资源简介

第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 跨学科实践：制作简易直流电动机 1
【能力培优练】 6
【链接中考】 14
【重难题型讲解】
题型1 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？
【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。
【典例1-1】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。
【典例1-2】如图所示的简易直流电动机模型，把线圈两端导线的漆按图中方法刮去，一端导线一周的漆全部刮去，另一端导线的漆刮去半周，线圈转动一周时，只在半周内线圈中有电流，但线圈仍然能沿同一方向持续转动，这是因为线圈具有 。
【答案】惯性
【详解】将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，线圈转动一周时，只在半周内线圈中有电流，但线圈仍然能沿同一方向持续转动，这样当线圈转至平衡位置时，由于惯性继续转动。
【典例1-3】图(甲)是直流电动机模型(主要部件见文字说明)，图22(乙)是自制简易电动机模型．现在主要讨论图(乙)简易电动机的制作与操作问题：
（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，刮漆方法见放大图．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，因此这一部位就相当于图(甲)中的 (填某一部件的名称)。
（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 。
【答案】 导电 换向器 将线圈拨转一定角度 增大电源电压 （或换一块磁性更强的磁体） 只改变电流方向 只改变一下磁场方向
【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。
【详解】(1)[1]漆是绝缘体，刮去以后，线圈中就会有电流，只有当线圈中有电流时，线圈才会受力发生转动，所以刮漆的目的是使线圈能够导电。
[2]采用刮漆和使用换向器的目的是相同的，都是为了使线圈能够持续的转动下去，所以这一部位相当于图（甲）中的换向器。
(2)①[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，看线圈能否转动起来。
②[4]电动机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)①[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，可以采取保持磁场方向不变，改变电流方向。
②[6]或者是保持电流方向不变，只改变磁场方向。
跟踪训练1同学在制作简易（直流）电动机的过程中，若要改变电动机的转动方向，可以（ ）
A．将电源的正负极对调 B．改变通电电流的大小
C．换用磁性更强的磁铁 D．增加电动机的线圈匝数
【答案】A
【详解】电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动，其受力的方向与电流方向和磁场方向有关，所以要改变线圈的转动方向，可以改变电流方向，也可以改变磁场方向，A是改变电流方向，符合题意；B、C、D的方案都是使线圈受力大小改变，这只能改变线圈的转动速度，不合题意．
跟踪训练2如图所示是沈老师制作的简易教具。螺丝尖与电源正极相连，下部紧吸在一柱形强磁体上，当一根导线分别与电池的负极和强磁体相碰时，螺丝将发生高速旋转，据此，我们可以判断螺丝是由 (选填“导体”或“绝缘体”)材料制作，运动时此螺丝将 能转化为机械能。
【答案】 导体 电
【详解】[1][2]由题意知当电路中有电流时，螺丝会在柱形强磁体上高速旋转，因此，此装置是利用通电导体在磁场中受力而转动，螺丝是导体材料制成的，运动时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。
跟踪训练3图甲是直流电动机模型，图乙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，刮漆方法见图丙，按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，因此这一部位就相当于图甲中的 （填某一部件的名称）；
(2)通电后线圈能正常转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：
① ；
② 。
【答案】 连续转动 换向器 改变磁场方向 改变电流方向
【分析】电动机是利用了通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，其受力方向与磁场方向和电流方向有关，为了使其连续转动，需要增中换向器。
【详解】(1)[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，目的是使线圈能够连续转动；
[2]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) [3]通电后线圈受力方向与磁场方向和电流方向有关，如要改变转动方向，可采取的做法是：①改变磁场方向；
[4]②改变电流方向。
【能力培优练】
1．小杰同学安装了一台如图所示的直流电动机模型。接通（电池）电源，闭合开关后，发现线圈顺时针方向转动，若要使线圈逆时针方向转动，正确的做法是（　　）
A．减小一节电池 B．同时对调磁铁和电源的两极
C．增加一节电池 D．把电源两极对调
【答案】D
【详解】AC．电动机的工作原理是利用通电线圈在磁场中受力转动。线圈的转动方向和电流方向以及磁场的方向有关，与电压的大小无关，故AC错误；
BD．改变电流方向或者改变磁场方向都可以改变线圈的转动方向，但若电流方向和磁场方向都发生改变，线圈的转动方向是不变的，故B错误，D正确。
故选D。
2．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。
3．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。
4．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．
【答案】D
【详解】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．
5．如图所示是科学实践课中一位同学制作的简易电动机，它由一节一号电池、一段导线和两块金属磁铁组成．安装好后由导线弯成的线圈可以转动起来．该装置的工作原理是 ．
【答案】通电导线在磁场中受到力的作用
【详解】由图可知，接通电路后，通电导线在磁场中受到力的作用，线圈转动起来，因此该装置的工作原理：通电导线在磁场中受到力的作用．
6．如图所示为小玲和小辉同学制作的直流电动机模型．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的全部漆皮，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．闭合开关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 ．
(2)通过改变 的方向，可以改变线圈的转动方向．
(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 ．
【答案】 通电线圈在磁场中受到磁场力的作用 电流(或磁场) 磁体磁性太弱(或电流太小或线圈引线与支架摩擦力太大等)
【详解】(1)直流电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受到磁场力的作用； (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； (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．
7．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）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”）；
（2）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 ，这时可做的有效尝试是 。
【答案】 切断线圈中的电流 电流太小（或者磁场太弱、开始线圈处在平衡位置、摩擦力太大） 增大电流（或者增强磁场、用手推一下线圈使其转过平衡位置、转轴处加润滑油）
【详解】（1）[1]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。
（2）[2][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、摩擦力太大等，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、转轴处加润滑油等。
8．【实验名称】设计小型电动感应系统
【进行实验】
(1)制作小型电动机
经过课堂学习，我们了解到电动机中有线圈和 ，图1是小组同学自制的简易电动机模型电路。闭合开关，发现线圈不转，小明用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动，这是因为 ；
A．轴与金属架接触不良 B．线圈内部断路
C． 线圈正好处于平衡位置
①如果仅将图1中的永磁体上下磁极调换一下，线圈转动方向与原来转动方向 （选填“相同”或“相反”）；
②如图1所示，小明换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。为了便于改变线圈转动速度，在不改变电源电压的情况下，他可以在电路中 （选填“串联”或“并联”）一个 ；
(2)设计电动感应电路
同学们看到商场的电动感应门，当有人走近时，感应器会发出信息，电路接通，电动门开始工作，门自动打开。图2是小组同学设计的电动感应电路，左边电路的感应器相当于一个 （填元件名称），当有人走近时，左边电路就会接通，电磁继电器 （选填“有”或“没有”）磁性，吸引衔铁又把右边电路接通，电动机开始工作，门自动打开。
【答案】(1) 磁体 C 相反 串联 滑动变阻器
(2) 开关 有
【详解】（1）[1]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，所以，电动机中有线圈和磁体。
[2]由题意知，电动机是在用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，说明电动机不转时，正好线圈处于平衡位置，平衡位置是指线圈平面和磁感线垂直的平面，此时上下两边受到平衡力的作用，大小相等，方向相反，在同一直线上，相互抵消，相当于不受力，电动机不会转动，只要越过平衡位置后，两个力不在同一直线上，便可以转动了。故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
①[3]电动机线圈转动方向与磁场方向和电流方向有关，永磁体上下磁极调换一下，改变了磁场方向，而电流方向不变，所以线圈转动的方向与原来转动的方向相反。
②[4][5]如图1所示，换用三节电池供电，说明转速与电流大小有关，电动机线圈受力大小与电流大小有关，想在电路中增加一个元件，可以方便的调节线圈转动的速度，通过滑动变阻器调节接入电路中的电阻，进而改变电路中的电流，需要在电路中串联一个滑动变阻器。
（2）[1][2]当有人走近时，感应器会发出信息，电路接通，电动门开始工作，门自动打开。说明感应器控制电路的通断，相当于电路原件中的开关。当有人走近时，左边电路就会接通，电磁继电器有磁性，吸引衔铁又把右边电路接通。
9．在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中．
（1）应在“a”、“b”之间接入 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）；
（2）如图乙，通电后ab段导线和cd段导线受到的磁场力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力；
（3）图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了 ，该装置能使线圈平面刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
（4）制作直流电动机模型时，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 ．
【答案】 电源 不是 换向器 磁场太弱
【详解】(1)[1]因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入电源；
(2)[2]在乙图中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不是一对平衡力，这是因为这两个力没有作用在一条直线上；
(3)[3]丙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；
(4)[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．
【点睛】本题考查电动机的结构和原理，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，知道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．
10．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）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 ；
（2）可以通过改变 方向，改变线圈的转动方向；（填一种方法）
（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 。
【答案】 切断线圈中的电流 依靠惯性持续转动 电流方向或磁体磁极方向 电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置附近
【详解】（1）[1][2]将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮上半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断电流，依靠线圈的惯性转动下半周，从而保证了线圈持续的转动下去。
（2）[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。
（3）[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附近等，可进行有针对性的尝试，包括换新电池使电流增大，换较强的磁场，或用手助推半周线圈使其转过不通电的位置。
11．如图所示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，刮漆方法见放大图．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，这一部位相当于直流电动机模型中的 ．
（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？（写出两点即可）
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 ．
【答案】 导电 换向器 将线圈转动一定角度 增大电源电压（或换一块磁性更强的磁体） 只改变电流方向 只改变磁场方向
【详解】(1)[1]漆皮不导电，刮去以后，铜丝与铜质弯钩接触的部分会导电，当线圈中有电流时，线圈才会受力发生转动，所以刮漆的目的是使线圈能够导电．
[2]刮漆和使用换向器的目的是相同的，都是使线圈能够持续转动下去，所以这一部位相当于直流电动机模型中的换向器；
(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，所以可以试着将线圈转动一定角度，看其能否转动起来；
[4]电动机不转动的原因还可能是线圈所受力的作用太小，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)[5][6]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的做法．
【链接中考】
1．（2025·山东济南·中考真题）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。
2．（2024·四川绵阳·中考真题）如图所示电路中，导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里，小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转，则下列说法正确的是（　　）
A．c、d分别是电源的负极、正极
B．仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转
C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则导体棒ab向左运动
D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则小磁针N极仍然向下偏转
【答案】B
【详解】A．小磁针的N极向下偏转，说明螺线管正下方为N极，根据安培定则可知电流从上方流入，下方流出，故c、d分别是电源的正极、负极，故A错误；
B，仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，根据安培定则可知螺线管下端为S极，小磁针N极向上偏转，故B正确；
C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，即同时改变了电流方向和磁场方向，导体棒运动方向不发生改变，所以闭合开关后，导体棒ab还向右运动，故C错误；
D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，因为螺线管只改变了电流方向，所以闭合开关，小磁针N极向上偏转，故D错误。
故选B。
3．（2024·广东·中考真题）将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是 （选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 （选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向 。
【答案】 导体 有 相反
【详解】[1]支架A是铜或者铁这些金属制成的，容易导电，是导体。
[2]闭合开关，线圈开始转动，说明磁场对线圈有力的作用，使线圈运动状态发生改变。
[3]当仅仅调换磁体的磁极时，磁场方向改变，使线圈受力方向改变，所以线圈转动方向与原转动方向相反。
4．（2025·湖北武汉·中考真题）如图所示是直流电铃的原理图。衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。
(1)闭合开关，电磁铁A端为 极，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，此时电路中 电流通过，接着弹性片又和螺钉接触，如此往复。
(2)下列装置中和电铃一样也用到了电磁铁的是 （填序号）。
①电磁起重机②小小电动机③电磁继电器
【答案】(1) N 没有
(2)①③
【详解】（1）[1]安培定则内容为：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。标出右边电磁铁中电流方向，如下图所示：
用右手握住电磁铁，使四指指向电流的方向，则大拇指指向A端，所以A端为N极。
[2]当电磁铁吸引衔铁时，弹性片与螺钉分离，此时电路处于断路状态，所以电路中没有电流通过。接着弹性片又和螺钉接触，电路又形成通路，如此往复。
（2）①电磁起重机是利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置，通电时，电磁铁有磁性，能吸引钢铁材料；断电时，电磁铁失去磁性，钢铁材料就会落下，所以电磁起重机用到了电磁铁，故①符合题意；
②电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，没有用到电磁铁，故②不符合题意；
③电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使工作电路闭合；当控制电路断开时，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下复位，使工作电路断开，所以电磁继电器用到了电磁铁，故③符合题意。
故选①③。
5．（2025·江苏南通·中考真题）阅读短文，回答问题。
跨学科实践——制作智能垃圾箱模型
【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。
【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg）
任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。
图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。
电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2
电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20
电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10
【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。
(1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向；
(2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ；
(3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________；
A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大
B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大
C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大
D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg
(4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm ，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s）
(5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。
【答案】(1) 振动 电流
(2) 反思改进 模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等
(3)D
(4) 0.002 2×10
(5) 对传感器进行校准 加装自动分拣或分类识别等功能
【详解】（1）[1]声音是由物体振动产生的，所以雷达发射的超声波是由声源振动产生的。
[2]电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，受到的磁场力的方向与电流的方向和磁场方向有关。所以改变电动机中的电流方向可改变压板运动的方向。
（2）[1][2]根据工作流程图的一般流程，先进行“交流评价”，再根据评价结果进行“反思改进”，所以环节A为反思改进。C处是在交流评价环节，结合“对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价”可知，C 处提出的问题可以是模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等；
（3）A．电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，所以电路中电流是恒定不变的，故A错误；
B．由图乙可知，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，故B错误；
C．电路中电流是恒定不变的，回收垃圾质量越大，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，根据，电压表示数越小，所以电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变小，故C错误；
D．将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V，此时压力传感器受到的压力为
由图乙可知，压力传感器对应的阻值为，所以电路中的电流为
则当电压表示数为6V时，压力传感器的阻值为
由图乙可知，此时压力传感器受到的压力为20N，则可回收物的质量为
故D正确。
故选D。
（4）[1]当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。所以若预设值为0.66H，则超声波传播的距离为
则超声波传播的时间为
所以若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于0.002s时，电动机启动。
[2]“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，所以减速机的输出转速为
设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积，则推拉杆的推力为
压板的重力为
则压板对回收物的压强为
（5）[1]若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是对传感器进行校准，减小误差。
[2]对模型的设计提出的改进措施是：加装自动分拣或分类识别等功能，可以做到垃圾分类回收。第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 跨学科实践：制作简易直流电动机 1
【能力培优练】 4
【链接中考】 9
【重难题型讲解】
题型1 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？
【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。
【典例1-1】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
【典例1-2】如图所示的简易直流电动机模型，把线圈两端导线的漆按图中方法刮去，一端导线一周的漆全部刮去，另一端导线的漆刮去半周，线圈转动一周时，只在半周内线圈中有电流，但线圈仍然能沿同一方向持续转动，这是因为线圈具有 。
【典例1-3】图(甲)是直流电动机模型(主要部件见文字说明)，图22(乙)是自制简易电动机模型．现在主要讨论图(乙)简易电动机的制作与操作问题：
（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，刮漆方法见放大图．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，因此这一部位就相当于图(甲)中的 (填某一部件的名称)。
（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 。
跟踪训练1同学在制作简易（直流）电动机的过程中，若要改变电动机的转动方向，可以（ ）
A．将电源的正负极对调 B．改变通电电流的大小
C．换用磁性更强的磁铁 D．增加电动机的线圈匝数
跟踪训练2如图所示是沈老师制作的简易教具。螺丝尖与电源正极相连，下部紧吸在一柱形强磁体上，当一根导线分别与电池的负极和强磁体相碰时，螺丝将发生高速旋转，据此，我们可以判断螺丝是由 (选填“导体”或“绝缘体”)材料制作，运动时此螺丝将 能转化为机械能。
跟踪训练3图甲是直流电动机模型，图乙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，刮漆方法见图丙，按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，因此这一部位就相当于图甲中的 （填某一部件的名称）；
(2)通电后线圈能正常转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：
① ；
② 。
【能力培优练】
1．小杰同学安装了一台如图所示的直流电动机模型。接通（电池）电源，闭合开关后，发现线圈顺时针方向转动，若要使线圈逆时针方向转动，正确的做法是（　　）
A．减小一节电池 B．同时对调磁铁和电源的两极
C．增加一节电池 D．把电源两极对调
2．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
3．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
4．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．
5．如图所示是科学实践课中一位同学制作的简易电动机，它由一节一号电池、一段导线和两块金属磁铁组成．安装好后由导线弯成的线圈可以转动起来．该装置的工作原理是 ．
6．如图所示为小玲和小辉同学制作的直流电动机模型．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的全部漆皮，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．闭合开关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 ．
(2)通过改变 的方向，可以改变线圈的转动方向．
(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 ．
7．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）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”）；
（2）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 ，这时可做的有效尝试是 。
8．【实验名称】设计小型电动感应系统
【进行实验】
(1)制作小型电动机
经过课堂学习，我们了解到电动机中有线圈和 ，图1是小组同学自制的简易电动机模型电路。闭合开关，发现线圈不转，小明用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动，这是因为 ；
A．轴与金属架接触不良 B．线圈内部断路
C． 线圈正好处于平衡位置
①如果仅将图1中的永磁体上下磁极调换一下，线圈转动方向与原来转动方向 （选填“相同”或“相反”）；
②如图1所示，小明换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。为了便于改变线圈转动速度，在不改变电源电压的情况下，他可以在电路中 （选填“串联”或“并联”）一个 ；
(2)设计电动感应电路
同学们看到商场的电动感应门，当有人走近时，感应器会发出信息，电路接通，电动门开始工作，门自动打开。图2是小组同学设计的电动感应电路，左边电路的感应器相当于一个 （填元件名称），当有人走近时，左边电路就会接通，电磁继电器 （选填“有”或“没有”）磁性，吸引衔铁又把右边电路接通，电动机开始工作，门自动打开。
9．在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中．
（1）应在“a”、“b”之间接入 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）；
（2）如图乙，通电后ab段导线和cd段导线受到的磁场力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力；
（3）图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了 ，该装置能使线圈平面刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
（4）制作直流电动机模型时，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 ．
10．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）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 ；
（2）可以通过改变 方向，改变线圈的转动方向；（填一种方法）
（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 。
11．如图所示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，刮漆方法见放大图．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够 ，这一部位相当于直流电动机模型中的 ．
（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？（写出两点即可）
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 ．
【链接中考】
1．（2025·山东济南·中考真题）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
2．（2024·四川绵阳·中考真题）如图所示电路中，导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里，小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转，则下列说法正确的是（　　）
A．c、d分别是电源的负极、正极
B．仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转
C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则导体棒ab向左运动
D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则小磁针N极仍然向下偏转
3．（2024·广东·中考真题）将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是 （选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 （选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向 。
4．（2025·湖北武汉·中考真题）如图所示是直流电铃的原理图。衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。
(1)闭合开关，电磁铁A端为 极，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，此时电路中 电流通过，接着弹性片又和螺钉接触，如此往复。
(2)下列装置中和电铃一样也用到了电磁铁的是 （填序号）。
①电磁起重机②小小电动机③电磁继电器
5．（2025·江苏南通·中考真题）阅读短文，回答问题。
跨学科实践——制作智能垃圾箱模型
【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。
【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg）
任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。
图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。
电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2
电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20
电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10
【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。
(1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向；
(2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ；
(3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________；
A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大
C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大 D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg
(4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm ，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s）
(5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。

展开更多......

收起↑