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1. 线圈制作。
（1）电动机主要由定子和转子构成。一段粗漆包线绕成3 cm×2 cm的矩形线圈，该线圈作为电动机的。
（2）线圈的匝数对实验有什么影响？
（3）线圈两端的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮半周的原因是什么？
（1）电动机主要由定子和转子构成。一段粗漆包线绕成3 cm×2 cm的矩形线圈，该线圈作为电动机的。
（2）线圈的匝数对实验有什么影响？
（3）线圈两端的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮半周的原因是什么？
答案
解：
（1）转子
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动。
（3）该设计相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
（1）转子
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动。
（3）该设计相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合电动机的相关知识点逐个拆解问题：
1. 明确电动机的结构：定子是固定不动的部分，转子是转动的部分，题目中绕制的矩形线圈是电动机的转动核心部件，对应转子；
2. 分析线圈匝数的影响时，需结合通电导体在磁场中受力的规律：匝数越多，总转动力越大，同时要考虑匝数过多带来的线圈质量增加、转动阻力增大的弊端；
3. 线圈两端漆皮的处理是简易换向设计，目的是让线圈能持续同向转动，需理解半周导通、半周断开的原理，即利用惯性和换向作用实现持续转动。
【解析】
（1）电动机主要由固定不动的定子和转动的转子构成，题目中绕制的矩形线圈是电动机的转动部件，因此作为电动机的转子；
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的总作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动；
（3）线圈两端漆皮的处理相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
【答案】
（1）转子
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动。
（3）该设计相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
【知识点】
电动机的构造、磁场对通电导体的作用、换向器的作用
【点评】
本题围绕电动机线圈的制作与实验设计展开，考查电动机的结构、通电线圈在磁场中受力的规律及简易换向原理，属于初中电磁学的基础考点，需结合实验原理理解各设计的目的，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需结合电动机的相关知识点逐个拆解问题：
1. 明确电动机的结构：定子是固定不动的部分，转子是转动的部分，题目中绕制的矩形线圈是电动机的转动核心部件，对应转子；
2. 分析线圈匝数的影响时，需结合通电导体在磁场中受力的规律：匝数越多，总转动力越大，同时要考虑匝数过多带来的线圈质量增加、转动阻力增大的弊端；
3. 线圈两端漆皮的处理是简易换向设计，目的是让线圈能持续同向转动，需理解半周导通、半周断开的原理，即利用惯性和换向作用实现持续转动。
【解析】
（1）电动机主要由固定不动的定子和转动的转子构成，题目中绕制的矩形线圈是电动机的转动部件，因此作为电动机的转子；
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的总作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动；
（3）线圈两端漆皮的处理相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
【答案】
（1）转子
（2）在线圈所处磁场强弱、通过线圈的电流大小不变的条件下，线圈匝数越多，受到的磁场对通电导体的作用力越大，线圈获得的转动力更充足，更容易顺利启动、持续转动，转速更快；但匝数过多会大幅增加线圈总质量，增大转动阻力，可能导致线圈无法正常转动。
（3）该设计相当于简易换向器：线圈转动过程中，右端刮掉漆皮的半周电路导通，线圈中有电流，在磁场中受到力的作用获得转动力；转到右端未刮漆皮的半周时，电路断开，线圈中无电流，不受磁场力，依靠惯性继续转动半周，从而让线圈可以持续沿同一个方向转动。
【知识点】
电动机的构造、磁场对通电导体的作用、换向器的作用
【点评】
本题围绕电动机线圈的制作与实验设计展开，考查电动机的结构、通电线圈在磁场中受力的规律及简易换向原理，属于初中电磁学的基础考点，需结合实验原理理解各设计的目的，难度适中。
【难度系数】
0.7
2. 装置组装。
（1）支架与电池两极的连接方式有哪些注意事项？支架需要固定在什么位置？
（2）线圈放置在支架上时，需要与下方的强磁体保持怎样的位置关系？
（1）支架与电池两极的连接方式有哪些注意事项？支架需要固定在什么位置？
（2）线圈放置在支架上时，需要与下方的强磁体保持怎样的位置关系？
答案
解：
(1) 连接注意事项：
① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；
② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；
③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。
支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。
(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
(1) 连接注意事项：
① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；
② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；
③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。
支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。
(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
解析
【分析】本题考查简易电动机装置的组装要点，解题时需结合通电线圈在磁场中受力转动的电动机工作原理，从两方面思考：一是支架与电池的连接，要保证电路导通且无短路风险，同时支架位置需满足线圈转动的空间需求；二是线圈与强磁体的位置，要保证线圈处于磁场中且转动不受阻碍，初始位置需利于获得安培力顺利转动。
【解析】(1) 支架与电池两极连接的注意事项：① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
【答案】解：(1) 连接注意事项：① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
【知识点】简易电动机组装、电路连接要点
【点评】本题围绕简易电动机的装置组装展开，考查学生对电动机工作原理的理解及实验操作的注意事项，属于基础实验类题目，需结合实验经验和原理分析作答。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 支架与电池两极连接的注意事项：① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
【答案】解：(1) 连接注意事项：① 需保证支架与电池两极接触良好，避免接触不良造成电路断路；② 两个支架分别接电池的正、负极，不可直接相互导通，防止发生电源短路；③ 连接所用的导线尽量短，减小额外的电阻损耗。支架固定位置：两个支架等高、对称固定在下方强磁体的两侧，支架的高度需保证架在支架上的线圈可以灵活转动，不会和下方的强磁体产生摩擦。(2) 线圈放置在支架上时，和下方强磁体之间要留有很小的空隙，二者不能接触，避免线圈转动时被摩擦阻碍；线圈整体要处于强磁体的磁场覆盖范围内，线圈的初始平面与强磁体的磁感线方向大致垂直，保证线圈通电后可以获得足够的安培力顺利转动。
【知识点】简易电动机组装、电路连接要点
【点评】本题围绕简易电动机的装置组装展开，考查学生对电动机工作原理的理解及实验操作的注意事项，属于基础实验类题目，需结合实验经验和原理分析作答。
【难度系数】0.5
3. 调试运行。
（1）通电后为何需要轻轻推动线圈才能开始转动？
（2）若线圈无法持续转动，可能是哪些环节出现问题？如何排查？
（3）如何调整线圈匝数、转轴摩擦情况，让电动机转动更快？
（1）通电后为何需要轻轻推动线圈才能开始转动？
（2）若线圈无法持续转动，可能是哪些环节出现问题？如何排查？
（3）如何调整线圈匝数、转轴摩擦情况，让电动机转动更快？
答案
解：
（1）若通电后线圈恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直的位置），线圈的两个有效边受到的磁场力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，线圈受力保持静止。轻轻推动线圈，可让线圈偏离平衡位置，此时线圈受力不再平衡，就能开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：
① 电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良。排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况。
② 受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆）。排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
（1）若通电后线圈恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直的位置），线圈的两个有效边受到的磁场力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，线圈受力保持静止。轻轻推动线圈，可让线圈偏离平衡位置，此时线圈受力不再平衡，就能开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：
① 电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良。排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况。
② 受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆）。排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
解析
【分析】
这道题围绕直流电动机的调试展开，需结合直流电动机的工作原理分析三个问题：（1）通电后线圈停在平衡位置时受力平衡，推动后受力不平衡才转动，需明确平衡位置的受力特点；（2）线圈无法持续转动需从电路、磁体、摩擦、换向（绝缘漆刮除）等常见故障排查，对应不同排查方法；（3）电动机转速与磁场力、摩擦有关，需从增加线圈匝数（增大磁场力）、减小摩擦两方面调整。
【解析】
（1）当线圈通电后恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场垂直）时，线圈两个有效边受的磁场力是平衡力，线圈保持静止；轻轻推动线圈使其偏离平衡位置，受力不再平衡，即可开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：①电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良，排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况；②受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆），排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
【答案】
解：
（1）若通电后线圈恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直的位置），线圈的两个有效边受到的磁场力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，线圈受力保持静止。轻轻推动线圈，可让线圈偏离平衡位置，此时线圈受力不再平衡，就能开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：
① 电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良。排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况。
② 受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆）。排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
【知识点】
直流电动机工作原理、电路故障排查、影响电动机转速的因素
【点评】
本题结合直流电动机的实际调试问题，将理论知识与实际操作应用结合，考察学生对电动机工作原理的理解及解决实际问题的能力，是初中物理电磁学部分的典型应用题型。
【难度系数】
0.5
这道题围绕直流电动机的调试展开，需结合直流电动机的工作原理分析三个问题：（1）通电后线圈停在平衡位置时受力平衡，推动后受力不平衡才转动，需明确平衡位置的受力特点；（2）线圈无法持续转动需从电路、磁体、摩擦、换向（绝缘漆刮除）等常见故障排查，对应不同排查方法；（3）电动机转速与磁场力、摩擦有关，需从增加线圈匝数（增大磁场力）、减小摩擦两方面调整。
【解析】
（1）当线圈通电后恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场垂直）时，线圈两个有效边受的磁场力是平衡力，线圈保持静止；轻轻推动线圈使其偏离平衡位置，受力不再平衡，即可开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：①电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良，排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况；②受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆），排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
【答案】
解：
（1）若通电后线圈恰好停在平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直的位置），线圈的两个有效边受到的磁场力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，线圈受力保持静止。轻轻推动线圈，可让线圈偏离平衡位置，此时线圈受力不再平衡，就能开始转动。
（2）可能的问题及对应排查方法：
① 电路故障：电源没电/电压不足、电路断路、线圈引出线与金属支架接触不良。排查：更换新电池确认电源是否正常，将小灯泡串联接入电路，通过小灯泡是否发光判断电路是否导通，逐一检查各接线点、线圈引出线的接触情况。
② 受力相关故障：磁体磁性太弱、转轴处摩擦力过大、线圈两端引出线的绝缘漆刮除方式错误（未仅刮去半周绝缘漆）。排查：更换磁性更强的磁体，观察线圈是否能转动；用手拨动线圈，若转动卡顿则调整转轴支撑的松紧度，打磨转轴接触位置减小摩擦；检查线圈引出线的绝缘漆刮除范围，确认仅半周裸露导电。
（3）在电路电流不变的前提下，适当增加线圈的匝数，可增大线圈受到的总磁场力；同时减小转轴处的摩擦，比如将转轴的支撑部位打磨光滑，调整线圈在支架上的放置松紧，避免线圈与支架卡滞，减小转动阻力，即可让电动机转动更快。
【知识点】
直流电动机工作原理、电路故障排查、影响电动机转速的因素
【点评】
本题结合直流电动机的实际调试问题，将理论知识与实际操作应用结合，考察学生对电动机工作原理的理解及解决实际问题的能力，是初中物理电磁学部分的典型应用题型。
【难度系数】
0.5
