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7 直流电动机里换向器的作用是 （
A.自动改变线圈中的电流方向
B.自动改变线圈的受力方向
C.自动改变线圈的转动方向
D.自动改变磁场方向
A
）A.自动改变线圈中的电流方向
B.自动改变线圈的受力方向
C.自动改变线圈的转动方向
D.自动改变磁场方向
答案
7. A
解析
【分析】
要解答本题，需明确直流电动机的工作原理及换向器的核心作用。首先，直流电动机依靠“通电线圈在磁场中受力转动”的原理工作；当线圈转动到平衡位置（线圈平面与磁场垂直的位置）时，若不改变电流方向，线圈的受力方向会反向，导致无法持续转动。换向器的作用就是在此时自动改变线圈中的电流方向，保证线圈受力方向一致，让线圈持续转动。接下来逐一分析选项：A选项对应换向器的直接作用；B选项中，受力方向由电流和磁场共同决定，换向器不改变磁场，并非直接改变受力；C选项中，转动方向是受力方向改变的结果，不是换向器的直接作用；D选项中，电动机磁场固定，不会自动改变。因此可确定正确选项。
【解析】
1. 原理铺垫：直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。
2. 问题引出：当线圈转动至平衡位置时，若线圈中电流方向不变，线圈两个边的受力会阻碍其继续转动，无法持续工作。
3. 换向器的作用：换向器由两个半铜环组成，安装在转轴上，当线圈转过平衡位置时，它会自动改变线圈中的电流方向，使线圈的受力方向保持一致，从而让线圈持续转动。
4. 选项分析：
A选项：自动改变线圈中的电流方向，符合换向器的作用，正确；
B选项：受力方向由电流方向和磁场方向共同决定，换向器不改变磁场，无法直接改变受力方向，错误；
C选项：转动方向是受力方向改变带来的结果，并非换向器的直接作用，错误；
D选项：直流电动机的磁场由永磁体或电磁铁提供，不会自动改变，错误。
综上，答案为A。
【答案】
A
【知识点】
直流电动机换向器的作用，通电导体在磁场中的受力
【点评】
本题考查直流电动机的基础核心知识点，属于识记类题目，只要准确掌握换向器的功能即可正确作答，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需明确直流电动机的工作原理及换向器的核心作用。首先，直流电动机依靠“通电线圈在磁场中受力转动”的原理工作；当线圈转动到平衡位置（线圈平面与磁场垂直的位置）时，若不改变电流方向，线圈的受力方向会反向，导致无法持续转动。换向器的作用就是在此时自动改变线圈中的电流方向，保证线圈受力方向一致，让线圈持续转动。接下来逐一分析选项：A选项对应换向器的直接作用；B选项中，受力方向由电流和磁场共同决定，换向器不改变磁场，并非直接改变受力；C选项中，转动方向是受力方向改变的结果，不是换向器的直接作用；D选项中，电动机磁场固定，不会自动改变。因此可确定正确选项。
【解析】
1. 原理铺垫：直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。
2. 问题引出：当线圈转动至平衡位置时，若线圈中电流方向不变，线圈两个边的受力会阻碍其继续转动，无法持续工作。
3. 换向器的作用：换向器由两个半铜环组成，安装在转轴上，当线圈转过平衡位置时，它会自动改变线圈中的电流方向，使线圈的受力方向保持一致，从而让线圈持续转动。
4. 选项分析：
A选项：自动改变线圈中的电流方向，符合换向器的作用，正确；
B选项：受力方向由电流方向和磁场方向共同决定，换向器不改变磁场，无法直接改变受力方向，错误；
C选项：转动方向是受力方向改变带来的结果，并非换向器的直接作用，错误；
D选项：直流电动机的磁场由永磁体或电磁铁提供，不会自动改变，错误。
综上，答案为A。
【答案】
A
【知识点】
直流电动机换向器的作用，通电导体在磁场中的受力
【点评】
本题考查直流电动机的基础核心知识点，属于识记类题目，只要准确掌握换向器的功能即可正确作答，难度较低。
【难度系数】
0.7
8 新趋势 跨学科实践 如图甲所示为同学们安装过的直流电动机模型。
(1) 其中①是，②是，③是，④是。(填部件名称)
(2) 请将图乙中的电动机模型、开关S、滑动变阻器及电池串联起来，连接成实验电路。
(3) 小孙、小金、小星各自把安装好的电动机接入电路，闭合开关，线圈均不转。若小孙用手轻轻一推转子，线圈就转动起来，则该线圈不转的原因是；若小金用手轻轻把电刷(铜片)弯曲一下，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是；若小星在原磁体上加一块磁体，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是。
(4) 线圈正常转动后，若要探究线圈的转速是否与电流大小有关，操作方法是；若要探究线圈的旋转方向是否与电流方向有关，操作方法是；若要探究线圈的旋转方向是否与磁场方向有关，操作方法是。
(5) 小孙在实验时，所用的电源电压是6 V且保持不变。偶然中她发现当电动机不转时，用电流表测出此时的电流是0.5 A，当电动机转起来时，电流表的示数是0.1 A，则此电动机线圈的电阻是Ω；转动时消耗的发热功率是W，总功率是W。
(1) 其中①是，②是，③是，④是。(填部件名称)
(2) 请将图乙中的电动机模型、开关S、滑动变阻器及电池串联起来，连接成实验电路。
(3) 小孙、小金、小星各自把安装好的电动机接入电路，闭合开关，线圈均不转。若小孙用手轻轻一推转子，线圈就转动起来，则该线圈不转的原因是；若小金用手轻轻把电刷(铜片)弯曲一下，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是；若小星在原磁体上加一块磁体，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是。
(4) 线圈正常转动后，若要探究线圈的转速是否与电流大小有关，操作方法是；若要探究线圈的旋转方向是否与电流方向有关，操作方法是；若要探究线圈的旋转方向是否与磁场方向有关，操作方法是。
(5) 小孙在实验时，所用的电源电压是6 V且保持不变。偶然中她发现当电动机不转时，用电流表测出此时的电流是0.5 A，当电动机转起来时，电流表的示数是0.1 A，则此电动机线圈的电阻是Ω；转动时消耗的发热功率是W，总功率是W。
答案
8. (1) 蹄形磁体 线圈 电刷 换向器 (2) 如图所示(合理即可)
(3) 开始时线圈处在平衡位置 电刷与换向器接触不良(或摩擦过大) 磁体磁性太弱 (4) 移动滑动变阻器的滑片P 对调电源的两极 对调磁体的两极 (5) 12 0.12 0.6解析
【分析】
本题围绕直流电动机模型展开，分为构造识别、电路连接、故障分析、转速与方向探究、功率计算五个部分。解题思路：（1）根据直流电动机的基本构造，对应识别各部件；（2）连接电路时，将电源、开关、滑动变阻器、电动机依次串联，滑动变阻器采用“一上一下”接线；（3）分析电动机不转的常见原因：线圈在平衡位置、电刷接触不良、磁体磁性弱；（4）探究转速与电流的关系需改变电流大小，探究旋转方向与电流/磁场方向的关系需改变对应方向；（5）电动机不转时为纯电阻电路，用欧姆定律算电阻，转动时用功率公式算发热功率和总功率。
【解析】
（1）直流电动机的构造中，①是提供磁场的蹄形磁体，②是通电转动的线圈，③是与换向器接触导电的电刷，④是改变线圈中电流方向的换向器。
（2）电路连接：将电源正极依次连接电动机、滑动变阻器、开关，最后回到电源负极，滑动变阻器采用“一上一下”接线，连接图如参考答案所示。
（3）闭合开关线圈不转，小孙推转子就转，说明线圈初始处在平衡位置（受力平衡）；小金弯曲电刷就转，说明电刷与换向器接触不良（或摩擦过大）；小星加磁体就转，说明磁体磁性太弱，磁场力不足。
（4）探究转速与电流大小有关，需移动滑动变阻器的滑片P改变电路电流；探究旋转方向与电流方向有关，需对调电源的两极改变电流方向；探究旋转方向与磁场方向有关，需对调磁体的两极改变磁场方向。
（5）电动机不转时为纯电阻电路，线圈电阻$ R=\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω $；转动时，发热功率$ P_{热}=I^2R=(0.1A)^2×12Ω=0.12W $；总功率$ P_{总}=UI=6V×0.1A=0.6W $。
【答案】
(1) 蹄形磁体；线圈；电刷；换向器
(2)
(3) 线圈处在平衡位置；电刷与换向器接触不良(或摩擦过大)；磁体磁性太弱
(4) 移动滑动变阻器的滑片P；对调电源的两极；对调磁体的两极
(5) 12；0.12；0.6
【知识点】
直流电动机构造；电动机故障分析；电动机功率计算
【点评】
本题是直流电动机的综合应用题，涵盖构造识别、电路连接、故障分析、实验探究及功率计算，全面考查学生对电动机相关知识的掌握，需结合电动机原理和电学知识解题。
【难度系数】
0.6
本题围绕直流电动机模型展开，分为构造识别、电路连接、故障分析、转速与方向探究、功率计算五个部分。解题思路：（1）根据直流电动机的基本构造，对应识别各部件；（2）连接电路时，将电源、开关、滑动变阻器、电动机依次串联，滑动变阻器采用“一上一下”接线；（3）分析电动机不转的常见原因：线圈在平衡位置、电刷接触不良、磁体磁性弱；（4）探究转速与电流的关系需改变电流大小，探究旋转方向与电流/磁场方向的关系需改变对应方向；（5）电动机不转时为纯电阻电路，用欧姆定律算电阻，转动时用功率公式算发热功率和总功率。
【解析】
（1）直流电动机的构造中，①是提供磁场的蹄形磁体，②是通电转动的线圈，③是与换向器接触导电的电刷，④是改变线圈中电流方向的换向器。
（2）电路连接：将电源正极依次连接电动机、滑动变阻器、开关，最后回到电源负极，滑动变阻器采用“一上一下”接线，连接图如参考答案所示。
（3）闭合开关线圈不转，小孙推转子就转，说明线圈初始处在平衡位置（受力平衡）；小金弯曲电刷就转，说明电刷与换向器接触不良（或摩擦过大）；小星加磁体就转，说明磁体磁性太弱，磁场力不足。
（4）探究转速与电流大小有关，需移动滑动变阻器的滑片P改变电路电流；探究旋转方向与电流方向有关，需对调电源的两极改变电流方向；探究旋转方向与磁场方向有关，需对调磁体的两极改变磁场方向。
（5）电动机不转时为纯电阻电路，线圈电阻$ R=\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω $；转动时，发热功率$ P_{热}=I^2R=(0.1A)^2×12Ω=0.12W $；总功率$ P_{总}=UI=6V×0.1A=0.6W $。
【答案】
(1) 蹄形磁体；线圈；电刷；换向器
(2)
(3) 线圈处在平衡位置；电刷与换向器接触不良(或摩擦过大)；磁体磁性太弱
(4) 移动滑动变阻器的滑片P；对调电源的两极；对调磁体的两极
(5) 12；0.12；0.6
【知识点】
直流电动机构造；电动机故障分析；电动机功率计算
【点评】
本题是直流电动机的综合应用题，涵盖构造识别、电路连接、故障分析、实验探究及功率计算，全面考查学生对电动机相关知识的掌握，需结合电动机原理和电学知识解题。
【难度系数】
0.6
9 如图所示为小琴做的小电动机。矩形线圈的左端引线漆皮被全部刮掉，右端引线漆皮只刮掉了上半周，小电动机由两节干电池供电。闭合开关，线圈快速稳定转动过程中，若线圈受到磁场的作用力时，线圈中的电流为0.67 A，则线圈快速稳定转动1 min时电路消耗的电能约为（
A.150 J
B.120 J
C.90 J
D.60 J
D
）A.150 J
B.120 J
C.90 J
D.60 J
答案
9. D
解析
【分析】
要解决该问题，需先明确简易电动机的通电特性：线圈引线的刮漆设计使线圈每转动一周仅半周有电流通过，因此1分钟内实际通电时间为总时间的一半；再确定电源电压，结合电能公式计算电路消耗的电能。
【解析】
1. 确定电源电压：两节干电池的总电压 $ U = 1.5\,\mathrm{V} × 2 = 3\,\mathrm{V} $；
2. 确定实际通电时间：由于线圈转动时仅半周有电流，1分钟（$ t = 60\,\mathrm{s} $）内实际通电时间 $ t' = \frac{60\,\mathrm{s}}{2} = 30\,\mathrm{s} $；
3. 计算电路消耗的电能：根据电能公式 $ W = UIt' $，代入数据得 $ W = 3\,\mathrm{V} × 0.67\,\mathrm{A} × 30\,\mathrm{s} \approx 60\,\mathrm{J} $。
【答案】
D
【知识点】
电能计算、电动机原理
【点评】
本题考查简易电动机的电能计算，核心是理解刮漆设计导致的通电时间减半，若忽略该特性直接用总时间计算会得到错误结果，需注意电动机的特殊工作特点。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需先明确简易电动机的通电特性：线圈引线的刮漆设计使线圈每转动一周仅半周有电流通过，因此1分钟内实际通电时间为总时间的一半；再确定电源电压，结合电能公式计算电路消耗的电能。
【解析】
1. 确定电源电压：两节干电池的总电压 $ U = 1.5\,\mathrm{V} × 2 = 3\,\mathrm{V} $；
2. 确定实际通电时间：由于线圈转动时仅半周有电流，1分钟（$ t = 60\,\mathrm{s} $）内实际通电时间 $ t' = \frac{60\,\mathrm{s}}{2} = 30\,\mathrm{s} $；
3. 计算电路消耗的电能：根据电能公式 $ W = UIt' $，代入数据得 $ W = 3\,\mathrm{V} × 0.67\,\mathrm{A} × 30\,\mathrm{s} \approx 60\,\mathrm{J} $。
【答案】
D
【知识点】
电能计算、电动机原理
【点评】
本题考查简易电动机的电能计算，核心是理解刮漆设计导致的通电时间减半，若忽略该特性直接用总时间计算会得到错误结果，需注意电动机的特殊工作特点。
【难度系数】
0.5
