小华在综合实践中自制的简易电动机，如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属
支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁体置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，小华应将（）。


A.只要是闭合回路，线圈就会连续转动
B.电池的正、负极对调一下
C.左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴绝缘漆只刮去上半部分
D.左、右转轴绝缘漆全部刮掉

C

【分析】要使线圈连续转动，需让线圈转过平衡位置时，能自动调整受力状态（类似换向器的作用），即半周有电流受力转动，半周无电流依靠惯性转动，避免线圈在平衡位置来回摆动。若转轴绝缘漆全部刮掉，线圈始终有电流，转到平衡位置后受力会阻碍转动，无法连续转动；若单侧转轴仅半周刮去绝缘漆，就能实现半周通电、半周断电，满足连续转动的条件。
【解析】简易电动机连续转动的核心是模拟换向器的功能，让线圈在转动过程中半周通电受力，半周断电靠惯性维持转动：
选项A：仅形成闭合回路，线圈始终有电流，转到平衡位置时受力反向，会阻碍转动，无法连续转动，错误；
选项B：电池正负极对调仅改变电流方向，仍会在平衡位置受力阻碍，不能实现连续转动，错误；
选项C：左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴仅刮去上半部分，线圈转动时半周通电受力，半周断电靠惯性，可实现连续转动，正确；
选项D：左、右转轴绝缘漆全部刮掉，线圈始终有电流，平衡位置受力反向，无法连续转动，错误。
【答案】C
【知识点】电动机原理、换向器作用
【点评】本题考查简易电动机的工作原理，需结合受力分析理解连续转动的条件，是对电动机原理的实际应用考查，重点在于掌握换向器的作用。
【难度系数】0.5

1. 下图是某同学自制的玩具电动机,一块椭圆形钕磁铁吸在干电池底部,将一段裸露的铜线折成矩形线框,上边与电池正极接触,下边搭接在磁体上,观察到线框顺时针转动,则（）。

A.该过程中机械能转化为电能
B.线框左右两边所受磁场力方向相同
C.若仅调换电池两极,线框将逆时针转动
D.若仅调换磁体两极,线框仍顺时针转动

1题图

1. C

【分析】
本题考查电动机的工作原理，核心是通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向有关，电动机的能量转化为电能转化为机械能。解题时需逐一分析选项，结合受力方向的影响因素判断正误：先明确电动机的能量转化，再分析线框各边的电流方向与受力方向的关系，最后根据电流或磁场方向改变时受力方向的变化判断转动方向。
【解析】
选项A：自制玩具电动机工作时，消耗电能，获得机械能，能量转化是电能转化为机械能，而非机械能转化为电能，故A错误；
选项B：线框左右两边的电流方向相反，磁场方向相同，根据通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关，可知线框左右两边所受磁场力方向相反，故B错误；
选项C：通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关，若仅调换电池两极，线框中的电流方向改变，磁场方向不变，线框所受磁场力方向改变，因此线框将逆时针转动，故C正确；
选项D：通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关，若仅调换磁体两极，磁场方向改变，电流方向不变，线框所受磁场力方向改变，线框将逆时针转动，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
电动机原理、通电导体在磁场中受力、能量转化
【点评】
本题结合自制玩具电动机考查电动机的基础知识点，需掌握通电导体受力方向的影响因素，是对核心概念的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5

2.学习了电动机后,同学们开展了电动机DIY活动。

甲
乙
丙
漆皮
铜线
线圈
轴
线圈
金属支架
磁体
图a
小型电动机
图b
2题图
(1)小刚采取如图a的办法自制电动机,把漆包线绕成$1\ \mathrm{cm} × 2\ \mathrm{cm}$的矩形线圈,线两端各留约$5\ \mathrm{cm}$作为引线从矩形短边引出,即为轴,然后用小刀刮去两条铜线的漆皮,其中一端全部刮去,另一端刮去上半周或下半周,其作用与直流电动机中的作用相似。小刚自制的电动机一开始不转动,可能原因是。
①金属支架与转轴接触不良
②电池正负极接反了
③线圈正好处于平衡位置
④磁体极性倒过来了
⑤线圈质量过大
(2)如图b是小红同学用强磁体、铜丝和干电池自制的简易电动机。此时,铜线框顺时针转动,若小红将强磁体的N、S极对调,则铜线框将(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。

2. (1) 换向器 ①③⑤
(2) 逆时针

【分析】
首先，自制电动机的刮漆皮设计需联系直流电动机的换向器作用：换向器能在线圈转过平衡位置时改变电流方向，使线圈持续转动，本题中刮漆皮的方式（一端全刮、一端刮半周）可实现半周通电受力、半周断电靠惯性转动，与换向器功能相似。分析电动机不转动的原因时，需从电路通断、受力状态、力矩大小等角度判断：接触不良会导致电路断路，无电流则无法转动；线圈在平衡位置时受力平衡，无法转动；线圈质量过大则力矩不足，难以转动；而电池正负极接反、磁体极性倒转仅改变转动方向，不会导致线圈不转。电动机转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，仅改变磁场方向时，转动方向会反向。
【解析】
(1) 直流电动机中，换向器的作用是当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向，保证线圈持续转动。本题中，刮漆皮时一端全部刮去、另一端刮去半周，可让线圈转动半周时通电受力，另外半周断电靠惯性转动，与换向器作用相似。
分析电动机不转动的原因：①金属支架与转轴接触不良，电路断路，线圈无电流，无法受力转动；②电池正负极接反仅改变转动方向，不会导致不转；③线圈处于平衡位置时受力平衡，无法转动；④磁体极性倒转仅改变转动方向，不会导致不转；⑤线圈质量过大，力矩不足，难以转动。因此选①③⑤。
(2) 电动机转动方向与电流方向、磁场方向有关，当电流方向不变，仅对调磁体N、S极（改变磁场方向）时，线圈转动方向反向。原铜线框顺时针转动，对调磁极后将逆时针转动。
【答案】
(1) 换向器；①③⑤ (2) 逆时针
【知识点】
直流电动机原理；换向器作用；电动机转动方向的影响因素
【点评】
本题围绕自制电动机展开，考查换向器的作用、电动机不转的故障分析及转动方向的影响因素，需结合电动机工作原理分析实际问题，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6