第20.5节 跨学科实践：制作简易直流电动机（高效培优·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第20.5节 跨学科实践：制作简易直流电动机 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作简易直流电动机 03 避坑指南·解题通法 角度01 生活中的电动机 角度02 制作简易直流电动机 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解简易直流电动机的制作材料与组装步骤；知道一端全部刮掉漆皮，另一端只刮半周漆皮的作用。 2.动手调试，分析电动机不转的常见故障；认识直流电动机模型工作过程。 3.体会技术设计，强化动手实践能力。 1.导线漆皮是绝缘层；一端只刮掉半周，只有半周通电受力，依靠惯性转过另外半周。 2.常见故障：线圈不动，可能原因：电流太小、磁场磁性弱、线圈恰好停在平衡位置、转轴摩擦力过大。 3.制作模型注意：使用低压电源，不要接入家庭电路；通过适当调整支架减小摩擦让线圈灵活转动。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作简易直流电动机 1、项目提出：生活中有许多地方会用到直流电动机，例如很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的。利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。 2、项目分析：我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。 （1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？ （2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？ （3）如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？ 3、项目实施 根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，同学们可以参考。 要制作这样的直流电动机，需要有以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池等。 把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形线圈（如下图），作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上。两个支架分别与电池的两极相连。最后把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体作为定子。 在上节的学习中，我们知道，如果没有换向器，通电线圈在转到下半周时受到的力使线圈反向转动，线圈将不会持续转动。如果把这个反向转动的力去掉，也就是在线圈转动的上半周通电，下半周断电，线圈依靠惯性能否连续转动呢？ 我们用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。组装好电动机，给线圈通电并用 手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动了（如下图）。 调试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来。 4、展示交流 （1）请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计 得更巧妙。 （2）你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？ （3）观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？ 【深化点拨】 探究归纳：制作简易直流电动机需用漆包线绕制线圈（刮去一端全部漆、另一端半周漆实现换向），搭配电池（提供电流）、强磁体（提供磁场），利用 “磁场对通电线圈的作用力” 使线圈持续转动，直观验证电动机工作原理，同时锻炼动手与跨学科应用能力。 1．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 2．如图电动机模型：将漆包线绕制的矩形线圈两端的油漆________（“全部刮去”或“至少有一端只刮去一半”），线圈才能持续转动。若想改变线圈的转动方向，可以改变磁场方向，还可以________。 3．实践小组制作了一个简易直流电动机模型，如图所示。以漆包线绕成的矩形线圈作为转子，线圈两端各拉出一段漆包线作为转轴，一端漆皮全部刮去，另一端只刮去上半周，将线圈放置在带有磁体的支架上，支架与电池两极相连。 (1)闭合开关，轻推线圈，线圈便能连续转动起来，这是因为通电线圈在____中受到力的作用。 (2)若要改变线圈转动的方向，除了改变磁场方向外，还可以改变___________。 (3)电动机工作时，主要把电能转化为____能。 跨学科实践：制作简易直流电动机的综合应用及解题步骤 1.核心原理：必须“理解受力与转动” （1）基本原理：通电导线在磁场中会受到力的作用（安培力）。 受力方向：由左手定则判断。线圈两边电流方向相反，因此受到的磁场力方向也相反，形成力偶，推动线圈转动。 （2）能量转化：电能→机械能。 避坑点：线圈转到平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）时，受力平衡，力矩为零。如果没有惯性或换向机制，线圈会停在这个位置。 2.换向器的模拟：简易电动机没有复杂的换向器，而是通过刮漆皮来实现“半周通电，半周断电”。 （1）刮法要求： 一端引线的漆皮全部刮掉。 另一端引线的漆皮只刮上半周（或下半周）。 （2）作用：刮掉漆皮时通电受力转动；保留漆皮时断电，靠惯性转过平衡位置。如果两端漆皮都全部刮掉，线圈转过平衡位置后受到的力会阻碍它继续转动，导致线圈在平衡位置附近摆动最后停下。 3.调试与故障排除：制作完成后，电动机不转是常态，需要掌握调试技巧。 （1）常见故障及对策： 磁场太弱：更换强磁铁，或增加磁铁数量。 电流太小：提高电源电压。 摩擦力太大：调整支架，减小轴与支架的摩擦；检查线圈是否平衡（若重心偏离严重，重力力矩会阻碍转动）。 接触不良：检查引线刮漆是否干净，支架与引线接触是否紧密。 （2）启动技巧：如果接通电源后不转，可以用手轻轻拨动一下线圈，帮助它越过死点（平衡位置）或克服静摩擦力。 角度01 生活中的电动机 1．关于电动机下面说法中正确的是: （ ） A．电动机是利用电磁感应现象制成的; B．电动机的线圈只要有电流通过，线圈就会在磁场力作用下不断地运动; C．电动机只能使用直流电供电，电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向; D．电动机的构造简单，效率比热机高，广泛地应用在电车、起重机、电风扇、电冰箱等电器中. 2．如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机工作时把机械能转化为电能 B．两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同 C．在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同 D．两个时刻图中磁场方向都是由左向右 3．如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起到了关键的作用，它能在线圈刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的________。直流电动机工作时把电能转化为________和内能。 4．如图所示是自制的小电机模型，给线圈通电并用手轻推一下，线圈会不停地转下去，线圈转动的原因是___________；若要改变线圈转动的方向，可以采取的办法是___________。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面，请举出一例___________。 角度02 制作简易直流电动机 5．如图所示为小明同学制作的简易直流电动机模型。支架与电池两极相连，以漆包线矩形线圈引线为轴，一端漆皮全部刮去，另一端刮去上半周，将线圈放在带有磁体支架上，轻推线圈，线圈就会连续转动。关于此电机模型，下列说法正确的是（　　） A．线圈在连续转动的过程中，存在断路现象 B．支架是用绝缘体做成的 C．线圈越过平衡位置时，会自动改变线圈中的电流方向，使线圈连续转动 D．该模型是利用电流的磁效应的原理工作的 6．小明在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动，制作了如下图所示的简易电动机。线圈转动过程中是______能转化为机械能，若要改变线圈转动的方向，可以____________。 7．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）， 8．跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 (1)电动机的发明是电气化时代到来的关键标志，它将电能大规模转化为___________能，推动了第二次工业革命，实现了生产方式的电气化变革，其基本原理就是磁场对________的作用。 【项目分析】 (2)电动机主要由线圈和磁体组成，一般用线圈作为转子，磁体作为定子；为了保证通电线圈能在磁场中持续转动，需要解决的关键问题是：如何避免线圈转到下半周时，受到的力使线圈______（填“正向”或“反向”）转动。 【项目实施】 (3)小明所在的小组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，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用________转动，起到电动机中________的作用；将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围，如图所示。 【展示交流】 (4)若想让线圈的转动速度变快，可以采取的方法有_________。 【例1】（2026·吉林长春·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 生活中有许多地方会用到直流电动机。小组同学利用直流电动机的工作原理，制作一台简易的直流电动机。 【项目分析】 (1)直流电动机主要由磁体和___________组成，工作时将___________能转化为机械能。 【项目实施】 (2)制作直流电动机需要以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、提供电能的___________、磁体等。 (3)把漆包线绕成矩形线圈，作为转子。从线圈两端各拉出约2 cm的引线作为转轴，用小刀刮去引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮___________。 (4)如图，用导电性好且较硬的___________做两个支架固定在硬纸板上，两支架分别接入电路中，把线圈的引线搭接在支架上，线圈下放置一块磁体作为定子。 【深化点拨】 动量定理的理解 （1）考查直流电动机的基本构造与能量转化，区分定子与转子，明确电动机工作时的能量转化形式。 （2）考查简易直流电动机的制作实践，知道自制电动机所需要的实验材料，体现跨学科实践的考查方向。 （3）考查简易电动机引线刮漆的操作原理，理解只刮掉半周漆皮的作用，相当于简易换向器，让线圈可以持续转动。 （4）考查自制装置选材的依据，能够根据功能要求，选择具备相应物理性质的材料，兼顾硬度与导电性。 【变式1-1】（2026·广东·中考真题）在如图所示的自制简易电动机中，采用铜丝制作支架，这主要是利用了铜的（     ） A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．弹性 【变式1-2】（2026·河南·中考真题）（多选）如图为某同学制作的简易电动机，下列说法正确的是（　　） A．简易电动机的线圈通电能转动，是利用电磁感应现象 B．为使线圈连续转动，要将线圈两端引线漆皮全部刮掉 C．若要改变线圈转动方向，可只将磁体的磁极位置调换 D．电风扇转动的工作原理与简易电动机的工作原理相同 【变式1-3】（2026·内蒙古·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 项目提出：电动机已经应用在生产生活的各个方面，如电风扇、洗衣机等。物理小组准备制作简易直流电动机。 项目分析：本项目需要完成三个任务。①了解电动机的工作原理及构造；②设计并制作简易直流电动机；③调试作品。 项目实施： (1)电动机的工作原理及构造：通电线圈在________中受力转动；直流电动机主要由线圈和磁体组成。如图甲，把刷有绝缘漆的铜导线绕成矩形线圈，两端各拉出一段引线，把线圈左端引线的漆全部刮掉，右端只刮半周；如图乙，用硬铁丝做支架固定在电池盒两端并与两极相连，电池上放置一块圆形磁体；如图丙，把线圈放在支架上。轻轻拨动线圈，观察线圈能否持续转动。 展示交流： (2)通电线圈转动过程中的能量转化是________转化为机械能。 (3)若无论怎样拨动线圈，线圈都不能持续转动，原因可能是________（写出一种即可）。 (4)在不更换器材的情况下，要改变线圈的转动方向，请你说出一种做法________。 ⚡基础速刷 1．关于直流电动机，下列叙述正确的是（　　） A．直流电动机的原理是电流的磁效应 B．直流电动机正常工作时，是将电能转化为内能 C．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 D．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 2．手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（     ） A．开关和电动机是并联的 B．导线通常用半导体材料制成 C．电池的作用是为电动机提供电能 D．通电后电子从电池正极经电动机向负极运动 3．如图是小明在制作简易电动机模型的活动中，用漆包线绕成的线圈，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来。关于此电动机模型，下列说法正确的是（　　） A．该装置利用电磁感应原理工作 B．增大线圈中的电流可改变线圈的转动方向 C．线圈转动时，将机械能转化为电能 D．若只改变电流方向，则线圈的转动方向也同时改变 4．某校科创小组开展“自制电动汽车模型”项目式学习活动。小盟组用漆包线绕制线圈、安装磁体，成功制作出一台简易电动机（如图）。当接通电源时，线圈在_____________中受力转动，这是电动机的工作原理。测试时发现小车噪声较大，小组成员在车轮与车架之间振动处加装海绵垫，这是在_____________（选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）减弱噪声。 5．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是______（选填“甲”或“乙”），乙的工作原理是______。 6．在学习“电和磁”时，某班级开展了“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动。 (1)电动机的核心部件——线圈，如图所示。为了使线圈在通电后能持续转动，制作时关键的一步是：将线圈的一端的绝缘漆全部刮去，另一端________； (2)在测试电动机时，某小组发现线圈转动缓慢且无力，请写出一种可能的改进的措施：___________。 🚀能力跃升 7．如图甲是直流电动机模型，图乙是小明制作的一台简易电动机（线圈左侧轴的漆皮被刮去一半，线圈右侧轴的漆皮被全部刮掉）。下列说法中正确的是（　　） A．电动机是利用电流磁效应原理工作的装置 B．将图乙中金属支架的高度适当降低，线圈的转速会加快 C．将图甲中电源的正负极对调，线圈的转动方向不变 D．图乙中刮去一半漆皮的轴与图甲中换向器的作用相同，都是为了改变线圈中的电流方向 8．如图是某小组在综合实践活动中制作的简易电动机模型，用一段漆包线绕成线圈，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，下列说法正确的是（     ） A．电磁铁的上端为S极 B．若线圈不动，一定是电路中某处出现了断路 C．若只将电磁铁的N、S极对调，则线圈的转动方向与原来的转动方向相反 D．若只将电源的正、负极对调，则线圈的转动方向与原来的转动方向相反 9．如图所示为直流电动机工作原理图，则（   ） A．线圈转动的工作原理是电磁感应 B．线圈中的电流方向始终不变 C．线圈转动时将电能全部转化为机械能 D．只改变电源正负极，线圈转动方向会改变 10．请结合图甲、乙回答下列有关电动机工作过程的问题。 (1)电动机的工作原理是磁场对______有力的作用。图甲中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是______。 (2)图乙中线圈所在的位置______（选填“是”或“不是”）平衡位置，图中A、B组成的装置叫______，它的作用是在线圈______（选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。电动机工作时是把电能转化为______。 11．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。 12．为了探究电动机为什么会转动，巴桑根据电动机主要构造制作了一台简易电动机（如图甲）。他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，另一端只刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 (1)要想改变线圈的转动方向，巴桑可采用的措施：_______或_______； (2)闭合开关，用手推一下线圈后，如果电动机不转，可能的原因_______； (3)巴桑还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是_______，请在图乙虚线框内画出实验电路图_______。（电动机用符号M表示） 🌟思维挑战 13．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 14．如图是一台简易直流电动机，支架中间是磁铁。将绕制好的线圈置于接通电源的支架上，却不转动，轻推后也无法持续转动，最可能的原因是（    ） A．线圈的磁场力相互平衡，合力为零 B．电源正负极接反，线圈的磁场力反了 C．线圈太粗质量大，磁场力太小，转不动 D．线圈匝数过多，电阻大电流小，没有受到磁场力 15．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）。 16．如图所示是小明用磁体、线圈等器材自制的简易直流电动机。他将磁体的N极朝上，闭合开关、发现线圈开始转动；随后他断开开关，将磁体的S极朝上放在原处，再闭合开关，发现线圈的转动方向与原来相反。请你根据以上实验步骤及现象，写出小明所探究的问题：______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第20.5节 跨学科实践：制作简易直流电动机 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作简易直流电动机 03 避坑指南·解题通法 角度01 生活中的电动机 角度02 制作简易直流电动机 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解简易直流电动机的制作材料与组装步骤；知道一端全部刮掉漆皮，另一端只刮半周漆皮的作用。 2.动手调试，分析电动机不转的常见故障；认识直流电动机模型工作过程。 3.体会技术设计，强化动手实践能力。 1.导线漆皮是绝缘层；一端只刮掉半周，只有半周通电受力，依靠惯性转过另外半周。 2.常见故障：线圈不动，可能原因：电流太小、磁场磁性弱、线圈恰好停在平衡位置、转轴摩擦力过大。 3.制作模型注意：使用低压电源，不要接入家庭电路；通过适当调整支架减小摩擦让线圈灵活转动。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作简易直流电动机 1、项目提出：生活中有许多地方会用到直流电动机，例如很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的。利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。 2、项目分析：我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。 （1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？ （2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？ （3）如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？ 3、项目实施 根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，同学们可以参考。 要制作这样的直流电动机，需要有以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池等。 把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形线圈（如下图），作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上。两个支架分别与电池的两极相连。最后把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体作为定子。 在上节的学习中，我们知道，如果没有换向器，通电线圈在转到下半周时受到的力使线圈反向转动，线圈将不会持续转动。如果把这个反向转动的力去掉，也就是在线圈转动的上半周通电，下半周断电，线圈依靠惯性能否连续转动呢？ 我们用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。组装好电动机，给线圈通电并用 手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动了（如下图）。 调试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来。 4、展示交流 （1）请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计 得更巧妙。 （2）你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？ （3）观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？ 【深化点拨】 探究归纳：制作简易直流电动机需用漆包线绕制线圈（刮去一端全部漆、另一端半周漆实现换向），搭配电池（提供电流）、强磁体（提供磁场），利用 “磁场对通电线圈的作用力” 使线圈持续转动，直观验证电动机工作原理，同时锻炼动手与跨学科应用能力。 1．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 【答案】D 【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，不是电磁感应，故A错误； B．图中线圈与磁感线的方向平行，没有处于平衡位置，故B错误； C．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故C错误； D．若改变电源方向，也就是改变了线圈中的电流方向，线圈受力方向改变将逆时针转动，故D正确。 故选D。 2．如图电动机模型：将漆包线绕制的矩形线圈两端的油漆________（“全部刮去”或“至少有一端只刮去一半”），线圈才能持续转动。若想改变线圈的转动方向，可以改变磁场方向，还可以________。 【答案】 至少有一端只刮去一半 改变电流方向 【详解】在简易电动机模型中，如果把两端油漆全部刮去，线圈在平衡位置时会受力平衡，线圈无法持续转动，如果至少一端只刮去一半油漆，线圈通电受到磁场力推动转动半周后断电，可以依靠惯性转过平衡位置，就能实现持续转动； 电动机线圈的转动方向由磁场方向和电流方向共同决定，只改变其中一个因素，就能改变线圈的转动方向。 3．实践小组制作了一个简易直流电动机模型，如图所示。以漆包线绕成的矩形线圈作为转子，线圈两端各拉出一段漆包线作为转轴，一端漆皮全部刮去，另一端只刮去上半周，将线圈放置在带有磁体的支架上，支架与电池两极相连。 (1)闭合开关，轻推线圈，线圈便能连续转动起来，这是因为通电线圈在____中受到力的作用。 (2)若要改变线圈转动的方向，除了改变磁场方向外，还可以改变___________。 (3)电动机工作时，主要把电能转化为____能。 【答案】(1)磁场 (2)电流的方向 (3)机械 【详解】（1）电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 （2）电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关，所以可以改变电流的方向来改变线圈转动的方向。 （3）电动机工作时，消耗电能，获得机械能，主要是将电能转化为机械能。 跨学科实践：制作简易直流电动机的综合应用及解题步骤 1.核心原理：必须“理解受力与转动” （1）基本原理：通电导线在磁场中会受到力的作用（安培力）。 受力方向：由左手定则判断。线圈两边电流方向相反，因此受到的磁场力方向也相反，形成力偶，推动线圈转动。 （2）能量转化：电能→机械能。 避坑点：线圈转到平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）时，受力平衡，力矩为零。如果没有惯性或换向机制，线圈会停在这个位置。 2.换向器的模拟：简易电动机没有复杂的换向器，而是通过刮漆皮来实现“半周通电，半周断电”。 （1）刮法要求： 一端引线的漆皮全部刮掉。 另一端引线的漆皮只刮上半周（或下半周）。 （2）作用：刮掉漆皮时通电受力转动；保留漆皮时断电，靠惯性转过平衡位置。如果两端漆皮都全部刮掉，线圈转过平衡位置后受到的力会阻碍它继续转动，导致线圈在平衡位置附近摆动最后停下。 3.调试与故障排除：制作完成后，电动机不转是常态，需要掌握调试技巧。 （1）常见故障及对策： 磁场太弱：更换强磁铁，或增加磁铁数量。 电流太小：提高电源电压。 摩擦力太大：调整支架，减小轴与支架的摩擦；检查线圈是否平衡（若重心偏离严重，重力力矩会阻碍转动）。 接触不良：检查引线刮漆是否干净，支架与引线接触是否紧密。 （2）启动技巧：如果接通电源后不转，可以用手轻轻拨动一下线圈，帮助它越过死点（平衡位置）或克服静摩擦力。 角度01 生活中的电动机 1．关于电动机下面说法中正确的是: （ ） A．电动机是利用电磁感应现象制成的; B．电动机的线圈只要有电流通过，线圈就会在磁场力作用下不断地运动; C．电动机只能使用直流电供电，电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向; D．电动机的构造简单，效率比热机高，广泛地应用在电车、起重机、电风扇、电冰箱等电器中. 【答案】D 【详解】A. 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，所以A是错误的；B. 电动机的线圈要持续转动，就要使用换向器，通过改变线圈中的电流方向从而改变线圈的受力方向，所以B是错误的；C. 实际生活中的电动机多数都是使用交流电的，所以C是错误的；D. 电动机在生活中的应用非常广泛，电车、起重机、电风扇、电冰箱、空调都用到了，电动机的构造比较简单，相对于热机来说，它的效率更高，所以D是正确的．故选D. 【点睛】通电导体在磁场中会受力运动，电动机就是根据这个原理制成的；电动机的线圈在转动的过程中有一个平衡位置，在这个平衡位置线圈受到了两个一对平衡力的作用，线圈不会转动，依靠惯性，线圈会越过平衡位置，转动平衡位置后，通过换向器改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈能够持续转动；电动机在生活中有着十分广泛的运用． 2．如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机工作时把机械能转化为电能 B．两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同 C．在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同 D．两个时刻图中磁场方向都是由左向右 【答案】B 【详解】A．电动机工作时是将电能转化为机械能，而不是机械能转化为电能，故A错误； B．在这两个时刻，由于换向器的作用，导线ab中的电流方向不同，而磁场方向不变，根据通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关，当磁场方向相同时，电流方向不同则受到的磁场力方向不同，故B正确； C．在甲时刻，导线ab和cd中电流方向相反，磁场方向相同，根据通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向的关系，可知它们受到的力方向相反，故C错误； D．由图可知，两个时刻图中磁场方向都是由右向左，并非由左向右，故D错误。 故选B。 3．如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起到了关键的作用，它能在线圈刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的________。直流电动机工作时把电能转化为________和内能。 【答案】 电流方向 机械能 【详解】[1]直流电动机的换向器，作用是在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，这样能让线圈持续地转动下去。 [2]直流电动机工作时，会把电能主要转化为机械能，同时因为线圈存在电阻，会产生少量内能。 4．如图所示是自制的小电机模型，给线圈通电并用手轻推一下，线圈会不停地转下去，线圈转动的原因是___________；若要改变线圈转动的方向，可以采取的办法是___________。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面，请举出一例___________。 【答案】 通电线圈在磁场中受力的作用 将电池的正负极对调/将磁铁的N极和S极对调 电风扇 【详解】电动机的工作原理就是通电线圈在磁场中受到力的作用。通电线圈在磁场中受力的方向和电流方向、磁场方向两个因素有关，只改变其中一个方向，就可以改变线圈的转动方向。电动机在生活中应用非常广泛，多数带转动结构的家用电器都用到电动机，如电风扇、洗衣机、电动自行车等。 角度02 制作简易直流电动机 5．如图所示为小明同学制作的简易直流电动机模型。支架与电池两极相连，以漆包线矩形线圈引线为轴，一端漆皮全部刮去，另一端刮去上半周，将线圈放在带有磁体支架上，轻推线圈，线圈就会连续转动。关于此电机模型，下列说法正确的是（　　） A．线圈在连续转动的过程中，存在断路现象 B．支架是用绝缘体做成的 C．线圈越过平衡位置时，会自动改变线圈中的电流方向，使线圈连续转动 D．该模型是利用电流的磁效应的原理工作的 【答案】A 【详解】A．线圈转动中，保留漆皮的部分（下半周）为绝缘部分，与支架接触时，会形成断路，故A正确； B．支架的作用是连接电池与线圈引线，形成闭合电路，若支架用绝缘体制作，则无法导电，故B错误； C．线圈越过平衡位置时，支架与电池两极的连接方式没有改变，所以电流的方向不变，线圈在平衡位置能转动是由于其具有惯性，越过平衡位置再次通电而受力转动，以此循环实现连续转动，故C错误； D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误。 故选A。 6．小明在“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动，制作了如下图所示的简易电动机。线圈转动过程中是______能转化为机械能，若要改变线圈转动的方向，可以____________。 【答案】 电 改变电流方向/调换磁极 【详解】直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，工作过程中消耗电能，获得机械能，因此能量转化是电能转化为机械能； 通电线圈在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向两个因素有关，只改变其中一个因素，就可以改变线圈转动的方向，因此可以改变电流方向（调换电源正负极）或调换磁极 7．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。 8．跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 (1)电动机的发明是电气化时代到来的关键标志，它将电能大规模转化为___________能，推动了第二次工业革命，实现了生产方式的电气化变革，其基本原理就是磁场对________的作用。 【项目分析】 (2)电动机主要由线圈和磁体组成，一般用线圈作为转子，磁体作为定子；为了保证通电线圈能在磁场中持续转动，需要解决的关键问题是：如何避免线圈转到下半周时，受到的力使线圈______（填“正向”或“反向”）转动。 【项目实施】 (3)小明所在的小组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，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用________转动，起到电动机中________的作用；将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围，如图所示。 【展示交流】 (4)若想让线圈的转动速度变快，可以采取的方法有_________。 【答案】(1) 机械能 通电导体 (2)反向 (3) 惯性 换向器 (4)换用磁性更强的磁体 【详解】（1）电动机的工作原理是将电能转化为机械能，其基本原理是磁场对通电导体有力的作用。 （2）通电线圈在磁场中受力转动，当转到半周时，若不改变电流方向，受到的力会使线圈反向转动，这是线圈无法持续转动的原因。 （3）刮去半周漆皮的目的是：一个半周内线圈受磁场力转动，另一个半周利用惯性转动，这起到了电动机中换向器的作用（换向器的作用是在线圈转过平衡位置时自动改变电流方向，使线圈持续转动，这里用半周漆皮实现了类似效果）。 （4）线圈转动速度和受力大小有关，增大电流、增强磁场都可以让线圈受力变大，转速变快，所以可采取的措施有增大电源电压、换用磁性更强的磁体等。 【例1】（2026·吉林长春·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 生活中有许多地方会用到直流电动机。小组同学利用直流电动机的工作原理，制作一台简易的直流电动机。 【项目分析】 (1)直流电动机主要由磁体和___________组成，工作时将___________能转化为机械能。 【项目实施】 (2)制作直流电动机需要以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、提供电能的___________、磁体等。 (3)把漆包线绕成矩形线圈，作为转子。从线圈两端各拉出约2 cm的引线作为转轴，用小刀刮去引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮___________。 (4)如图，用导电性好且较硬的___________做两个支架固定在硬纸板上，两支架分别接入电路中，把线圈的引线搭接在支架上，线圈下放置一块磁体作为定子。 【答案】(1) 线圈/转子 电 (2)电源 (3)半周 (4)金属丝 【详解】（1）直流电动机的核心组成是磁体和通电线圈（转子），它的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，工作过程消耗电能、输出机械能，实现电能到机械能的转化。 （2）电动机工作需要通电，因此必须有提供电能的装置，即电源。 （3）引线左端全部刮掉漆皮、右端只刮半周漆皮，相当于自制了简易“换向器”——在线圈转动的半周里电路导通，线圈受磁场力获得动力，另外半周电路断开，依靠线圈的惯性继续转动，就能让线圈持续转下去。 （4）制作导电且有一定硬度的支架，通常选用金属丝，既可以导电给线圈供电，又能支撑线圈灵活转动。 【深化点拨】 动量定理的理解 （1）考查直流电动机的基本构造与能量转化，区分定子与转子，明确电动机工作时的能量转化形式。 （2）考查简易直流电动机的制作实践，知道自制电动机所需要的实验材料，体现跨学科实践的考查方向。 （3）考查简易电动机引线刮漆的操作原理，理解只刮掉半周漆皮的作用，相当于简易换向器，让线圈可以持续转动。 （4）考查自制装置选材的依据，能够根据功能要求，选择具备相应物理性质的材料，兼顾硬度与导电性。 【变式1-1】（2026·广东·中考真题）在如图所示的自制简易电动机中，采用铜丝制作支架，这主要是利用了铜的（     ） A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．弹性 【答案】A 【详解】简易电动机工作时需要将电源的电流输送到线圈，铜制支架一方面支撑线圈，另一方面作为导体接通电路，这主要利用了铜良好的导电性。铜本身没有磁性，该制作过程也不需要利用铜的导热性、弹性，故选A。 【变式1-2】（2026·河南·中考真题）（多选）如图为某同学制作的简易电动机，下列说法正确的是（　　） A．简易电动机的线圈通电能转动，是利用电磁感应现象 B．为使线圈连续转动，要将线圈两端引线漆皮全部刮掉 C．若要改变线圈转动方向，可只将磁体的磁极位置调换 D．电风扇转动的工作原理与简易电动机的工作原理相同 【答案】CD 【详解】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，而电磁感应现象是发电机的原理，故A错误； B．要使线圈连续转动，需要将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，如果全部刮掉，线圈会在平衡位置附近摆动，无法连续转动，故B错误； C．线圈的转动方向与电流方向、磁场方向有关，只调换磁体的磁极位置，改变磁场方向，就可以改变线圈的转动方向，故C正确； D．电风扇的核心部件是电动机，工作原理是通电导体在磁场中受力运动，和简易电动机的工作原理相同，故D正确。 故选CD。 【变式1-3】（2026·内蒙古·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 项目提出：电动机已经应用在生产生活的各个方面，如电风扇、洗衣机等。物理小组准备制作简易直流电动机。 项目分析：本项目需要完成三个任务。①了解电动机的工作原理及构造；②设计并制作简易直流电动机；③调试作品。 项目实施： (1)电动机的工作原理及构造：通电线圈在________中受力转动；直流电动机主要由线圈和磁体组成。如图甲，把刷有绝缘漆的铜导线绕成矩形线圈，两端各拉出一段引线，把线圈左端引线的漆全部刮掉，右端只刮半周；如图乙，用硬铁丝做支架固定在电池盒两端并与两极相连，电池上放置一块圆形磁体；如图丙，把线圈放在支架上。轻轻拨动线圈，观察线圈能否持续转动。 展示交流： (2)通电线圈转动过程中的能量转化是________转化为机械能。 (3)若无论怎样拨动线圈，线圈都不能持续转动，原因可能是________（写出一种即可）。 (4)在不更换器材的情况下，要改变线圈的转动方向，请你说出一种做法________。 【答案】(1)磁场 (2)电能 (3)线圈与支架接触不良 (4)将磁体上下翻转，改变磁场方向 【详解】（1）通电导体在磁场中会受到力的作用，线圈两边受力方向不同，会形成使线圈转动的作用效果，所以通电线圈在磁场中受力转动。 （2）直流电动机通电后线圈转动，电源提供的电能转化为线圈转动的机械能。 （3）若无论怎样拨动线圈都不能持续转动，说明线圈可能没有正常通电或受到的磁场作用较弱，例如线圈与支架接触不良、引线绝缘漆刮得不合适、磁体磁性较弱等。 （4）通电线圈的受力方向与电流方向和磁场方向有关。在不更换器材的情况下，可调换电池正、负极来改变电流方向，也可将磁体上下翻转来改变磁场方向，从而改变线圈的转动方向。 ⚡基础速刷 1．关于直流电动机，下列叙述正确的是（　　） A．直流电动机的原理是电流的磁效应 B．直流电动机正常工作时，是将电能转化为内能 C．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 D．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 【答案】C 【详解】A．直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故A错误； B．直流电动机正常工作时，消耗电能，产生机械能，所以直流电动机正常工作时是将电能转化为机械能，故B错误； C．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，换向器是用来改变电流的方向，故C正确； D．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，只改变其中一个时，直流电动机的转动方向会发生变化，故D错误。 故选C。 2．手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（     ） A．开关和电动机是并联的 B．导线通常用半导体材料制成 C．电池的作用是为电动机提供电能 D．通电后电子从电池正极经电动机向负极运动 【答案】C 【详解】A．开关和电动机是串联的，故A错误； B．导线通常用导体材料（如铜、铝）制成，而不是半导体。半导体材料主要用于制作二极管、三极管等电子元件，故B错误； C．电池是电源，作用是为电路中的电动机提供电能，故C正确； D．在电路中，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，从电池正极流出，经电动机流向负极；而电子（负电荷）的定向移动方向与电流方向相反，即从电池负极经电动机流向正极，故D错误。 故选C。 3．如图是小明在制作简易电动机模型的活动中，用漆包线绕成的线圈，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来。关于此电动机模型，下列说法正确的是（　　） A．该装置利用电磁感应原理工作 B．增大线圈中的电流可改变线圈的转动方向 C．线圈转动时，将机械能转化为电能 D．若只改变电流方向，则线圈的转动方向也同时改变 【答案】D 【详解】A．该装置是电动机模型，电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，电磁感应是发电机的工作原理，故A错误； B．线圈转动方向只和电流方向、磁场方向有关，增大线圈中的电流只能增大受力大小，改变转动速度，不能改变转动方向，故B错误； C．线圈转动过程中，消耗电能获得机械能，是将电能转化为机械能，故C错误； D．通电线圈在磁场中受力的转动方向与电流方向和磁场方向有关，磁场方向不变，只改变电流方向，线圈受力方向改变，转动方向也会同时改变，故D正确。 故选D。 4．某校科创小组开展“自制电动汽车模型”项目式学习活动。小盟组用漆包线绕制线圈、安装磁体，成功制作出一台简易电动机（如图）。当接通电源时，线圈在_____________中受力转动，这是电动机的工作原理。测试时发现小车噪声较大，小组成员在车轮与车架之间振动处加装海绵垫，这是在_____________（选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）减弱噪声。 【答案】 磁场 声源处 【详解】电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动，用漆包线绕制线圈、安装磁体，成功制作出一台简易电动机，当接通电源时，线圈在磁场中受力转动。 测试时发现小车噪声较大，小组成员在车轮与车架之间振动处加装海绵垫，属于防止噪声的产生，即在声源处减弱噪声。 5．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是______（选填“甲”或“乙”），乙的工作原理是______。 【答案】 甲 电磁感应现象 【详解】[1]闭合开关S后，电源与甲电动机接通，电流通过甲电动机的线圈，线圈在磁场中受力而转动，将电能转化为机械能。 [2]甲电动机带动乙电动机一起转动，乙电动机内部的线圈在磁场中切割磁感线，产生感应电流，小灯泡发光，此时乙电动机相当于发电机，将机械能转化为电能，其工作原理是电磁感应现象。 6．在学习“电和磁”时，某班级开展了“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动。 (1)电动机的核心部件——线圈，如图所示。为了使线圈在通电后能持续转动，制作时关键的一步是：将线圈的一端的绝缘漆全部刮去，另一端________； (2)在测试电动机时，某小组发现线圈转动缓慢且无力，请写出一种可能的改进的措施：___________。 【答案】(1)只刮半周 (2)换磁性更强的磁铁 【详解】（1）自制简易直流电动机时，这种刮漆方式起到类似换向器的作用：线圈转动时，半周通电受磁场力转动，另半周断电依靠惯性持续转动，从而保证线圈可以持续转动下去。 （2）线圈转动缓慢且无力，是因为线圈受到的磁场力太小。磁场力的大小和电流大小、磁场强弱有关，因此可以通过增大电源电压（增大线圈电流）、换磁性更强的磁体（增强磁场）、增加线圈匝数（增大总受力）来改进。 🚀能力跃升 7．如图甲是直流电动机模型，图乙是小明制作的一台简易电动机（线圈左侧轴的漆皮被刮去一半，线圈右侧轴的漆皮被全部刮掉）。下列说法中正确的是（　　） A．电动机是利用电流磁效应原理工作的装置 B．将图乙中金属支架的高度适当降低，线圈的转速会加快 C．将图甲中电源的正负极对调，线圈的转动方向不变 D．图乙中刮去一半漆皮的轴与图甲中换向器的作用相同，都是为了改变线圈中的电流方向 【答案】B 【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故 A错误； B．将图乙中金属支架的高度降低，线圈距离磁体较近，磁体磁性较强，线圈受到的作用力增大，线圈的转速会加快，故B正确； C．将图甲中电源的正负极对调，线图中电流的方向改变，线圈的转动方向改变，故C错误； D．将图乙中线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，线圈在转动的过程中，电流的方向不变，只有半周有电流，线圈在没有电流通过时不再受力的作用，由于具有惯性能持续的转动下去，与图甲的换向器的作用不同，故D错误。 故选B。 8．如图是某小组在综合实践活动中制作的简易电动机模型，用一段漆包线绕成线圈，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，下列说法正确的是（     ） A．电磁铁的上端为S极 B．若线圈不动，一定是电路中某处出现了断路 C．若只将电磁铁的N、S极对调，则线圈的转动方向与原来的转动方向相反 D．若只将电源的正、负极对调，则线圈的转动方向与原来的转动方向相反 【答案】C 【详解】A．根据安培定则及题图中电流的流向可知，电磁铁的上端为N极，A项错误； B．闭合开关，若线圈不动，可能是电路中某处出现了断路，也可能是线圈处于平衡位置，B项错误； C．通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，若只将电磁铁的N、S极对调，则线圈的转动方向与原来的转动方向相反，C项正确； D．若只将电源的正、负极对调，根据安培定则可知，此时电磁铁的上端为S极，下端为N极，相当于磁场方向和电流方向同时改变，则线圈的转动方向与原来的转动方向相同，D项错误。 故选C。 9．如图所示为直流电动机工作原理图，则（   ） A．线圈转动的工作原理是电磁感应 B．线圈中的电流方向始终不变 C．线圈转动时将电能全部转化为机械能 D．只改变电源正负极，线圈转动方向会改变 【答案】D 【详解】A．直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，这是电能转化为机械能的过程；电磁感应是发电机的工作原理，是机械能转化为电能的过程，故A不符合题意； B．线圈转动到平衡位置时，换向器会改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。因此，线圈中的电流方向是周期性改变的，故B不符合题意； C．线圈在转动时，由于线圈有电阻，会产生热量，所以电能会转化为机械能和内能，而不是全部转化为机械能，故C不符合题意； D．通电线圈在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关。只改变电源正负极，会改变线圈中的电流方向，而磁场方向不变，所以线圈的受力方向会改变，从而导致线圈的转动方向改变，故D符合题意。 故选D。 10．请结合图甲、乙回答下列有关电动机工作过程的问题。 (1)电动机的工作原理是磁场对______有力的作用。图甲中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是______。 (2)图乙中线圈所在的位置______（选填“是”或“不是”）平衡位置，图中A、B组成的装置叫______，它的作用是在线圈______（选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。电动机工作时是把电能转化为______。 【答案】(1) 通电线圈 电流方向不同 (2) 是 换向器 刚转过 机械能 【详解】（1）[1][2]电动机的工作原理是磁场对通电导体（或流）有力的作用。图甲中，线圈左右两边框 ab、cd 的受力方向相反，原因是两边电流方向相反。 （2）[1][2][3][4]图乙中，线圈平面与磁感线垂直，这个位置叫做平衡位置（因为此时两边受力大小相等、方向相反且在同一直线上，合力为零）。图中 A、B 组成的部件叫做换向器。它的作用是在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。电动机工作时把电能转化为机械能。 11．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。 12．为了探究电动机为什么会转动，巴桑根据电动机主要构造制作了一台简易电动机（如图甲）。他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，另一端只刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 (1)要想改变线圈的转动方向，巴桑可采用的措施：_______或_______； (2)闭合开关，用手推一下线圈后，如果电动机不转，可能的原因_______； (3)巴桑还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是_______，请在图乙虚线框内画出实验电路图_______。（电动机用符号M表示） 【答案】(1) 改变电流方向 改变磁场方向 (2)接线柱接触不良、磁场不够强、线圈匝数太少，电池电压不够 (3) 滑动变阻器 【详解】（1）要想改变运动方向，应改变线圈在磁场中的受力方向，由左手定则可知应改变电流方向或磁场方向。 （2）线圈不转说明线圈可能不受磁场力，即电路中没有电流，此种原因可能是部分电路断开，一般来说可能是接线柱接触不良造成的；同时因线圈和转轴之间有阻力存在，故还有可能就是，线圈受力，但是磁场力较小，无法带动线圈，导致这种现象的原因有：磁铁的磁性不强、线圈的匝数太少，电池电压不够导致电流较小。 （3）要想控制线圈的转速，可以控制电流的大小，故可以接入滑动变阻器，将滑动变阻器与电机串联即可起到控制电流的作用，据此作图。 🌟思维挑战 13．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。 14．如图是一台简易直流电动机，支架中间是磁铁。将绕制好的线圈置于接通电源的支架上，却不转动，轻推后也无法持续转动，最可能的原因是（    ） A．线圈的磁场力相互平衡，合力为零 B．电源正负极接反，线圈的磁场力反了 C．线圈太粗质量大，磁场力太小，转不动 D．线圈匝数过多，电阻大电流小，没有受到磁场力 【答案】C 【详解】A．当线圈处于平衡位置时（即线圈平面与磁感线垂直），线圈的磁场力相互平衡，合力为零，此时线圈不会转动，轻推一下，线圈越过平衡位置后，由于受到磁场力的作用就可以持续转动，但题目中轻推后也无法持续转动，故A不符合题意； B．电源正负极接反，只会改变线圈的转动方向，而不会导致线圈不转动，故B不符合题意； C．在磁场和电流一定时，磁场力大小与线圈质量无关，但是线圈质量大，惯性就大，磁场力相对较小，就可能使线圈转不动，轻推一下，给线圈一个初始动力，若磁场力还是较小，就无法让线圈持续转动，故C符合题意； D．线圈匝数多电阻大只会让电流变小，磁场力变小，但只要有电流通过线圈，在磁场中就一定会受到磁场力，并非“没有受到磁场力”，故D不符合题意。 故选C。 15．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]线圈的转动速度变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。 16．如图所示是小明用磁体、线圈等器材自制的简易直流电动机。他将磁体的N极朝上，闭合开关、发现线圈开始转动；随后他断开开关，将磁体的S极朝上放在原处，再闭合开关，发现线圈的转动方向与原来相反。请你根据以上实验步骤及现象，写出小明所探究的问题：______。 【答案】通电线圈在磁场中的转动方向与磁场方向的关系 【详解】小明先将磁体N极朝上，闭合开关，线圈转动；之后断开开关，把磁体S极朝上，再闭合开关，线圈转动方向相反。在这个过程中，线圈中的电流方向没有改变，改变的是磁体的磁极方向，即磁场方向，而线圈转动方向随之改变，所以探究的问题是通电线圈在磁场中的转动方向与磁场方向的关系。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $