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第3节 电动机及其应用（第2课时）教学设计
——电动机及其应用
【核心概念】物质的运动与相互作用
【内容要求】
1.学习内容：电磁相互作用
2.内容要求：通过实验认识通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向有关。
【教学目标】
1.认识直流电动机的构造，理解电动机的工作原理，了解电动机在生活中的广泛应用。
2.认识通电线圈的转过平衡位置过程中换向器的作用。
3.会装配电动机模型，排除电动机在装配过程中出现的常见故障。
4.培养学生善于将科学知识应用于解决实际问题的能力。
【教学思路】
在复习通电线圈在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关的基础上，深入讨论如何解决通电线圈在越过平衡位置后，能持续转动起来这一关键性的问题，从而逐渐构建电动机模型。通过实际模型或图片、视频，认识直流电动机的构造，理解电动机的工作原理，认识通电线圈的越过平衡位置过程中换向器的作用。通过装配电动机模型，进一步认识电动机的结构和工作原理。在排除电动机在装配过程中出现的常见故障过程中，培养学生实际操作能力和问题解决能力。最后通过调查，了解电动机在生活中的普遍应用。
【教学过程】
【引入】线圈转过平衡位置后，线圈受到阻碍它沿顺时针方向转动的力的作用，使它不能继续转动下去，而是返回到平衡位置。
实验演示：通电线圈在磁场中转动
分析：下图线圈在转动过程中的受力情况。
问题：怎样使线圈在转过平衡位置后继续沿原来的方向转动下去？
【学习主题】电动机
思考：电动机为什么能持续转动呢？
一、直流电动机的结构和工作原理
读图活动，阅读直流电动机的结构。
直流电动机由磁体、线圈、直流电源、换向器（由E、F两个铜质半环组成）和电刷（图中的A、B）构成。
（科学知识：直流电是指电流方向不变的电流。干电池、蓄电池都提供直流电。如果电流方向周期性改变的电流叫做交流电。如家庭电路中的电流。）
【思考与讨论】换向器的作用
结合下图进行分析可知：换向器能使线圈转过平衡位置就能自动改变线圈中的电流方向。
小结：
1.电动机的工作过程：
在换向器的作用下，通电线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈仍然受到使其沿顺时针方向转动的力，这样线圈就可以连续转动了。
2.工作原理：电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的。
3.能量转化：把电能转化为机械能。
二、生活中的电动机
如图3.3-4所示，实际的直流电动机内部有多个线圈，每个线圈都接在一对换向器上，以保证每个线圈都朝同一方向转动。
日常生活中由于电网供电是交流电，所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机是交流电动机。交流电动机也是依靠通电导体在磁场中所受的力来运转的。
【探究实践】装配直流电动机模型
目标：练习安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。
器材：直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。
过程：
1.按图所示，根据电动机模型的实际情况，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。安装时要注意：轴与轴之间的摩擦要尽量小；电刷和换向器的接触松紧度要适当。
2.把直流电动机的模型接入电路，其电路图如图3.3-6所示。在闭合开关前，先弄清电流从哪一个电刷流入电动机线圈。闭合开关，观察电动机线圈的转动方向，把结果记录在表3.3-1中。
3.把电源的两极对调，按步骤2重复一次，观察电动机的转动方向是否改变，把结果记录在表3.3-1中。
4.再把两个磁极位置对调一下，重复实验一次，观察电动机的转动方向是否改变，把观察结果记录在表3.3-1中。
5.在步骤2的基础上，只把两个磁极对调一下，重复实验，把观察结果记录在表3.3-1中。
6.利用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，观察转子转动的快慢，把观察结果记录在表3.3-2中。
【思考与讨论】在装配电动机模型时，有没有发生故障？如何排除故障
三、电动机的应用
电动机被称为现代工业之母，它构造简单、控制方便、效率高、无污染（优点），在交通运输、家用电器、国防设备等现代生产生活中有广泛应用，人类社会的发展离不开电动机。汽车、洗衣机、人造地球卫星等都装有各种功能的电动机。
下表是家用电器中的电动机及其功能：
【课堂总结】
1.说说直流电动机的构造，电动机的工作原理是什么。
2.描述通电线圈的转过平衡位置过程中换向器的作用。
3.电动机在装配过程中出现的常见故障有哪些？如何排除？
【随堂例题】
例1．将矩形线圈放入磁场中处于如图所示的位置，给矩形线圈通电，发现矩形线圈会沿顺时针转动，下列说法正确的是（　　）
A．该装置产生的现象在生活中的应用是发电机
B．将N磁体去除，通电后矩形线圈仍沿顺时针转动
C．此时矩形线圈处于平衡位置
D．电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向也发生改变
【答案】B
【解析】A．由图可知，此装置研究的是通电导体在磁场中受力的作用，应用是电动机，故A错误；
B．将N磁体去除后，通电线圈所处的磁场方向不变，所以通电后矩形线圈仍沿顺时针转动，故B正确；
C．线圈的平衡位置是指线圈平面与磁场垂直的位置，此时两个边的受力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，线圈受力平衡，不会转动。图中线圈平面与磁场平行，不是平衡位置，故C错误；
D．当电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向不改变，因为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，故D错误。
例2．图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（　　）
A．利用电磁感应原理工作
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将电能转化为机械能
D．增大线圈中的电流可改变转动方向
【答案】C
【解析】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．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．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故C正确；
D．线圈转动的方向与电流的方向有关，增大线圈中的电流，只会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受力的方向，故D错误。
例3．在装配直流电动机模型的实验中，小科同学按要求安装了一台如图所示的直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（　　）
A．增加一节电池
B．减少一节电池
C．把电源两极对调
D．同时把电源和磁铁两极对调
【答案】C
【解析】解：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，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，线圈的运动方向是不变的。故ABD不符合题意，C符合题意；
【板书设计】
第3节 电动机及其应用（第2课时）
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共21张PPT)
第3章 电磁及应用
第2节 电动机及其应用（第2课时）
（浙教版）八年级
下
——电动机及其应用
【引入】
线圈转过平衡位置后，线圈受到阻碍它沿顺时针方向转动的力的作用，使它不能继续转动下去，而是返回到平衡位置。
线圈在转动过程中的受力情况分析：
问题：怎样使线圈在转过平衡位置后继续沿原来的方向转动下去？
【学习主题】
电 动 机
思考：电动机为什么能持续转动呢？
一、直流电动机的构造和工作原理
A、B 是电刷，与电源相连，当线圈转动时，两个电刷交替着与半环 E、F 接触。
换向器
两个铜质半环E、F组成，彼此间绝缘。
电刷
转子
转动部分（图中是线圈）。
定子
固定部分（图中是磁体）。
构造
【思考与讨论】换向器的作用是什么？
小知识：直流电是指电流方向不变的电流。干电池、蓄电池都提供直流电。如果电流方向周期性改变的电流叫做交流电。如家庭电路中的电流。
线圈处在受力位置，电流a→b，c→d，ab和cd的受力非平衡，线圈转动。
当线圈旋转900后，换向器切断电路，线圈中无电流，但线圈由于惯性仍会继续转动。
随着线圈的继续转动，换向器改变电流方向，使线圈继续受磁场力按原来的方向转动。
自动改变线圈中电流的方向
【小结】
1.电动机的工作过程：
在换向器的作用下，通电线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈仍然受到使其沿顺时针方向转动的力，这样线圈就可以连续转动了。
2.工作原理：电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的。
3.能量转化：把电能转化为机械能。
二、生活中的电动机
如图3.3-4所示，实际的直流电动机内部有多个线圈，每个线圈都接在一对换向器上，以保证每个线圈都朝同一方向转动。
日常生活中由于电网供电是交流电，所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机是交流电动机。交流电动机也是依靠通电导体在磁场中所受的力来运转的。
【探究实践】装配直流电动机模型
目标：练习安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。
器材：直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。
过程：
1.按图所示，根据电动机模型的实际情况，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。安装时要注意：轴与轴之间的摩擦要尽量小；电刷和换向器的接触松紧度要适当。
2.把直流电动机的模型接入电路，其电路图如图3.3-6所示。在闭合开关前，先弄清电流从哪一个电刷流入电动机线圈。闭合开关，观察电动机线圈的转动方向，把结果记录在表3.3-1中。
3.把电源的两极对调，按步骤2重复一次，观察电动机的转动方向是否改变，把结果记录在表3.3-1中。
4.再把两个磁极位置对调一下，重复实验一次，观察电动机的转动方向是否改变，把观察结果记录在表3.3-1中。
5.在步骤2的基础上，只把两个磁极对调一下，重复实验，把观察结果记录在表3.3-1中。
6.利用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，观察转子转动的快慢，把观察结果记录在表3.3-2中。
【思考与讨论】在装配电动机模型时，有没有发生故障？如何排除故障
三、电动机的应用
电动机的优点：构造简单、控制方便、效率高、无污染，因此应用非常广泛。
【讨论活动】举例说明电动机在日常生活中的应用。
【课堂总结】
1.说说直流电动机的构造，电动机的工作原理是什么。
2.描述通电线圈的转过平衡位置过程中换向器的作用。
3.电动机在装配过程中出现的常见故障有哪些？如何排除？
【随堂巩固】
例1．将矩形线圈放入磁场中处于如图所示的位置，给矩形线圈通电，发现矩形线圈会沿顺时针转动，下列说法正确的是（　　）
A．该装置产生的现象在生活中的应用是发电机
B．将N磁体去除，通电后矩形线圈仍沿顺时针转动
C．此时矩形线圈处于平衡位置
D．电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向也发生改变
【答案】B
【例2】图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（　　）
A．利用电磁感应原理工作
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将电能转化为机械能
D．增大线圈中的电流可改变转动方向
【答案】C
例3．在装配直流电动机模型的实验中，小科同学按要求安装了一台如图所示的直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（　　）
A．增加一节电池
B．减少一节电池
C．把电源两极对调
D．同时把电源和磁铁两极对调
【答案】C
【板书设计】
第3节 电动机及其应用（第2课时）
——电动机及其应用
原理
直流
电动机
构造
应用
模型装配
【布置作业】
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第3节 电动机及其应用（第2课时）同步作业
（教师版）
1．给安装好的直流电动机模型通电，发现电动机不转，若轻推一下线圈就快速转动起来。则开始时不转的原因可能是（　　）
A．磁铁的磁性太弱 B．通过线圈的电流太小
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
【答案】C
【解析】AB．若是磁铁的磁性不强，线圈中的电流太小，即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AB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C符合题意；
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D不符合题意。
2．如图所示，在装配直流电动机模型的实验中，下列操作不能改变电动机转动方向的是（　　）
A．对调电源正负两极
B．对调NS两磁极位置
C．对调CD两接线柱
D．对调电源正负两极和CD两接线柱
【答案】C
【解析】
A．对调电源正负两极，会改变通过电动机的电流方向，根据上述原理，电动机的转动方向会改变，故A不符合题意；
B．对调N、S两磁极位置，会改变电动机所在磁场的方向，电动机的转动方向会改变，故B不符合题意；
C．对调C、D两接线柱，只改变了滑动变阻器的连接方式，不会改变通过电动机的电流方向，电动机的转动方向不会改变，故C符合题意。
D．对调电源正负两极会改变电流方向，对调C、D两接线柱不会改变电流方向，相当于一次改变电流方向，最终电流方向改变，磁场方向未改变，所以电动机的转动方向改变，故D不符合题意。
3．如图是由一节干电池、铜导线和强磁铁组成的简易电动机（线框上端的弯折位置与正极接触，磁铁吸附在电池负极的是S极），放手后从上往下看线圈顺时针转动，为了增大转速，以下操作可以达到目的的是（　　）
A．对调电池正负极位置
B．对调强磁铁南北极位置
C．增加一节干电池
D．减弱磁铁的磁性
【答案】C
【解析】AB、对调电池正负极位置、对调强磁铁南北极位置，改变电流方向和磁场方向，但不能增大转速，故AB不符合题意；
C、增加一节干电池后，电池的总电压会增大（如果两节电池串联）。根据欧姆定律，电压增大时，通过线圈的电流也会增大。电流增大，线圈受到的安培力也会增大，从而导致转速增大，故C正确；
D、减弱磁铁的磁性会导致磁场强度减弱，磁场强度减弱会导致安培力减小，从而使转速减小，故D错误。
4．如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　）
A．电动机转动时将机械能转化为电能
B．线圈由图示位置转动180°时，ab边受力方向改变
C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度
D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变
【答案】B
【解析】A、直流电动机转动时是将电能转化为机械能，而不是将机械能转化为电能，发电机才是将机械能转化为电能，故A错误。
B、当线圈由图示位置转动 180° 时，ab边所处的磁场方向不变，但电流方向会改变，根据左手定则，受力方向会改变，故B正确。
C、对调磁体的磁极，会改变线圈转动的方向，而不是转动速度。改变线圈转动速度的方法通常是改变电枢电压或改变主磁通等，故C错误。
D、电动机工作过程中，由于电刷和换向器的作用，线圈中电流方向是不断变化的，这样才能保证线圈在磁场中受到的转矩方向始终不变，使电动机能连续地旋转，故D错误。
5．2026年春晚舞台上，宇树科技献上全球首次全自主人形机器人武术表演（如图甲）。人形机器人的关节是利用直流无刷电动机进行驱动的，直流无刷电动机的内部结构如图乙所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120°夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）直流无刷电动机能转动，是因为　转子　 （填元件名称）在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。
（2）为驱动如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　D　 。
（3）如图丙为该人形机器人内部的温度控制系统，温度控制模块与大量神经元相连，通过处理输入信息进而控制电加热管，实现机器人体温恒定。从控制系统的角度分析，电加热管参与　操作执行　 功能（填“信息收集”“信息处理”或“操作执行”）。
【答案】（1）转子；（2）D；（3）操作执行。
【解析】（1）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）要让中间磁体顺时针转动起来，则磁体两极的线圈一定不能通电，否则会给磁体一个竖直方向上的力，增大磁体与轴承的压力从而增大阻力，阻碍磁体转动；
侧方向两个电磁铁应该左下方的给一个吸力即N极，右下方的给一个斥力即S极，这样直流无刷电动机顺时针转动并且动力最大，根据安培定则判断电磁铁磁极可知，D中左下靠近磁体一端为N极，右下靠近磁体一端为S极，故D正确、ABC错误。
故选：D。
（3）由图丙可知，信息传入温控模块，温控模块控制电加热管的工作状态，所以电加热管参与操作执行功能。
6．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁（磁性随温度升高而减弱），可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图所示。电流通过磁铁和铁钉，铁钉旋转。
（1）该简易电动机的工作原理是 　通电导体在磁场中受到力的作用　 。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变 　磁场　 的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是 　B　 （填字母）。
A.防止铁钉被磁化 B.防止电流通过时产生过多热量
【答案】（1）转子；（2）D；（3）操作执行。
【解析】（1）该简易电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变磁场的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是防止电流通过时产生过多的热量，故B正确，A错误。故选：B。
7．为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机构造制作了一台简易电动机。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，小明可采用措施是 　AD　 （多选，填序号）。
A．改变电流的方向　　B．提高电源的电压 C．增加线圈的匝数　　D．改变磁场的方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是 　ABD　 （多选，填序号）。
A．磁铁磁性太弱　B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大　D．电池电压太低
（3）为了提高电动机转速，可采取的方法是 　提高电源电压　 ；
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，还需要的主要器材是 　滑动变阻器　 。
【答案】（1）AD；（2）ABD；（3）提高电源电压；（4）滑动变阻器。
【解析】（1）知道通电导线在磁场中所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以要想改变线圈的转动方向，可以改变线圈中电流的方向，也可以改变磁场的方向，故选AD；
（2）线圈不转可能是由于线圈处于平衡位置；线圈不转也说明线圈可能不受磁场力，即电路中没有电流，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。故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。
故选ABD；
（3）通电导线在磁场中受力的作用，所受力的大小与电流的强弱、磁场的强弱有关，故为了提高电动机转速，可采取的方法增大电流或增强磁场，即可以提高线圈两端的电压或改用强磁场做该实验；
（4）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；
8．根据装配直流电动机模型实验，回答下列问题。
（1）电动机原理如图（a）所示，电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去，虚线框中应安装　换向器　 及电刷来实现；
（2）小瑞将直流电动机模型接入电路，闭合开关后，发现电动机不工作。他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始转动。之前电动机不转动的原因可能是　线圈在平衡位置　 ；
（3）小瑞将如图（a）所示的直流电动机模型改装成如图（b）所示，线圈转动方向将　不变　 （选填“改变”或“不变”）。
【答案】（1）换向器；（2）线圈在平衡位置；（3）不变。
【解答】解：（1）在直流电动机中，换向器和电刷的作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够平稳、连续不停地转动下去。
（2）当线圈处于平衡位置时，线圈受到的磁场力形成一对平衡力，此时电动机不会转动。用手轻轻碰一下线圈，使线圈偏离平衡位置，电动机就能转动起来。
（3）图（b）中在电动机模型两侧增加了螺线管、添加了换向器，螺线管通电后会产生磁场，磁场方向不变，电流方向改变，转过平衡位置后受力方向变化，线圈转动方向不变。
9．2024年1月，我国自主研制的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。
（1）该系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力作用下产生推力，给船提供动力。其中电动机的工作原理是　B　 （填序号）；
A．电磁感应 B．通电线圈在磁场中受力转动 C．通电导线周围存在磁场
（2）如图所示，若竖立在船上的旋筒西侧空气流速比东侧快，则旋筒获得的推力方向是　向西　 （填“向西”或“向东”）；
（3）若一艘大型邮轮空载时自重6.18×107N，海水密度ρ＝1.03×103kg/m3，g＝10N/kg。求：
①油轮空载时受到的浮力是多少？
②油轮空载时排开海水的体积是多少？
【答案】（1）B（2）向西
（3）①油轮空载时受到的浮力是6.18×107N；②油轮空载时排开海水的体积是6000m3。
【解析】
（1）电动机的工作原理通电线圈在磁场中受力转动，故B正确；故选：B。
（2）流体中流速越快的位置压强越小。若竖立在船上的旋筒西侧空气流速比东侧快，则旋筒西侧气压小，东侧气压大，则旋筒获得的推力方向是向西。
（3）①油轮空载时漂浮，受到的浮力为；
②根据阿基米德原理知，油轮空载时排开海水的体积为。
10．在安装直流电动机模型的实验中，小科将组装好的电动机模型滑动变阻器、电源、开关串联起来如图所示。
（1）闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是 　C　 （填字母）。
A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了 C．线圈处于平衡位置
（2）若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向 　左　 移动。
（3）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出一种方法 　对调电源的正负极（或对调磁极）　 。
（4）完成以上实验后，小科取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于 　发电　 机。
【答案】（1）C；（2）左；（3）对调电源的正负极（或对调磁极）；（4）发电。
【解答】解：（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动，故选C；
（2）若要电动机转速加快，可以增大电路中的电流，所以应将滑动变阻器的滑片向左移动，减小滑动变阻器的电阻，从而增大电路中的电流；
（3）线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动可以改变电流的方向即对调电源的正负极或改变磁场方向，即对调磁极；
（4）取下电源换接上小灯泡，快速拉动细线，使线圈转动起来，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，小灯泡会发光，这是电磁感应现象，此时模型就相当于发电机。
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第3节 电动机及其应用（第2课时）同步作业
（教师版）
1．给安装好的直流电动机模型通电，发现电动机不转，若轻推一下线圈就快速转动起来。则开始时不转的原因可能是（　　）
A．磁铁的磁性太弱 B．通过线圈的电流太小
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
2．如图所示，在装配直流电动机模型的实验中，下列操作不能改变电动机转动方向的是（　　）
A．对调电源正负两极
B．对调NS两磁极位置
C．对调CD两接线柱
D．对调电源正负两极和CD两接线柱
3．如图是由一节干电池、铜导线和强磁铁组成的简易电动机（线框上端的弯折位置与正极接触，磁铁吸附在电池负极的是S极），放手后从上往下看线圈顺时针转动，为了增大转速，以下操作可以达到目的的是（　　）
A．对调电池正负极位置
B．对调强磁铁南北极位置
C．增加一节干电池
D．减弱磁铁的磁性
4．如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　）
A．电动机转动时将机械能转化为电能
B．线圈由图示位置转动180°时，ab边受力方向改变
C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度
D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变
5．2026年春晚舞台上，宇树科技献上全球首次全自主人形机器人武术表演（如图甲）。人形机器人的关节是利用直流无刷电动机进行驱动的，直流无刷电动机的内部结构如图乙所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120°夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）直流无刷电动机能转动，是因为　 　 （填元件名称）在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。
（2）为驱动如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　 　 。
（3）如图丙为该人形机器人内部的温度控制系统，温度控制模块与大量神经元相连，通过处理输入信息进而控制电加热管，实现机器人体温恒定。从控制系统的角度分析，电加热管参与　 　 功能（填“信息收集”“信息处理”或“操作执行”）。
6．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁（磁性随温度升高而减弱），可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图所示。电流通过磁铁和铁钉，铁钉旋转。
（1）该简易电动机的工作原理是 　 　 。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变 　 　 的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是 　 　 （填字母）。
A.防止铁钉被磁化 B.防止电流通过时产生过多热量
7．为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机构造制作了一台简易电动机。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，小明可采用措施是 　 　 （多选，填序号）。
A．改变电流的方向　　B．提高电源的电压 C．增加线圈的匝数　　D．改变磁场的方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是 　 　 （多选，填序号）。
A．磁铁磁性太弱　B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大　D．电池电压太低
（3）为了提高电动机转速，可采取的方法是 　 　 ；
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，还需要的主要器材是 　 　 。
8．根据装配直流电动机模型实验，回答下列问题。
（1）电动机原理如图（a）所示，电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去，虚线框中应安装　 　 及电刷来实现；
（2）小瑞将直流电动机模型接入电路，闭合开关后，发现电动机不工作。他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始转动。之前电动机不转动的原因可能是　 　 ；
（3）小瑞将如图（a）所示的直流电动机模型改装成如图（b）所示，线圈转动方向将　 　 （选填“改变”或“不变”）。
9．2024年1月，我国自主研制的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。
（1）该系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力作用下产生推力，给船提供动力。其中电动机的工作原理是　 　 （填序号）；
A．电磁感应 B．通电线圈在磁场中受力转动 C．通电导线周围存在磁场
（2）如图所示，若竖立在船上的旋筒西侧空气流速比东侧快，则旋筒获得的推力方向是　 　 （填“向西”或“向东”）；
（3）若一艘大型邮轮空载时自重6.18×107N，海水密度ρ＝1.03×103kg/m3，g＝10N/kg。求：
①油轮空载时受到的浮力是多少？
②油轮空载时排开海水的体积是多少？
10．在安装直流电动机模型的实验中，小科将组装好的电动机模型滑动变阻器、电源、开关串联起来如图所示。
（1）闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是 　 　 （填字母）。
A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了 C．线圈处于平衡位置
（2）若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向 　 　 移动。
（3）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出一种方法 　
　 。
（4）完成以上实验后，小科取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于 　 　 机。
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