2. 在跨学科实践课上,小明同学参加了“制作简易直流电动机”的项目学习活动。下面是小明同学参加活动的实践过程,请帮助他完成下列内容。
【项目分析】
电动机的组成部分有哪些,一台简易的直流电动机为什么会转动?
【项目实施】
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。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,如图20-5-2所示。

图20-5-2
(1)小明将线圈漆包线两端的漆全部刮去后,用导电支架托住,放入磁场中,闭合开关,发现线圈不能持续转动,只能在平衡位置附近摆动;线圈处于平衡位置时,线圈平面与磁感线(选填“平行”或“垂直”);为了使线圈能持续转动,正确的刮漆方法应该是和。
A. 两侧全刮
B. 一侧全刮,另一侧刮半周
C. 两侧均刮上半周
D. 一侧刮上半周,一侧刮下半周
(2)线圈转动一周时,只有半周获得了动力,另半周要靠完成转动。
(3)要想改变线圈的转动方向,可采用的措施是、。(写出两点)
(4)要使实验装置能调节电动机转速,还需要增加一个主要器材是。
(5)电动机工作时把转化为机械能。
【展示交流】
小明同学进一步分析制作简易直流电动机实践活动,发现组装直流电动机后,接通电源,出现下表左边所述的现象。同学们经过讨论总结几点原因,请你将右边的故障现象对应的字母填在横线上。

(1)转动较慢,显得很吃力
(2)刚接通电源时,电动机不转,但用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来
(3)电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机才能转动起来
A. 摩擦阻力太大
B. 换向器与电刷接触不良
C. 启动前,线圈刚好处于平衡位置

2.【项目实施】(1)垂直 B C (2)惯性
(3)改变电流方向 改变磁场方向
(4)滑动变阻器 (5)电能
【展示交流】(1)A (2)C (3)B
【解析】【展示交流】(1)因为电动机轴生锈,摩擦力过大,电动机常常转速缓慢或者被卡住,所以对应的故障原因是A。(2)因为线圈处于平衡位置时,线圈中无电流,线圈不受力的作用,用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来,所以对应的故障原因是C。(3)换向器与电刷接触不良,电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机就能转动起来,所以对应的故障原因是B。

【分析】
本题围绕简易直流电动机的制作与原理展开，需结合直流电动机的工作原理、平衡位置特点、换向器的功能、转动方向与转速调节、能量转化及故障排查等知识点解题。解题时，先明确平衡位置的定义（线圈平面与磁感线垂直），再理解换向器可改变线圈电流方向以实现持续转动；转动方向由电流或磁场方向决定，转速与电流大小相关；故障分析需结合现象对应原因（如摩擦力大、平衡位置、接触不良）逐一推导。
【解析】
【项目实施】
(1) 线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线垂直；为使线圈持续转动，需在半周时自动改变线圈电流方向，正确刮漆方法为一侧全刮、另一侧刮半周（B），或两侧均刮上半周（C），这样线圈转过平衡位置时能改变受力方向，持续转动。
(2) 线圈转动一周时，半周受动力，另半周依靠惯性保持运动状态完成转动。
(3) 电动机转动方向与电流方向、磁场方向有关，改变转动方向可通过改变电流方向或改变磁场方向实现。
(4) 调节电动机转速需改变电路电流大小，因此增加滑动变阻器（通过改变电阻调节电流）。
(5) 电动机工作时消耗电能，转化为机械能，能量转化为电能→机械能。
【展示交流】
(1) 转动慢、吃力，是摩擦阻力太大，对应原因A；
(2) 刚接通不转，拨动后转动，是启动前线圈处于平衡位置（此时线圈不受力），对应原因C；
(3) 不转，调电刷压力后转动，是换向器与电刷接触不良，对应原因B。
【答案】
【项目实施】(1)垂直 B C (2)惯性 (3)改变电流方向 改变磁场方向 (4)滑动变阻器 (5)电能
【展示交流】(1)A (2)C (3)B
【知识点】
直流电动机工作原理、换向器作用、电动机故障分析
【点评】
本题为跨学科实践题，结合简易直流电动机制作过程，考查电动机核心知识点，既注重课本原理理解，又强调实践应用，帮助学生将理论与操作结合，深化对电动机工作机制的掌握。
【难度系数】
0.6