电动机的三类题

江西  刘诗枫

一、基础题

    例1  在如图1所示的实验中，接通电源后，导体因受力的作用而发生运动，改变电流方向或磁感线方向，则下列说法不正确的是（    ）

图1

    A、在上述实验现象里，是机械能转化为电能

    B、通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向有关

    C、通电导体在磁场中受力的方向跟磁感线方向有关

    D、同时改变电流方向和磁感线方向，通电导体的受力方向不变

解析：本题综合考查了电动机的能量转化、决定通电导体受力方向的因素等知识点。导体通电后运动，消耗的电能转化为机械能，而不是机械能转化为电能；通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁感线方向都有关，当这二者的方向同时改变时，通电导体的受力方向不变，因此B、C、D都正确。

    答案：A

二、新颖题

    例2  用磁体去靠近点亮的台灯的灯泡，会观察到里面的灯丝抖动起来，把磁体拿开，抖动立即消失。你亲自做一下，并与其他同学交流，找到更合理的答案。

    解析：本题联系生活情景考查磁场对电流的作用，很有新意。因为灯丝中有电流通过，磁体靠近时，灯丝会受到磁场力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向都有关系。家用照明电路中的电流是交流电，即电流方向不断改变，所以灯丝所受磁场力的方向也会不断变化，这些方向变化的磁场力使钨丝不停抖动。

三、创新题

例3  如图2所示是小明和小燕同学制作的直流电动机模型。他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连。用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。

图2

（1）该直流电动机模型的工作原理是：___________________。

    （2）通过改变________方向，可以改变线圈的转动方向。

（3）若通电后，小明发现电动机不转，下面是他想到的可能原因，请你帮他看一看，哪些是可能的？

    ①接线柱接触不良；②电池装反了；③线圈与支架之间的摩擦力太大了；④磁铁的极性接反了；⑤磁铁的磁性不够强；⑥电池应该换成新的电池。

（4）经过处理，通电后，小明发现电动机只是转了不到一圈就停下来，请你帮他找出原因，如果要使它连续转动下去，可以怎样改进？

    解析：本题综合考查了电动机的原理、改变转动方向的方法以及电动机故障的分析与排除，很有创意，能力要求较高。（1）该直流电动机模型的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动；（2）通电线圈在磁场中受力的方向跟电流方向和磁感线方向都有关，要改变线圈的转动方向，可以改变电流方向或改变磁感线方向，但不能同时改变两者的方向，否则线圈的转动方向不变；（3）电动机不转的可能原因有多，电流不足、磁体磁性太弱、转子受到的阻力太大、电路的接触不良等都会使电动机不能转动，故可能的原因是①③⑤⑥；（4）电动机停下来不转的原因不是上述的原因引起的，也不是线圈没有受到力的作用，而是因为矩形线圈的两条长边受到的力大小相等、方向相反，使线圈不能持续转动下去，这个位置叫平衡位置。线圈在这个位置应该停止对线圈供电，让它借助自身的惯性转过平衡位置。所以在平衡位置时线圈的一端与支架接触的漆皮不能刮掉，而与支架接触的其他位置的漆皮应该刮掉。

    答案：略

探究发光二极管的导电特性
资料：图a是一种重要的电子元件：晶体二极管，在电路中符号如图b．它是由半导体材料制成的，有两根引线，一根为正极，另一根为负极．有一种常见的二极管在导电时能发光，这种二极管叫做发光二极管（如图c），其电路符号如图d．
二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极．这很像自行车气流从打气筒流向车胎．
小丽和小明认真阅读完资料后，激起他们探究的欲望，决定合作实验验证二极管的这一特殊导电性．

小丽设计出如图1所示的电路．正准备连接电路时，小明提醒她这样的电路有问题，二极管可能会被烧坏，于是他们在电路中串上一滑动变阻器．
（1）闭合开关前，滑片应位于______（选填“a”或“b”）端．

实验发现：
①当电源反接时（如图2），无论怎么移动滑片，电流表都______示数（选填“有”或“无”）．
②当电源正接时（如图3），刚闭合开关，观察发现电流表无示数，二极管也不发光．
他们疑惑了，是不是电路中有断路情况发生？于是他们找来一电压表，当接c、d两根引线时，发现电压表有示数，示数为1.4V，电路无断路情况，此时他们更加疑惑了．
后来，小明无意中移动了滑片，眼尖的小丽发现电压表示数变大，电流表也有示数．对于这个现象他们很兴奋，猜想当电源正接时二极管导电性能是不是与它两端的电压大小有关呢？他们认真完成实验，并将记录的部分数据填入下表．

电压/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
电流/mA	0	0	2.0	4.0	12.0	22.0	32.0	42.0	52.0	60.0

（2）分析①和②现象，可知晶体二极管具有______（填“单”或“双”）向导电的特性；
（3）根据以上实验数据用描点法，在所给的坐标纸上作出这个二极管的U-I图线；
（4）两人发现当二极管两端的正向电压达到1.9V后正常工作，则从表格中收集到的数据以及U-I图线可以看出这种二极管正常工作前后的导电情况有何区别？______；

（5）若电源电压为6V，当电流表示数为12.0mA时，滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω．
（6）使用发出两种色光的二极管，分别指示电动机正反两个转动方向，可以帮助操作人员及时发觉电动机转动方向是否符合需要．为此小丽和小明设计出符合需要的模拟电路．
[实验步骤]（1）接通开关，二极管甲导通，发红光，电动机正转．
（2）调换电池组正、负极，接通开关，二极管乙导通，发绿光，电动机反转．
根据小丽和小明的设计思路，请你将二极管甲填入虚线框内．