16.4安装直流电动机模型
一.选择题
1.(2017?桂林)如图所示用电设备中,内部结构不含电动机的是( )
A.电吹风 B.洗衣机 C.电动自行车 D.电热水壶
2.如图所示,能说明电动机工作原理的是( )
A. B. C. D.
3.如图为直流电动机的基本构造示意图.以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.同时改变磁感线方向和电流方向可以改变线圈转动的方向
4.如图为实验室常用电流表的内部结构图.多匝金属线圈悬置在磁体的两极间,线圈与一根指针相连.当线圈中有电流通过时,它受力转动带动指针偏转,便可显示出电流的大小.下列设备与此工作原理相同的是( )
A.风力发电机 B.电风扇 C.电铃 D.电磁继电器
5.在探究“让线圈转起来的实验中”,小红用钕铁硼磁铁、一节干电池、线圈、金属支架组装了如图所示的装置,用绝缘胶带将支架固定在电池两端,将磁铁放在电池侧壁上,再将线圈一端的绝缘漆全部刮去,另一端的绝缘漆只刮去一半后,放在支架上,线圈即可持续转动,下列说法正确的是( )
A.线圈转动过程中,消耗的电能完全转化为机械能
B.这个装置与发电机的原理相同
C.只改变磁场的方向,线圈的转动方向可以改变
D.只改变电流的方向,线圈的转动方向不会改变
6.如图是电动机的结构示意图,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,它们彼此绝缘,并随线圈一起顺时针转动,M和N是电刷,它们跟铜半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,以下说法正确的是( )
A.不能用石墨材料来制作电刷M、N
B.电流的方向始终由电刷N到电源“+”极
C.对调电源正、负极或对调磁极,线圈将逆时针转动
D.线圈中的电流为直流电
7.现代工具的使用会大大提高工作效率.如图是某品牌充电式电动螺丝刀,直流电动机内通过不同方向的电流,就可以实现正转和反转,即可以实现松螺丝或紧螺丝,调速器又可以实现转速的调节,下面的简易电路符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
8.直流电动机换向器的作用是( )
A.改变线圈的转动方向 B.改变线圈中的电流方向
C.改变磁感线的方向 D.以上作用同时存在
9.要使直流电动机的转速加快,下列采取的措施不可靠是( )
A.增大线圈中的电流
B.更换电压较高的直流电源
C.将磁铁的两极对调
D.再增加一个磁铁,使该磁铁的磁场与原有的磁场方向一致
10.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
11.一个安装符合要求的直流电动机模型,合上开关后,电动机不转,若轻轻推一下转子,电动机马上就转起来,原来不转动的原因是( )
A.线圈平面与磁感线垂直 B.线圈平面与磁感线平行
C.换向器与线圈之间断路 D.磁极失去磁性
12.如图为直流电动机的基本构造示意图.以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
13.如图所示,小明同学做了一个小小直流电动机模型.同学们围着观看线圈的持续转动,一起分享着他的成果.同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法,你认为正确的是( )
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
C.线圈两端(作为转轴)的漆皮在同一侧刮去半周,这样才可持续转动
D.此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
14.如图所示的四个实验中,能反映电动机原理的是( )
A. B. C. D.
15.关于直流电动机,下列说法正确的是( )
A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
B.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流
C.改变电流大小可以改变线圈转动的方向
D.同时改变电流方向和磁场方向可以改变线圈转动方向
16.下列关于电磁现象的说法中,正确的是( )
A.玩具电动车的电动机工作时,将机械能转化为电能
B.发电机是利用电磁感应现象制成的
C.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,可产生感应电流
D.通电导体在磁场中的受力方向只与电流方向有关
17.发电机和电动机的发明使人列步入电器时代,家中所使用的电冰箱、洗衣机等用电器都装配有电动机.下列有关电动机的说法中正确的是( )
①电动机是根据电磁感应现象的原理制成的
②电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成
③电动机工作时把电能转化成机械能
④电动机工作时把机械能主要转化为电能
⑤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运动
⑥电动机只能用直流电供电,电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向.
A.①④⑤ B.①③ C.②③ D.②③⑥
18.(2015?枣庄)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.现要线圈逆时针转动,下列方法中可行的是( )
A.只改变电流大小 B.只改变电流方向
C.对换磁极同时改变电流方向 D.换用磁性更强的磁铁
19.手机已成为现代生活中常用的一种通讯工具.一般的手机都设有利用振动提示人们“来电”的装置.有一种手机提示“来电”是用一个微型电动机带动转轴上的叶片转动,当叶片转动时,电动机也就跟着振动起来,从而又带动手机振动.在图1所示的几种形状的叶片中,你认为能够实现上述振动功能的是( )
A. B. C. D.
20.(2015?茂名)如图所示是手摇发电机模型,下列说法中正确的( )
A.它是利用电磁感应原理发电的
B.它是利用通电导体在磁场中受力原理发电的
C.发电时,线圈在磁场中运动不切割磁感线
D.灯泡发光的亮暗与手摇转盘转动快慢无关
二.填空题
21.(2017?南通)如图所示,用漆包线绕成矩形线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场.
(1)闭合开关,由于磁场对 有力的作用,线圈会转动;线圈在磁场中 (选填“能”或“不能”)持续转动.
(2)将电源和开关换成小量程电流表,缓慢转动线圈,发现电流表的指针左右摆动,说明线圈在磁场中转动时产生了 (选填“直流”或“交流”)电,根据此原理可制成 机.
22.如图所示是一款智能玩具,玩具由圆柱形机身和两个轮子组成,用户可以通过手机蓝牙对它进行控制,并完成前进、转弯、翻滚、跳跃等动作,由此可知其内部结构中有一个 ,它是利用 在磁场中受力运动的原理制成的.
23.如图所示,用漆包线绕成矩形线圈,将线圈两端的导线拉直并用刀将漆全部刮掉,作为转动轴,将线圈放在金属支架上,在它下面放一块小磁体,用纸做一个小风车固定在转动轴上,将装置与小量程电流表相连,使小风车转动,可观察到电流表指针偏转,此过程中 能转化为 能,这一现象最早是由 (选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的;若将电流表换成干电池接入电路,线圈 (选填“能”或“不能”)持续转动.
24.一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 (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.
①电动机是利用 原理制成的.
②要改变线圈的转动方向,可以 (提一个方案即可).
25.如图所示是一个电动机的原理图,该电动机线圈外部供给的是 (填“直流电”、“交流电”,下同),线圈内部的是 .
26.(2016?莱芜)如图为电动机和发电机模型,其中图 (选填“甲”或“乙”)为电动机模型,其工作原理是 .
27.要使直流电动机的线圈持续转动,必须设法使线圈一到 位置,就自动地改变线圈里的 ,能够完成这一任务的装置叫做 .
28.线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时,导线a b所受磁场力的方向 (选填“相同”“相反”),原因是 .
三.实验探究题
29.(2017?株洲)用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁,可组装成一个演示用的简易电动机,组装过程如图甲、乙、丙所示.
(1)乙图中,把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上,若磁铁的N极朝上,S极朝下,则磁化后的铁钉的尖端为 (填“N”或“S”)极,磁铁与铁钉间的吸引力 (填“大于”或“小于”)磁铁的重力.
(2)丙图中,用电线把电池的负极和磁铁连接起来,就有电流通过磁铁和铁钉,通过铁钉的电流方向是 (填“向上”或“向下”),磁铁上的电流由于受到 作用而带动铁钉开始旋转.
(3)这个简易电动机工作时,将电能转化为 能,若它的输入功率为2.0W,效率为60%,则输出功率为 W.
(4)演示时,若要改变铁钉的转动方向,可以改变 方向.电动机转动起来后,电线下端应间歇性地接触磁铁,这样做的好处是(写出一条即可) .(提示:干电池通过的电流不允许长时间超过0.6A;磁铁磁性随温度升高而减弱.)
30.(2017?潍坊)同学们在制作电动机模型时,把一段粗漆包线烧成约3cm×2cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm.然后,用小刀刮两端引线的漆皮.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,线圈下放一块强磁铁,如图所示.给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会不停的转下去.
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,刮线的要求是 (填选项“A”或“B”).
A.两端全刮掉 B.一端全部刮掉,另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中 能转化为 能.
(3)小华组装好实验装置,接通电源后,发现线圈不能转动,写出一条可能造成该现象的原因 .
31.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,碲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 , .
32.研究电动机的工作过程.
(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 .线圈从图示位置再转动 度后线圈将恰好达到平衡位置,并最终停在该位置.
(2)图乙中的线圈可以持续转动,是因为它加装了 ,该装置能在线圈 (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.
(3)图丙所示的电动机模型中,调换模型中器件 (填图中的序号)的放置可以方便改变电动机的转动方向.通电后电动机模型的线圈不转动,用手拔一下,线圈就连续转动起来,则刚才线圈不转动的原因是 .
33.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 .
(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 ;② .(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 (说出一点即可).
34.学习电动机和发电机时,课本上安排了三个活动.
(1)图(甲)是观察磁场对通电线圈的作用的实验装置,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,闭合开关,会观察到线圈将 (能/不能)持续转动,原因是当线圈平面与磁感线 时,线圈受到磁场作用力相互平衡.
(2)图(乙)是自制简易电动机模型.刮漆部位及方法见放大图.按这种方法刮漆,目的是使线圈转到平衡位置时,线圈中 (有/没有)电流,从而能够按原方向持续转动,因此这一部位就相当于直流电动机中的 (填某一部件的名称).通电后线圈能转动,如要加快转动速度,可采取的做法是: (写出一种即可).
(3)将图甲的装置改装成图丙所示的发电机,在风车持续转动时线圈中产生的是 (直流/交流)电.
35.如图所示,使线圈位于两磁极间,线圈通电后:
(1)图甲中电流方向是a→b→c→d,已知cd段导线受到的磁场力方向竖直向下,①请在图丙中用箭头标出ab段导线受到的磁场力方向;②ab、cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动.
(2)当线圈转到乙图的位置时,线圈平面与磁感线方向垂直,电流方向不变,此时ab、cd段导线分别受到的磁场力 (选填“促进线圈沿原方向转动”、“阻碍线圈转动”、“大小相等方向相同”或“大小相等方向相反”).
(3)线圈从甲图转到乙图时,由于惯性,会继续转动到如图丙,此刻ab、cd段导线受到的磁场力 (选填“使线圈原方向转动,实现持续转动”、“使线圈反方向转动,最后静止在乙图位置”、“使线圈反方向转动,最后静止在甲图位置”).
四.解答题
36.如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型:
(1)请写出图中A部件的名称 .
(2)在安装该模型时要按照 的顺序安装.(选填“由外向内“或“由内向外”)
(3)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,其中错误的是 (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
(4)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中实验器材的连接.(要求滑片向右移,电动机转速变慢)
②若开关闭合,线圈不转,用手轻轻一拔,线圈就转动起来,则原来线圈不转的原因是 .
(5)请你举出一种装有电动机的家用电器的名称: .
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.(2017?桂林)如图所示用电设备中,内部结构不含电动机的是( )
A.电吹风 B.洗衣机 C.电动自行车 D.电热水壶
【分析】在生活中,我们常见的生活电路是交流电,在这种电路中使用的电动机是交流电动机,如洗衣机、电冰箱、空调、抽油压机、电扇等电器上的电动机均是;对于生活中的蓄电池所提供的电是直流电,在这种电源下工作的电动机是直流电动机,如电力机车、公交电车、录音机、电动玩具等.
【解答】解:电吹风、洗衣机和电动自行车是利用电动机工作的,电热水壶没有电动机.
故选:D.
【点评】了解生活中常见的直流电和交流电及其对应的用电器是解决该题的关键.
2.如图所示,能说明电动机工作原理的是( )
A. B. C. D.
【分析】电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的.结合图中装置可逐一做出判断.
【解答】解:
A、图中是电磁继电器,是利用电流的磁效应工作的,故A不合题意;
B、图中电磁铁利用了电流的磁效应,不是电动机的原理,故B不合题意;
C、图中导体水平运动切割磁感线,导体中产生感应电流,这是电磁感应现象;它是发电机的原理,不是电动机的原理,故C不符合题意;
D、图中通电导线在磁场中受力而运动,是电动机的工作原理,故D符合题意.
故选D.
【点评】本题考查发电机、电动机、电流的磁效应、电磁铁等的原理,电动机的原理是通电导体在磁场中受力或通电线圈在磁场中受力转动,发电机的原理是电磁感应现象.
3.如图为直流电动机的基本构造示意图.以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.同时改变磁感线方向和电流方向可以改变线圈转动的方向
【分析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关;工作时,消耗电能产生机械能,所以是将电能转化为机械能的过程;且使得线圈持续转动的原因是换向器.
【解答】解:A、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,故A错误;
B、电动机工作过程中,消耗的电能转化为机械能,故B正确;
C、使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的,故C错误;
D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向,故D错误;
故选B.
【点评】知道并理解电动机的原理、受力方向的改变、能量转化等知识点,是一道综合题.
4.如图为实验室常用电流表的内部结构图.多匝金属线圈悬置在磁体的两极间,线圈与一根指针相连.当线圈中有电流通过时,它受力转动带动指针偏转,便可显示出电流的大小.下列设备与此工作原理相同的是( )
A.风力发电机 B.电风扇 C.电铃 D.电磁继电器
【分析】首先利用图示的装置分析出其制成原理,然后再逐个分析选择项中的各电学元件的制成原理,分别与前面分析的结论对应即可得到答案.
【解答】解:通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理:通电线圈在磁场中受力而转动,并且电流越大,线圈受到的力越大,其转动的幅度越大.因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小.
A、发电机是利用电磁感应现象制成的,与电流表的制成原理无关.故A错误.
B、电风扇的主要部件是电动机,电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的理论制成的.故B正确.
C、电铃是利用电流的磁效应制成的,与电流表的制成原理无关.故C错误.
D、电磁继电器是利用电流的磁效应制成的,与电流表的工作原理无关.故D错误.
故选B.
【点评】在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理,如:天平、温度计、电话、电磁继电器、测力计,以及此题中提到的这些设备.针对它们的制成原理的考查,是一个热点题型,需要重点掌握.
5.在探究“让线圈转起来的实验中”,小红用钕铁硼磁铁、一节干电池、线圈、金属支架组装了如图所示的装置,用绝缘胶带将支架固定在电池两端,将磁铁放在电池侧壁上,再将线圈一端的绝缘漆全部刮去,另一端的绝缘漆只刮去一半后,放在支架上,线圈即可持续转动,下列说法正确的是( )
A.线圈转动过程中,消耗的电能完全转化为机械能
B.这个装置与发电机的原理相同
C.只改变磁场的方向,线圈的转动方向可以改变
D.只改变电流的方向,线圈的转动方向不会改变
【分析】(1)据该装置工作时的能量转化分析即可判断;
(2)通电导线在磁场中受力的作用,所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关;
【解答】解:A、线圈转动过程中,消耗电能,产生机械能,但并不是所有的电能都转化成了机械能,故A错误;
B、据上面的分析可知,该线圈通电能动,是电动机的原理实验,故B错误;
C、通电导线在磁场中受力的作用,所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故只改变磁场的方向,线圈的转动方向可以改变,故C正确;
D、通电导线在磁场中受力的作用,所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故只改变电流的方向,线圈的转动方向可以改变,故D错误;
故选C.
【点评】此题考查了该装置的能量转化、电动机的原理、通电导线在磁场中受力的作用的方向的判断等知识点,是一道综合题.
6.如图是电动机的结构示意图,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,它们彼此绝缘,并随线圈一起顺时针转动,M和N是电刷,它们跟铜半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,以下说法正确的是( )
A.不能用石墨材料来制作电刷M、N
B.电流的方向始终由电刷N到电源“+”极
C.对调电源正、负极或对调磁极,线圈将逆时针转动
D.线圈中的电流为直流电
【分析】(1)电刷应用导体来制作,石墨是导体.
(2)电源外部电流的方向是从电源正极经过用电器回到电源的负极.
(3)通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关.
(4)此图有半圆形的换向器,为直流电动机的原理图.
【解答】解:A、电刷跟铜半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,所以电刷应用导体来制作,石墨是导体,故可用石墨做电刷.故A错误.
B、电源外部电流的方向是从电源正极经过用电器回到电源的负极,所以如图直流电动机中电流方向始终由电源“+”极流向电刷N.故B错误.
C、通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关,只改变电流方向或磁场方向导体受力方向改变,所以只对调电源正、负极或对调磁极,线圈转动方向将改为逆时针转动.故C正确.
D、对于直流电动机,即只能用直流电源来供电,所以线圈的外部电流的方向是不变;而电动机能持续的转动下去,即线圈中的电流必须在线圈转过平衡位置后就需要通过换向器改变一次方向,所以线圈中的电流方向是变化的.故D错误.
故选C.
【点评】解本题的关键是掌握电动机的构造和工作原理.
7.现代工具的使用会大大提高工作效率.如图是某品牌充电式电动螺丝刀,直流电动机内通过不同方向的电流,就可以实现正转和反转,即可以实现松螺丝或紧螺丝,调速器又可以实现转速的调节,下面的简易电路符合上述要求的是( )
A. B. C. D.
【分析】要解答本题需抓住:电动机的转速和电流的大小有关,以及电动机的转向和电流的方向有关.
【解答】解:A、使调速器、单刀单掷开关、电动机串联连接,调速器改变电路中的电流,从而改变电动机的转速,但不能改变转动方向,故A错误;
B、使调速器、电动机并联,调速器改变不能改变电动机中的电流,不能改变电动机的转速,也不能改变转动方向,故B错误;
CD、单刀双掷开关与电路和电源连接,起到改变电流的方向来控制电动机的转向;C中的单刀双掷开关不能改变电流方向,D能改变电流方向,故D正确.
故选D.
【点评】本题主要考查学生对改变电动机的转向和转速的方法,以及电路的连接的了解和掌握.
8.直流电动机换向器的作用是( )
A.改变线圈的转动方向 B.改变线圈中的电流方向
C.改变磁感线的方向 D.以上作用同时存在
【分析】要解决此题,需要掌握直流电动机的构造及工作原理.掌握换向器的作用,知道换向器的作用是当线圈刚好转过平衡位置时,自动改变线圈中电流的方向.
【解答】解:直流电动机的换向器的作用是当线圈刚好转过平衡位置时,自动改变线圈中电流的方向,使线圈不停的转动.
故选B.
【点评】此题主要通过考查直流电动机换向器的作用,考查了直流电动机的构造及工作原理.要熟悉电动机的构造及其作用.
9.要使直流电动机的转速加快,下列采取的措施不可靠是( )
A.增大线圈中的电流
B.更换电压较高的直流电源
C.将磁铁的两极对调
D.再增加一个磁铁,使该磁铁的磁场与原有的磁场方向一致
【分析】要解决此题需要掌握电动机转动的快慢与什么因素有关.并且要知道直流电动机的构造和工作过程.
【解答】解:通过电动机线圈的电流越大,电动机转动得越快,所以A措施可行;
增高电压,也可以增大通过电动机的电流,所以B也可行;
将磁铁的磁极对调,只是改变了线圈的受力方向,只能改变电动机的转动方向,所以C不可行;
增加一个磁铁,可以加大线圈的受力,所以D可行;
故选C.
【点评】此题主要考查了电动机的转速与什么因素有关,同时也考查了影响电动机转动方向的因素.
10.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
【分析】(1)知道电动机线圈平面与磁感线方向垂直时,线圈处于平衡位置;
(2)线圈由于具有惯性还会继续转动.
【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.
【点评】本题是关于直流电动机工作原理的基础题,解答本题的关键是掌握直流电动机的工作原理.
11.一个安装符合要求的直流电动机模型,合上开关后,电动机不转,若轻轻推一下转子,电动机马上就转起来,原来不转动的原因是( )
A.线圈平面与磁感线垂直 B.线圈平面与磁感线平行
C.换向器与线圈之间断路 D.磁极失去磁性
【分析】通电线圈在磁场中受力转动,转到平衡位置的时候,线圈两边的受力刚好是一对平衡力.线圈就没有了继续转动的动力.处于静止状态.用手拨动线圈,使线圈偏离平衡位置,受力而转动.
【解答】解:A、线圈平面与磁感线垂直,线圈两边的受力刚好是一对平衡力.线圈就没有了继续转动的动力.处于静止状态.用手拨动线圈,使线圈偏离平衡位置,受力而转动.故A符合题意.
B、线圈平面与磁感线平行,线圈中轴线的左边和右边受力相反,线圈转动.故B不符合题意.
C、换向器与线圈之间断路,当用手拨动线圈,线圈中不会有电流,线圈不会转动.故C不符合题意.
D、若磁极失去磁性,通电线圈不能受到磁场力的作用,不会转动,故D不符合题意.
故选A.
【点评】本题考查的是直流电动机的原理,在学习电动机的过程学生们应该多动手去实际操作练习.
12.(2016?聊城)如图为直流电动机的基本构造示意图.以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
【分析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关;工作时,消耗电能产生机械能,所以是将电能转化为机械能的过程;且使得线圈持续转动的原因是换向器.
【解答】解:A、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,故A错误;
B、电动机工作过程中,消耗的电能大部分转化为机械能,有一部分电能转化成了热能,故B错误;
C、使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的,故C错误;
D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向,故D正确;
故选D.
【点评】知道并理解电动机的原理、受力方向的改变、能量转化等知识点,是一道综合题.
13.如图所示,小明同学做了一个小小直流电动机模型.同学们围着观看线圈的持续转动,一起分享着他的成果.同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法,你认为正确的是( )
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
C.线圈两端(作为转轴)的漆皮在同一侧刮去半周,这样才可持续转动
D.此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
【分析】根据电动机的原理和影响电动机转向的因素选择,电动机能连续转动下去是利用了换向器能在平衡位置改变线圈中的电流方向,及线圈转动的惯性.
【解答】解:电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的.如图所示,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,这样可以做成一个换向器,及时改变线圈中电流的方向,使线圈继续转动下去.
故选:C.
【点评】本题考查了电动机的原理和影响电动机转向的因素.注意在本题中的电动机能连续转动下去的原因一是受到磁场的力的作用,另一个原因是利用惯性转动.
14.如图所示的四个实验中,能反映电动机原理的是( )
A. B. C. D.
【分析】对题目中所有有关电和磁的实验装置的原理逐个分析即可解决.
【解答】解:
A、A图是电动机原理实验图,即通电线圈在磁场中受力的作用,故A正确;
B、B装置将通电导线放在小磁针之上,是用来研究通电导体周围是否存在磁场的实验,即奥斯特的电流磁效应实验,故C错误;
C、C图是电磁感应实验装置,即是发电机的制作原理实验,故C错误;
D、D图是电流周围有磁场的实验装置,故D错误.
故选:A.
【点评】知道发电机、电动机制作原理,并熟悉其对应的实验是解决该题的关键.
15.关于直流电动机,下列说法正确的是( )
A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
B.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流
C.改变电流大小可以改变线圈转动的方向
D.同时改变电流方向和磁场方向可以改变线圈转动方向
【分析】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;通电线圈在磁场中受力转动,将电能转化为机械能.
【解答】解:A、电动机工作过程中,消耗的电能,产生机械能,故是把电能转化为机械能的过程,但不是全部的电能都转化成机械能,有一部分电能转化成了内能,故A错误;
B、电动机工作过程中,线圈也在磁场中做切割磁感线运动,故线圈中也产生感应电流,故B正确;
C、改变电流的方向可以改变线圈受力的方向,即可以改变线圈转动的方向,故C错误;
D、通电导线所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,即同时改变电流方向和磁场方向,线圈转动方向不变,故D错误;
故选B.
【点评】此题主要考查的是学生对电动机原理、能量转化和直流电动机各部分名称的了解和掌握,基础性题目.
16.下列关于电磁现象的说法中,正确的是( )
A.玩具电动车的电动机工作时,将机械能转化为电能
B.发电机是利用电磁感应现象制成的
C.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,可产生感应电流
D.通电导体在磁场中的受力方向只与电流方向有关
【分析】解答本题应掌握:电动机的原理、电磁感应现象的条件、应用及能量的转化方向.
【解答】解:A、电动机工作时将电能转化为机械能,A错误.
B、发电机是利用电磁感应现象制成的,B正确.
C、感应电流的条件为:闭合回路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才能产生感应电流,C错误.
D、通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关,D错误.
故选B.
【点评】在学习物理规律是应在理解的基础上去记忆.
17.发电机和电动机的发明使人列步入电器时代,家中所使用的电冰箱、洗衣机等用电器都装配有电动机.下列有关电动机的说法中正确的是( )
①电动机是根据电磁感应现象的原理制成的
②电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成
③电动机工作时把电能转化成机械能
④电动机工作时把机械能主要转化为电能
⑤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运动
⑥电动机只能用直流电供电,电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向.
A.①④⑤ B.①③ C.②③ D.②③⑥
【分析】(1)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;
(2)电动机工作时把电能转化成机械能;
(3)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.
【解答】解:①②电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的,故①正确,②错误;
③④电动机工作时消耗电能,得到机械能,即把电能转化成机械能,故③正确,④错误;
⑤⑥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,故⑤错误;
实际生活中的电动机多数都是使用交流电的,故⑥错误.
综合分析①③正确.
故选B.
【点评】此题考查我们对于电动机的了解,有些是课本上的知识,有些是生活中的知识;学习物理知识一定要联系实际,联系生活,思考生活中的物理现象是一个很好的习惯.
18.(2015?枣庄)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.现要线圈逆时针转动,下列方法中可行的是( )
A.只改变电流大小 B.只改变电流方向
C.对换磁极同时改变电流方向 D.换用磁性更强的磁铁
【分析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,其转动速度与电流大小和磁场强弱有关;电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关.
【解答】解:
直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,它的转动方向将改变.但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变.
故选B.
【点评】知道电动机转动方向与电流方向、磁场方向的关系以及影响电动机转动速度的因素是本题的解题关键.
19.手机已成为现代生活中常用的一种通讯工具.一般的手机都设有利用振动提示人们“来电”的装置.有一种手机提示“来电”是用一个微型电动机带动转轴上的叶片转动,当叶片转动时,电动机也就跟着振动起来,从而又带动手机振动.在图1所示的几种形状的叶片中,你认为能够实现上述振动功能的是( )
A. B. C. D.
【分析】当叶片的形状不规则时,电机带动它高速转动时,才会产生振动.
【解答】解:叶片对称分布时,转动后转轴是不会振动的.而当其非对称分布时,叶片转动起来后,由于惯性总要向其运动的切线方向飞出,使转轴不断改变位置从而发生振动,并带动手机整体振动.
四个答案中,只有C是不平衡的,电机带动它高速转动时,才会产生振动.
故选C.
【点评】本题考查的知识点,比较简单,属于基础题.
20.(2015?茂名)如图所示是手摇发电机模型,下列说法中正确的( )
A.它是利用电磁感应原理发电的
B.它是利用通电导体在磁场中受力原理发电的
C.发电时,线圈在磁场中运动不切割磁感线
D.灯泡发光的亮暗与手摇转盘转动快慢无关
【分析】发电机的工作原理是电磁感应,即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.
【解答】解:手摇发电机模型在工作时,即当摇动手柄,其内部线圈会做切割磁感线运动,即此时会产生感应电流,即是利用电磁感应原理工作的,摇动手柄,线圈在磁场中转动,即消耗机械能,产生电能.手摇转盘转动越快,则产生的感应电流越大,灯泡越亮.故只有A说法正确.
故选A.
【点评】本题主要考查学生对:发电机原理的了解以及影响感应电流大小的因素,是一道基础题.
二.填空题(共8小题)
21.(2017?南通)如图所示,用漆包线绕成矩形线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场.
(1)闭合开关,由于磁场对 电流 有力的作用,线圈会转动;线圈在磁场中 不能 (选填“能”或“不能”)持续转动.
(2)将电源和开关换成小量程电流表,缓慢转动线圈,发现电流表的指针左右摆动,说明线圈在磁场中转动时产生了 交流 (选填“直流”或“交流”)电,根据此原理可制成 发电 机.
【分析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用,通电线圈要想持续转动,就需要用到换向器.
发电机是根据电磁感应原理制成的,电磁感应现象是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时会产生感应电流.
【解答】解:(1)闭合开关,通电线圈在磁场中能够转动,说明磁场对电流有力的作用,线圈会转动;线圈两端的漆全部刮去,转到平衡位置时,由于电流的方向不能改变,所以不能持续转动.
(2)将电源和开关换成小量程电流表,组成闭合电路,缓慢转动线圈,线圈在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针左右摆动,说明线圈在磁场中转动时产生了感应电流,而且电流方向随时间发生变化,属于交流电,根据此原理可制成发电机.
故答案为:(1)电流;不能;(2)交流;发电.
【点评】本题考查了直流电动机、发电机的工作过程,相对比较简单,属于基础题.
22.(2017?曲靖)如图所示是一款智能玩具,玩具由圆柱形机身和两个轮子组成,用户可以通过手机蓝牙对它进行控制,并完成前进、转弯、翻滚、跳跃等动作,由此可知其内部结构中有一个 电动机 ,它是利用 通电线圈 在磁场中受力运动的原理制成的.
【分析】电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的理制成的.
【解答】解:智能玩具里面有一个电动机,电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的道理制成的.
故答案为:电动机;通电线圈.
【点评】本题考查电动机原理以及应用,是一道基础题.
23.如图所示,用漆包线绕成矩形线圈,将线圈两端的导线拉直并用刀将漆全部刮掉,作为转动轴,将线圈放在金属支架上,在它下面放一块小磁体,用纸做一个小风车固定在转动轴上,将装置与小量程电流表相连,使小风车转动,可观察到电流表指针偏转,此过程中 机械 能转化为 电 能,这一现象最早是由 法拉第 (选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的;若将电流表换成干电池接入电路,线圈 不能 (选填“能”或“不能”)持续转动.
【分析】(1)闭合电路部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流的现象叫做电磁感应;发电机就是根据此原理制成的.
(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,若不改变电流的反向,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;而真正的直流电动机工作时,为了让线圈持续的转动下去,即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向,即改变线圈所受力的反向,使线圈持续的转动下去.
【解答】解:图中线圈、导线和电流表组成闭合电路,线圈处在磁场中,风吹风车带动线圈转动切割磁感线从而产生感应电流,因此电流表指针会发生偏转;与发电机相同,并且将机械能转化为了电能,该现象是电磁感应现象,最早发现该现象的科学家是法拉第;
若将图中电流表换成干电池,则无风吹时,由于通电线圈处在磁场中故而受力转动,但线圈转动至平衡位置因线圈两端的绝缘漆全部刮掉,无法改变线圈中的电流从而不能持续转动下去.
故答案为:机械;电;法拉第;不能.
【点评】此题考查了电磁感应现象的原理、应用及电动机的原理和应用,是一道综合题.
24.一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.
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要改变线圈的转动方向,可以 只对调电源正负极改变电流方向或只对调磁体磁极改变磁场方向 (提一个方案即可).
【分析】(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,若不改变电流的反向,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;而真正的直流电动机工作时,为了让线圈持续的转动下去,即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向,即改变线圈所受力的反向,使线圈持续的转动下去.
(2)电动机有电源,通电后,导体受力运动,将电能转化为机械能.
(3)根据影响线圈转动方向的因素回答.
【解答】解: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;
①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;
②影响线圈的转动方向是电流的方向和磁场的方向.故要使线圈的转动方向发生改变,只要改变其中一个因素即可.
故答案为:半周;①通电线圈在磁场中受力转动;②只对调电源正负极改变电流方向或只对调磁体磁极改变磁场方向.
【点评】本题主要考查学生对:电动机原理和构造的了解和掌握,是一道基础题.
25.如图所示是一个电动机的原理图,该电动机线圈外部供给的是 直流电 (填“直流电”、“交流电”,下同),线圈内部的是 交流电 .
【分析】直流电的电流方向不发生变化,交流电的电流方向变化.
【解答】解:如图电动机的原理图,图中有两个半圆形的换向器,将线圈外的直流电换成线圈内的交流电,故该电动机线圈外部供给的是直流电,线圈内部的电流是交流电.
故答案为:直流电;交流电.
【点评】本题考查发电机和电动机的基础知识,要熟练掌握并理解二者的区别联系.
26.(2016?莱芜)如图为电动机和发电机模型,其中图 乙 (选填“甲”或“乙”)为电动机模型,其工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 .
【分析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力.
【解答】解:图甲没有电源,是发电机的原理图,图乙有电源,是电动机的模型,电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动.
故答案为:乙;通电线圈在磁场中受力转动.
【点评】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,发电机的原理是电磁感应现象,对比记忆.
27.要使直流电动机的线圈持续转动,必须设法使线圈一到 平衡 位置,就自动地改变线圈里的 电流的方向 ,能够完成这一任务的装置叫做 换向器 .
【分析】线圈转过平衡位置以后不能连续转动,是因为线圈越过平衡位置以后,它受到的力要阻碍它的转动.如果线圈在越过平衡位置以后能及时的改变线圈中的电流方向,就可以改变线圈中的受力方向,从而就可以使线圈不停地转动下去了.这是通过换向器实现的;
【解答】解:通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向有关,当线圈刚转过平衡位置时,如果能及时的改变线圈中的电流方向,则线圈的受力方向就会变得相反,线圈就可以不停地转动下去了.实际的电动机是通过换向器来实现这项功能的.
故答案为:平衡;电流的方向;换向器;
【点评】本题考查了换向器的作用,要知道并记住它的作用.
28.(2015?广州校级模拟)线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时,导线a b所受磁场力的方向 相反 (选填“相同”“相反”),原因是 磁场方向不变,电流方向改变 .
【分析】电动机的原理是:通电导线在磁场中受力的作用,其受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,即只要改变一个量,其受力的方向就会改变.根据图示分析流过导线ab的电流方向,即可判断受力方向.
【解答】解:由于电流从电源的正极出发,故图甲中ab的电流方向是由b到a;在图乙中,导线ab中的电流方向是由a到b,与图甲的电流方向相反;
磁场方向不变,导线ab中的电流方向改变,所以导线ab的受力方向改变,图甲中导线ab的受力方向与图乙相反.
故答案为:相反;磁场方向不变,电流方向改变.
【点评】该题考查了通电导线在磁场中受力方向的影响因素,应结合图示细心解决.
三.实验探究题
29.(2017?株洲)用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁,可组装成一个演示用的简易电动机,组装过程如图甲、乙、丙所示.
(1)乙图中,把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上,若磁铁的N极朝上,S极朝下,则磁化后的铁钉的尖端为 N (填“N”或“S”)极,磁铁与铁钉间的吸引力 大于 (填“大于”或“小于”)磁铁的重力.
(2)丙图中,用电线把电池的负极和磁铁连接起来,就有电流通过磁铁和铁钉,通过铁钉的电流方向是 向下 (填“向上”或“向下”),磁铁上的电流由于受到 磁力 作用而带动铁钉开始旋转.
(3)这个简易电动机工作时,将电能转化为 机械 能,若它的输入功率为2.0W,效率为60%,则输出功率为 1.2 W.
(4)演示时,若要改变铁钉的转动方向,可以改变 电流 方向.电动机转动起来后,电线下端应间歇性地接触磁铁,这样做的好处是(写出一条即可) 保护电源 .(提示:干电池通过的电流不允许长时间超过0.6A;磁铁磁性随温度升高而减弱.)
【分析】(1)根据磁极间的相互作用判断分析磁化后的铁钉的尖端的极性;
(2)电源外部,电流从电源正极流向负极;通电导体在磁场中受到磁力作用;
(3)电动机工作时将电能转化为机械能;已知输入功率和效率,直接计算输出功率;
(4)通电导体在磁场中受力的方向与导体中电流的方向和磁场的方向有关;
干电池通过的电流不允许长时间超过0.6A;磁铁磁性随温度升高而减弱.
【解答】解:(1)乙图中,把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上,若磁铁的N极朝上,S极朝下,则磁化后的铁钉根据异名磁极相互吸引可得铁钉的尖端为N极,磁铁与铁钉间的吸引力大于磁铁的重力.
(2)干电池外部,电流从正极流向负极,所以通过铁钉的电流方向是向下的;磁铁上的电流位于磁场中,由于受到磁力作用而转动;
(3)简易电动机工作时,将电能转化为机械能;
输出功率为P输出=P输入×60%=2.0W×60%=1.2W;
(4)通电导体在磁场中转动的方向取决于其在磁场中的受力方向,其受力方向改变则其转动方向就改变;而其受力方向与导体中电流的方向和磁场的方向有关.因此要改变铁钉转动方向可以改变铁钉中的电流方向或磁场方向;
电动机转动起来后,若长时间通电,会损坏电源;另外电流通过磁铁,会产生热量,温度升高,使磁铁的磁性减弱,所以为了保护电源和不减弱磁铁的磁性,应使电线下端应间歇性地接触磁铁.
故答案为:(1)N;大于;(2)向下;磁力;(3)机械;1.2;(4)电流;保护电源.
【点评】本题考查了磁场相互作用、磁场对电流的作用、电动机的能量转化、影响磁场受力方向的因素等知识,涉及的知识较多,但难度不大,熟练应用相关基础知识即可正确解题.
30.(2017?潍坊)同学们在制作电动机模型时,把一段粗漆包线烧成约3cm×2cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm.然后,用小刀刮两端引线的漆皮.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,线圈下放一块强磁铁,如图所示.给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会不停的转下去.
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,刮线的要求是 B (填选项“A”或“B”).
A.两端全刮掉 B.一端全部刮掉,另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中 电 能转化为 机械 能.
(3)小华组装好实验装置,接通电源后,发现线圈不能转动,写出一条可能造成该现象的原因 电源电压较低、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置 .
【分析】(1)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)线圈在转动过程中机电转化为机械能.
(3)线圈不转动的原因可能是无电流、磁场太弱、开始线圈处在平衡位置.
【解答】解:(1)在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向,则为了使线圈能持续转动,采取将线圈一头的绝缘漆刮去,另一头刮去一半的办法来改变通入线圈的电流方向.故选B.
(2)根据电动机的原理知,能转动的原因是通电线圈在磁场中受磁力的作用而转动,线圈在转动过程中消耗电能转化为机械能.
(3)小华组装好实验装置,接通电源后,发现线圈不能转动,可能是电源电压较低、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置.
故答案为:(1)B;(2)电;机械;(3)电源电压较低、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置.
【点评】本题考查了简易电动机的转动原因及改变转向的方法.
31.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,碲形磁体放在线圈周围.
(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)按他们这种方法刮漆,线圈在平衡位置附近时会 切断线圈中的电流 (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 持续转动 .
(3)可以通过改变 电流(或磁场) 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 换新电池使电流增大 , 换用较强的磁场 .
【分析】(1)直流电动机的工作原理是:通电线圈在磁场中受力转动;
(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,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;
(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,因此要从这两方面入手考虑;
(4)线圈不转动的原因可能是无电流、电流太弱、磁场太弱、开始线圈处在平衡位置等.
【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)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,因此可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)通电线圈在磁场中受力而转动;(2)切断线圈中的电流;持续转动;(3)电流(或磁场);(4)换新电池使电流增大;换用较强的磁场.
【点评】本题考查了电动机的结构与原理、工作过程,以及故障判断等,考查较为全面,是我们学习电动机应该全面了解的.
32.研究电动机的工作过程.
(1)电动机的工作原理是磁场对 电流(或通电线圈) 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 电流方向不同 .线圈从图示位置再转动 90 度后线圈将恰好达到平衡位置,并最终停在该位置.
(2)图乙中的线圈可以持续转动,是因为它加装了 换向器 ,该装置能在线圈 刚转过 (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.
(3)图丙所示的电动机模型中,调换模型中器件 ① (填图中的序号)的放置可以方便改变电动机的转动方向.通电后电动机模型的线圈不转动,用手拔一下,线圈就连续转动起来,则刚才线圈不转动的原因是 摩擦力较大 .
【分析】(1)电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用;线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关;当线圈转到平衡位置时,其受力平衡,无法继续转动.
(2)换向器可以改变线圈中电流的方向,使得线圈连续转动下去.
(3)线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关,据此判断.通电线圈在磁场中受力转动,转到平衡位置的时候,线圈两边的受力刚好是一对平衡力.线圈就没有了继续转动的动力.处于静止状态.用手拨动线圈,使线圈偏离平衡位置,受力而转动.
【解答】解:(1)电动机的工作原理是磁场对电流(或通电线圈)有力的作用.
线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关;甲图中,线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反,是因为两侧的电流方向不同.
当线圈从图示位置再转动90度后,线圈将恰好达到平衡位置,此时受力平衡,最终会停在该位置.
(2)乙图中的线圈可以持续转动,是因为它加装了换向器,它能在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向.
(3)①因为线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关,所以丙图所示的电动机模型中,调换器件①的放置,即改变磁场的方向,可方便改变电动机的转动方向.
②卡住和转动后摩擦力是不同的,卡住是静摩擦力,转动后是滑动摩擦力,静摩擦力力可以比滑动摩擦力大;故若线圈的轴与轴架间的摩擦力太大,电动机可能被卡住,即使拨动,由于动摩擦力小于静摩擦力的缘故,也会转动.
故答案为:(1)电流(或通电线圈); 电流方向不同; 90; (2)换向器; 刚转过;(3)①;摩擦力较大.
【点评】此题属于电磁学中比较复杂的题目,考查内容较多,主要考查了电动机的结构特点和工作原理,应仔细观察图示,明确其工作的过程.
33.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).
【分析】(1)电动机是靠通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的,所以要想使线圈在磁场中受力转动,必须先给线圈中通入电流;为了让线圈持续转动下去,可以采用两种方法:一种方法是当线圈转过平衡位置以后,立即停止给它供电;另一种方法是当线圈转过平衡位置以后,立即改变线圈中的电流方向;
(2)电动机不转动的原因有以下几种情况:①启动前线圈刚好处于平衡位置;②线圈中的电流太小或磁场太弱;
(3)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.
【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.
【点评】本题综合考查了电动机的原理、换向器的作用、受力方向与电流方向和磁场方向之间的关系,以及对电动机出现故障情况的分析和解决,考查了学生利用基础知识进行分析问题、解决问题的能力,是一道好题.
34.学习电动机和发电机时,课本上安排了三个活动.
(1)图(甲)是观察磁场对通电线圈的作用的实验装置,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,闭合开关,会观察到线圈将 不能 (能/不能)持续转动,原因是当线圈平面与磁感线 垂直 时,线圈受到磁场作用力相互平衡.
(2)图(乙)是自制简易电动机模型.刮漆部位及方法见放大图.按这种方法刮漆,目的是使线圈转到平衡位置时,线圈中 没有 (有/没有)电流,从而能够按原方向持续转动,因此这一部位就相当于直流电动机中的 换向器 (填某一部件的名称).通电后线圈能转动,如要加快转动速度,可采取的做法是: 增大电流(或增强磁场) (写出一种即可).
(3)将图甲的装置改装成图丙所示的发电机,在风车持续转动时线圈中产生的是 交流 (直流/交流)电.
【分析】(1)直流电动机中的换向器可以在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,改变线圈的受力方向,使线圈持续转动下去.
(2)换向器可以改变线圈中电流的方向,使得线圈连续转动下去;通电线圈在磁场中受力大小与电流大小和磁场强弱有关;
(3)发电机的工作原理是电磁感应,即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.
【解答】解:(1)将线圈两端的漆全部刮去后,没有了换向器,不能改变线圈中的电流方向,就不能改变线圈的受力方向,所以闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动;这个位置物理学中称为平衡位置,它是线圈平面与磁感线垂直的位置.
(2)漆是绝缘体,按图中方法刮漆,线圈转到平衡位置时,线圈中没有电流,线圈由于惯性能够按原方向持续转动,所以此这一部位就相当于直流电动机中的换向器;
通电后线圈中的电流越大,磁场越强,线圈在磁场中受磁力越大,转动越快,所以如要加快转动速度,可采取的做法是:增大电流或增强磁场;
(3)将图甲的装置改装成图丙所示的发电机,线圈旋转时,做切割磁感线运动,产生感应电流,且电流方向发生周期性改变,属于交流电.
故答案为:(1)不能;垂直;(2)没有;换向器;增大电流(或增强磁场);(4)交流.
【点评】本题综合考查了电动机的原理、受力方向与电流方向和磁场方向之间的关系,影响磁力大小的因素以及对电动机出现故障情况的分析和解决,考查了学生利用基础知识进行分析问题、解决问题的能力,是一道好题.
35.如图所示,使线圈位于两磁极间,线圈通电后:
(1)图甲中电流方向是a→b→c→d,已知cd段导线受到的磁场力方向竖直向下,①请在图丙中用箭头标出ab段导线受到的磁场力方向;②ab、cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿 顺时针 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动.
(2)当线圈转到乙图的位置时,线圈平面与磁感线方向垂直,电流方向不变,此时ab、cd段导线分别受到的磁场力 大小相等方向相反 (选填“促进线圈沿原方向转动”、“阻碍线圈转动”、“大小相等方向相同”或“大小相等方向相反”).
(3)线圈从甲图转到乙图时,由于惯性,会继续转动到如图丙,此刻ab、cd段导线受到的磁场力 使线圈反方向转动,最后静止在乙图位置 (选填“使线圈原方向转动,实现持续转动”、“使线圈反方向转动,最后静止在乙图位置”、“使线圈反方向转动,最后静止在甲图位置”).
【分析】(1)电流的方向是:在电源的外部,电流从正极出发,回到负极;当电流方向改变时,导线受磁场力的方向也改变.根据其受力情况判断其转动的方向;
(2)通电线圈在磁场中转动,转到平衡位置的时候,线圈两边的受力刚好是一对平衡力.
(3)当线圈转过平衡位置时,两侧受力的方向相反,会使线圈反方向转动,再次回到平衡位置.
【解答】解:(1)①根据题图中的电流方向;图丙中ab段导线中的电流方向依然是由a到b,磁场方向也没有变化,故所受磁场力的方向和图甲中相同,方向向上.如下图:
②由图可知,ab、cd段导线受到的磁场力方向相反,正好沿图中的虚线轴做顺时针的转动;
(2)通电线圈在磁场中受力而转动,当线圈转到平面与磁感线方向垂直时,线圈受到大小相等、方向相反、作用在同一个线圈上,作用在同一条直线的两个平衡力;
(3)线圈从甲图转到乙图时,由于惯性,会继续转动到如图丙,此刻ab、cd段导线受到的磁场力使线圈反方向转动,最后静止在乙图位置.
故答案为:(1)见上图;顺时针;(2)大小相等方向相反;(3)使线圈反方向转动,最后静止在乙图位置.
【点评】该题考查了通电导线在磁场中受力方向的情况分析,以及电流方向与受力方向的判断等,是一道综合实验题,应细心解决.
四.解答题
36.如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型:
(1)请写出图中A部件的名称 换向器 .
(2)在安装该模型时要按照 由内向外 的顺序安装.(选填“由外向内“或“由内向外”)
(3)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,其中错误的是 D (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
(4)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中实验器材的连接.(要求滑片向右移,电动机转速变慢)
②若开关闭合,线圈不转,用手轻轻一拔,线圈就转动起来,则原来线圈不转的原因是 线圈处在平衡位置 .
(5)请你举出一种装有电动机的家用电器的名称: 豆浆机 .
【分析】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,它的转动方向与磁场方向和电流方向有关;它的转动速度与磁场的强弱和电流的大小有关;有时通电后电动机不转动,其原因主要有以下几个方面:电动机轴因为生锈而被卡住;线路接触不良,电路中无电流;电压电压过低,电路中电流太小;磁铁磁性太弱,磁场对通电线圈的力太小;线圈处于平衡位置,线圈中无电流,线圈不受力的作用.据此分析回答.
【解答】解:(1)图中A部件是:换向器.
(2)在安装该模型时要按照由下而上,由内而外顺序安装.
(3)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,符合题意,D错误;
(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,
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.
(5)电动机在许多家用电器中应用十分广泛,如豆浆机、电风扇等.
故答案为:(1)换向器;(2)由内而外;(3)D;(4)①电路图如图所示;
②线圈处在平衡位置;(5)豆浆机.
【点评】本题是一道关于直流电动机的综合题,在解题时要认真分析,找准每一个空所对应的知识点.