电流的作用，而非电流的磁效应，故B错误； C．当线圈一端引线漆皮全部刮掉、另一端刮半周时，刮掉半周的部分电路接通，线圈在磁场中受力转动，未刮掉的半周电路断开，线圈失去动力，依靠惯性继续转动，故C正确； D．当线圈处于平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）时，两侧导线受到的力大小相等、方向相反，合力为零，线圈无法继续转动，线圈会因惯性表现为“晃动几次后不动”，故D正确。 故选CD。 9.（25-26•九年级下·广西北海•期末）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D．电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 【答案】AC 【详解】AB．电动机的工作原理是，通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机主要由磁体和线圈组成，工作时主要把电能转化为机械能，故A正确，B错误； C．通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，磁场方向不变，对调电源正、负极，可改变线圈中的电流方向，所以能改变电动机的转动方向，故C正确； D．根据焦耳定律可知，电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻有关，故D错误。 故选AC。 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·甘肃庆阳•期末）在“跨学科实践：制作简易直流电动机”活动中，小明制作了如图所示的简易直流电动机，电动机通电后线圈转动的原理是______。若要改变线圈的转动方向，可采取的措施有______（写出一条即可）。 【答案】 通电导体在磁场中受到力的作用 调换电源的正、负极（或调换磁极） 【详解】电动机是利用通电导线在磁场中受力转动的原理工作的。当线圈中有电流通过时，在磁力的作用下线圈会发生转动，从而实现电能向机械能的转化。 通电导体在磁场中受力的方向由电流方向和磁场方向两个因素共同决定，若想改变线圈转动方向则可以改变电流方向或改变磁场方向，即可以调换电源的正负极或调换磁极。 11.（25-26•九年级下·河南郑州•期末）如图某兴趣小组制作的直流电动机结构简图，闭合开关，轻轻地拨动铜线圈后线圈便转动起来，线圈转起来的原因是______。若想让线圈的转动速度变快，你可以采取的方法是______（写一条合理方法即可）。 【答案】 磁场对电流有力的作用（或通电导体在磁场中受到力的作用） 增大电流（或增强磁场） 【详解】[1]线圈处于磁场中，闭合开关后，轻轻地拨动铜线圈，克服阻力线圈便转动起来，线圈能在磁场中不断的转动是由于磁场对电流有力的作用。 [2]线圈的转动速度快慢与线圈受到力的大小有关，要线圈的转动速度变快，可以增大电流，也可以增强磁场。 12.（25-26•九年级下·重庆沙坪坝•期末）如图所示，小西用漆包线自制了一个简易电动机，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮去两端的漆皮，方法是__________（选A“左端全部刮掉右端刮半周”或B“两端均全部刮掉”），要改变电动机的转动方向可以________________。 【答案】 A 见解析 【详解】[1]简易电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。为了使线圈能够持续转动，需要在线圈刚转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈能够继续转动。如果两端均全部刮掉，当线圈转过平衡位置时，由于电流方向不变，线圈的受力方向也不变，线圈会在平衡位置附近来回摆动一下而停止，不能持续转动。当左端全部刮掉时，该端与换向器始终接通，右端刮半周，则线圈有半周处于通电状态而受力转动，另外半周电路中无电流，线圈由于惯性继续转动，从而实现持续转动。故选A。 [2]电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，当只改变其中一个因素时，电动机的转动方向就会发生改变。所以，要改变电动机的转动方向可以改变电流方向，如对调电源正负极；或改变磁场方向，如对调磁体的磁极。 13.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）将自制电动机接入电路，如图所示，闭合开关，线圈开始转动，其中A、B支架是________（选填“导体”“绝缘体”或“换向器”）。若仅对调磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向________。 【答案】 导体 相反 【详解】[1]将自制电动机接入电路，如图所示，闭合开关，线圈开始转动，其中A、B支架是导体，使电流通过线圈。 [2]若仅对调磁体的磁极，线圈受到的磁力方向与原来相反，其转动方向与原转动方向相反。 14.（25-26•九年级下·广东广州•期末）某位同学在做实验时，连接了如图所示的电路，闭合开关后，直流电动机和发光二极管同时工作。此时，电动机和二极管是 _____的（选填“串联”或“并联”），断开开关，顺时针转动电机，发现二极管发光，但逆时针转动电机，发现二极管不发光，这是由于二极管具有 _____的独特功能。 【答案】 并联 单向导电性 【详解】[1]由电路图可知，在有外部电源供电的情况下，闭合开关后，直流电动机和发光二极管同时工作。此时，电动机和二极管均能独立工作、互不影响即为并联。 [2]把开关断开，此时没有外部电源供电，则转动电动机，此时电动机相当于发电机，充当了电源的作用，而当顺时针转动电机，发现二极管发光，但逆时针转动电机，发现二极管不发光，说明晶体二极管具有单向导电性。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·福建厦门•期末）如图所示，这是自制简易电动机模型。 （1）绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，其中一端的漆皮全部刮去，另一端的漆皮刮半周留半周。按这种方法刮漆的目的是使线圈能够 ___________； （2）如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（说出两点即可）①___________；②___________； （3）通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：①___________，②___________； （4）如果还想改变线圈转动的快慢，应该怎么办？___________。 【答案】 持续转动 将线圈拨转一定角度 增大电源电压/换一块磁性更强的磁体 只改变电流方向 只改变磁场方向 改变电路中的电流的大小 【详解】（1）[1]在线圈引出线的两端进行刮漆处理，是为了转动的前半圈通电，线圈受力转动，后半圈断电，依靠惯性继续转动，再转到前半圈时，线圈又通电电流方向与前面通电时电流方向相同，受力转动方向相同，实现持续转动。 （2）[2][3]电动机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；电动机不转动的原因还有可能是因为线圈受力太小，所以应试着增大电源电压或换一块磁性更强的磁体。 （3）[4][5]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，可以只改变电流方向或磁场方向。 （4）[6]如果还想改变线圈转动的快慢，可以改变电路中的电流的大小来改变线圈受力的大小，就可以改变线圈转动的快慢。 16.（25-26•九年级下·浙江温州•期末）如图所示为小玲和小辉同学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）直流电动机的工作原理是________．     （2）按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的 是使线圈能够________．     （3）可以通过改变________方向，改变线圈的转动方向．（填一种方法）．     （4）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，这时可做的有效尝试有哪些________，________． 【答案】 通电线圈在磁场中受力而转动 切断线圈中的电流 持续转动 电流（或磁场） 换新电池使电流增大 换用较强的磁场 【详解】（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）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，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动；将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去； （3）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，所以，可以通过改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向； （4）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈只抖动了一下，并不转动，所以，首先排除无电流的情况；原因可能是电流太小、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是：换新电池使电流增大、换较强的磁场或用手推一下线圈使其转过平衡位置等． 17.（25-26•九年级下·江苏苏州•期末）阅读材料，回答问题 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。 直流无刷电动机的内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)直流无刷电动机能够转动，是________在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 (2)为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的________个螺线圈通电。 (3)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是________。 A B C D 【答案】(1)转子 (2)2 (3)D 【详解】（1）电机的定子是线圈。转子是永磁体，就是磁铁。根据转子的位置，控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动，这就是无刷直流电机的转动原理。直流无刷电动机能够转动，是转子在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 （2）电机的定子是线圈。转子是永磁体，就是磁铁。根据转子的位置，控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动，这就是无刷直流电机的转动原理。为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的2个螺线圈通电。 （3）根据右手螺旋定则和第二问可知，要想驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，应该使左下角为N极，右下角为S极，上方无磁性，此时通电方案最合理的是D图。 第 17 页 共 18 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大家不妨逆向思考一个问题：既然电能生磁，磁场能不能反过来，对通电的导线施加力的作用？ 我们的感觉可靠吗？ 知识归纳 【知识点1 工作原理】 【例1】（25-26•九年级下·山东济宁•期末）关于直流电动机，下列叙述正确的是（　　） A．直流电动机正常工作时，是将电能转化为内能 B．直流电动机的工作原理是电磁感应 C．电源的正、负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变 D．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的 【变式1-1】（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对_______有力的作用，利用这一原理可以制成_______机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向_______运动。电动机工作过程中是_____能转化为机械能。 【变式1-2】（25-26•九年级下·江西抚州•期末）如图所示，兴趣小组制作了一个简易电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。该作品的工作原理是通电线圈在________中受力转动。电动机主要把电能转化为________能。 【知识点2 简易装置的换向结构】 【例2】（25-26•九年级下·辽宁铁岭•期末）关于换向器，以下说法中错误的是（　　） A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的 B．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 C．线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变2次 D．直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电 【变式2-1】（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体，将线圈接入电路闭合开关后转动，下列说法中正确的是（   ） A．该装置是利用电磁感应原理工作的 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向 D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动 【变式2-2】（25-26•九年级下·江苏昆山•期末）如图，常熟市实验创新大赛上的一件作品：用漆包线和磁体制作的一台“电动机”，制作时用刀片将线圈两端不同位置的绝缘漆按图示一半或全部刮掉并作为转动轴，实验时左端支架在A或B位置选择一个，将支架与干电池相连，发现接________（AC/BC）时线圈能持续转动，这种让线圈持续转动的思路与电动机中换向器的思路是________（相同/不相同）的。 【知识点3 影响转动效果的因素】 【例3】（25-26•九年级下·山东济南•期末）如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 【变式3-1】（25-26•九年级下·河北沧州•期末）在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始时不转的原因可能是（　　） A．磁铁的磁性不强 B．通过线圈的电流太小了 C．电动机线圈平面恰好处在平衡位置 D．电刷与换向器之间的摩擦太大了 【答案】C 【分析】平衡位置是电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动．只要越过平衡位置后，产生电流，便可以转动了。 【详解】A．若是磁铁的磁性不强，即线圈所受的磁场力小于摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项不符合题意； B．若是线圈中的电流太小，同样线圈所受的磁场力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也不符合题意； C．平衡位置是电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动，故该选项正确； D．若是电刷与换向器之间的摩擦太大，即磁场力不能克服摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也是错误的； 故选C。 【变式3-2】（25-26•九年级下·山西大同•期末）跨学科实践。 制作简易直流电动机 在制作小电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约的矩形线圈，从线圈的两端各拉出约，然后用小刀刮两端引线的漆皮，如图，用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上，两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块永磁体。通电的线圈周围会产生磁场，变成一个电磁铁。这个电磁铁的下端（靠近永磁体的一端）会与底座上的永磁体产生吸力或斥力，推动线圈旋转。当线圈因惯性转过半圈后，刮的绝缘漆部分转到与支架接触的位置，电路自动断开。此时线圈依靠惯性继续转动。当刮光部分再次接触支架时，电路重新接通，并获得下一次推力。如此反复的“通电—推动—断电—惯性—再通电”循环，就使得线圈持续旋转下去。 (1)线圈在转动过程中将___________能转化为___________能。 (2)实验中增加一节干电池后，发现线圈的转速变快，说明线圈的转速与___________有关。 (3)接通电源后，发现线圈不转动，写出一条可能让线圈转动起来的措施：___________。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·安徽黄山•期末）在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动中，小组同学制作了一个如图所示的简易电动机。下列关于制作简易电动机的说法正确的是（ ） A．制作时应把线圈两端引线漆皮全部刮掉，才能持续转动 B．简易电动机是利用电流的磁效应制成的 C．把线圈一端引线漆皮全部刮掉，另一端引线漆皮只刮半周，电动机将一直有动力转动 D．组装好的电动机，给线圈通电后，晃动几次就不动了，可能是处于了平衡位置 2.（25-26•九年级下·山东青岛•期末）如图所示是一个小直流电动机模型。关于它的制作和工作原理，下列说法正确的是（　　） A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替 B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动下去 C．线圈两端（作为转轴）的漆皮应一端全部刮去，另一端刮去半周，这样才可持续转动下去 D．此电动机模型是根据电磁感应原理制成的 3.（25-26•九年级下·广东汕头•期末）小应自制了一个直流电动机模型，如图所示。回形针做成两个支架，分别与电池两极相连。用漆包铜线绕成一个线圈，以线圈引线为轴，用小刀刮去轴的一端全部绝缘漆，另一端只刮去上半周绝缘漆。将线圈放在支架上，磁体放在线圈边，闭合开关，轻轻拨动线圈，此时线圈顺时针转动，则下列说法错误的是（    ） A．若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动 B．若再增加一节干电池，线圈转动速度加快 C．刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器 D．工作时将机械能转化为电能 4.（25-26•九年级下·广东汕头•期末）如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 5.（25-26•九年级下·安徽合肥•期末）如图所示，某综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动。若只将电源的正负极互换，则电磁铁的上端的磁极是（　　）；相对原来的转动方向，线圈的转动方向会（　　）。 A．N极  改变 B．N极  不变 C．S极  改变 D．S极  不变 6.（25-26•九年级下·江苏扬州•期末）将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 7.（25-26•九年级下·湖南衡阳•期末）如图所示，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的是（　　） A．电动机工作时主要把机械能转化为电能 B．为了使线圈能连续转动，线圈中不能持续通电 C．生活中话筒的工作原理与电动机工作原理类似，即利用磁场对通电导体产生力的作用使物体运动 D．若通电时电动机的电功率为2W，则通电线圈产生的热量为120J 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·河南许昌•期末）在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动中，小组同学制作了一个如图所示的简易电动机。下列关于制作简易电动机的说法正确的是（    ） A．制作时应把线圈两端引线漆皮全部刮掉，才能持续转动 B．简易电动机是利用电流的磁效应制成的 C．把线圈一端引线漆皮全部刮掉，另一端引线漆皮只刮半周，电动机有半周将失去动力 D．组装好的电动机，给线圈通电后，晃动几次就不动了，可能是处于了平衡位置 9.（25-26•九年级下·广西北海•期末）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D．电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·甘肃庆阳•期末）在“跨学科实践：制作简易直流电动机”活动中，小明制作了如图所示的简易直流电动机，电动机通电后线圈转动的原理是______。若要改变线圈的转动方向，可采取的措施有______（写出一条即可）。 11.（25-26•九年级下·河南郑州•期末）如图某兴趣小组制作的直流电动机结构简图，闭合开关，轻轻地拨动铜线圈后线圈便转动起来，线圈转起来的原因是______。若想让线圈的转动速度变快，你可以采取的方法是______（写一条合理方法即可）。 12.（25-26•九年级下·重庆沙坪坝•期末）如图所示，小西用漆包线自制了一个简易电动机，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮去两端的漆皮，方法是__________（选A“左端全部刮掉右端刮半周”或B“两端均全部刮掉”），要改变电动机的转动方向可以________________。 13.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）将自制电动机接入电路，如图所示，闭合开关，线圈开始转动，其中A、B支架是________（选填“导体”“绝缘体”或“换向器”）。若仅对调磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向________。 14.（25-26•九年级下·广东广州•期末）某位同学在做实验时，连接了如图所示的电路，闭合开关后，直流电动机和发光二极管同时工作。此时，电动机和二极管是 _____的（选填“串联”或“并联”），断开开关，顺时针转动电机，发现二极管发光，但逆时针转动电机，发现二极管不发光，这是由于二极管具有 _____的独特功能。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·福建厦门•期末）如图所示，这是自制简易电动机模型。 （1）绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，其中一端的漆皮全部刮去，另一端的漆皮刮半周留半周。按这种方法刮漆的目的是使线圈能够 ___________； （2）如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（说出两点即可）①___________；②___________； （3）通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：①___________，②___________； （4）如果还想改变线圈转动的快慢，应该怎么办？___________。 16.（25-26•九年级下·浙江温州•期末）如图所示为小玲和小辉同学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）直流电动机的工作原理是________．     （2）按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的 是使线圈能够________．     （3）可以通过改变________方向，改变线圈的转动方向．（填一种方法）．     （4）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，这时可做的有效尝试有哪些________，________． 17.（25-26•九年级下·江苏苏州•期末）阅读材料，回答问题 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。 直流无刷电动机的内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)直流无刷电动机能够转动，是________在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 (2)为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的________个螺线圈通电。 (3)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是________。 A B C D 第 11 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $