3. 在跨学科实践课上,某小组开展了“设计小型自动感应系统”的项目学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助他完成下列内容。
【项目提出】
(1)制作小型电动机；
(2)设计自动感应电路。
【项目实施】
(1)制作小型电动机。
经过课堂学习,我们了解到电动机主要由线圈和磁体组成,图20-5-3甲是直流电动机模型(主要部件见文字说明),图20-5-3乙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,冬冬用手轻轻推了一下线圈,电动机模型开始正常转动。

①电动机工作原理:。
②如果将图20-5-3乙中的永磁体上、下磁极调换一下,线圈转动的方向与原来转动的方向(选填“相同”或“相反”)。
③如图20-5-3乙所示,冬冬换用三节电池供电,发现线圈转速变快了。不改变电源电压,他想在电路中增加一个元件,可以方便地调节线圈转动的速度,结合所学的物理知识,请说出该元件的名称是,并说明跟电动机模型连接的方式:。
(2)设计自动感应电路。
图20-5-3丙是商场的自动感应门,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20-5-3丁是小组同学设计的自动感应电路图,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,吸引衔铁把右边电路接通,电动机开始工作,门自动打开。
【项目拓展】
小组同学进一步研究图20-5-3乙中的电动机模型,测得当电动机两端电压为4.5 V时,通过电动机的电流为0.4 A,则该电动机的电功率为 W。

3.【项目实施】(1)①通电导线在磁场中受力运动
②相反 ③滑动变阻器 串联 (2)开关 有
【项目拓展】1.8
【解析】【项目实施】(1)①电动机的工作原理是通电导线在磁场中受力运动(或通电线圈在磁场中受力而转动)。②如果将题图乙中的永磁体上、下磁极调换一下,电流方向不变,改变磁场方向,线圈转动的方向与原来转动的方向相反。(2)题图丙所示的是商场的自动感应门,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,说明闭合开关接通了电路。题图丁所示的是小组同学设计的自动感应电路,左边电路的感应器相当于一个开关。当有人走近时,左边电路就会接通,电磁继电器中的电磁铁由于有电流通过会具有磁性,吸引衔铁把右边电路接通,电动机开始工作,门自动打开。
【项目拓展】电动机的电功率 P = UI = 4.5 V × 0.4 A = 1.8 W。

【分析】
本题围绕电动机和自动感应电路展开，需掌握电动机的工作原理、转动方向的影响因素、转速调节方法，以及电磁继电器的工作原理和电功率计算。解题时，先明确电动机的核心原理，再分析转动方向与电流、磁场方向的关系，调节转速需改变电路电流，电磁继电器中感应器的作用相当于开关，最后利用电功率公式计算电动机功率。
【解析】
【项目实施】
(1)①电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动（或通电导线在磁场中受力运动）；
②线圈转动方向与电流方向和磁场方向有关，永磁体磁极调换后，磁场方向改变，电流方向不变，因此线圈转动方向与原来相反；
③要调节线圈转动速度，需改变电路中的电流，滑动变阻器可改变电阻从而改变电流，应将滑动变阻器串联在电路中；
(2)自动感应门的感应器控制电路通断，相当于开关；当左边电路接通时，电磁继电器中的电磁铁有电流通过，会产生磁性，吸引衔铁使右边电路接通，电动机工作；
【项目拓展】
电动机的电功率根据公式$P=UI$计算，代入数据得$P=4.5\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A}=1.8\ \mathrm{W}$。
【答案】
【项目实施】(1)①通电导线在磁场中受力运动；②相反；③滑动变阻器；串联；(2)开关；有；【项目拓展】1.8
【知识点】
电动机原理、电磁继电器、电功率计算
【点评】
本题结合跨学科实践，考查电动机、电磁继电器的基础知识点，以及电功率的简单计算，注重知识的应用，难度适中，学生只要掌握相关基础概念即可解答。
【难度系数】
0.6