D 直流电动机
1．电动机是______能转化为______能的装置。电动机的_____与_______之比叫做电动机的效率。
7．如图所示是一提升重物用的直流电动机的电路图。已知电动机的内阻R机＝0.5Ω，电源电压U＝4V，电压表由于电动机运行中总有_______，所以其效率不可能达到_______%。
2．简单的直流电动机由______和_______两部分组成，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是__________。安装在电动机转轴上用来改变电流方向的装置叫_______，它必须通过______与电源相连接。
3．如图所示，把通电线圈放入永久磁铁的匀强磁场中。问： （1）图（a）中的线圈怎样转动？
（2）图（b）中，由上往下看线圈做顺时针转动，指出磁铁的N、S极。 （3）图（c）中，由上往下看线圈做逆时针转动，标出线圈中电流的方向。
4．如图所示，在磁极两极间有一个线框。在（a）、（b）、（c）三种情况下，线框两条边的受力情况如何？转动情况如何？
5．如图所示是一种转子和定子都有线圈的电动机原理图（换向器未画出），在图示状态，线框转动方向如图中箭头方向。试说明a、b两端，哪一端是电源的正极？哪一端是负极？（在线圈中画出电流方向和线框的受力方向）
6．如图所示是人们早期发明的圆盘电动机，你能说明圆盘不停转动的原理吗？
的示数U＝3V，电流表的示数I＝0.1A，g取10m/s2。求： （1）电动机的输入功率P入。 （2）如果重物质量m＝0.1kg，在t＝3s内匀速上升65cm。那么，这个直流电动机的效率是多少？
8．电动机的输出功率过大时转子可能会停止转动（例如转轴遇到很大阻力时），这种现象通常称为“卡转”或“卡死”。这时电流会很大，甚至会烧毁电动机。试从能量的角度解释这种现象，这时电动机的效率如何？
9．有一台电动机的额定功率为500W，效率为85%，用它直接提升重物，提升的速度为2m/s。它能提起多重的物体？
10．如图所示为一种安装在电动自行车上的电动机，它具有直接驱动、低噪声，无废气、无油污等特点，而且它的能源利用效率也很高。右面的表格列出了该助动车上电动机的主要技术数据。试回答：
（1）它在额定状态下运转，电动机的效率为多大？（2）在上述情况下估计助动车获得的牵引力约为多大？（不计机械等其他损耗）
输入电压U/V 36
输出功率P/W 1000
额定电流I/A ≤30
运行速度v/km·h-1 40
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11．如图所示是一架提升重物的卷扬机的结构图。皮带轮A的半径r1＝10cm，B的半径r2＝40cm，
学生实验
提升货物轴C的半径为r3＝10cm，轮B与轴C是固定在一起的。今要使重1600N的货物以1m/s的速度匀速上升，电动机的转速多大？若电动机效率为80%，则应选用多大功率的电动机？（其他机械损耗不计）
测定直流电动机的效率 1．实验目的
测定在一定电压下工作的直流电动机的效率。 2．实验器材
直流电动机（带长轴，额定电压4.5V）、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、砝码盘（已知质量）、砝码若干、停表、刻度尺、细绳一根、导线若干。 3．实验原理
在右面方框中画出实验电路图。为了测定直流电动机的效率η，必须先测出电动机的输出功率P出和输入功率P入：输出功率P出＝_________，输入功率P入＝________。则直流电动机的效率η＝_______。
由此可知，本实验要测定的物理量是_________________________________。 4．实验步骤（至少测量三次） 5．实验数据记录（表格） 6．实验结论
____________________________________________________。
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本章自测
1．试判断下列说法正确与否。
（1）丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流的磁场和磁场对电流的作用，使人们认识到了电和磁之间有密切的联系。（ ）
（2）磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它起始于N极，终止于S极。（ ）
（3）磁场的基本特性是对处于磁场中的电流有力的作用，这个力的方向跟磁场方向、电流方向有关，可以用左手定则判定。（ ） （4）磁感应强度B的单位是“T”，也可以用“Wb/m2”作单位。（ ）
（5）在匀强磁场中，磁通量的计算式“Φ＝BS”表示：磁通量等于磁感应强度B与平面面积S的乘积。（ ）
2．下列关于电场线和磁感线的说法中，不正确的是（ ）
（A）它们并不是电场或磁场中真实存在的曲线，只是用来形象化描述电场或磁场的一种方法 （B）两块带电平行金属板之间（除边缘部分）的电场线彼此平行且疏密均匀，可以看作匀强电场。在通电螺线管内部（除两端边缘部分）的磁感线互相平行且疏密均匀，也可以看作匀强磁场（C）只有电场线才有起始位置（正电荷或无限远处）和终止位置（负电荷或无限远处）；磁感线都是闭合曲线，没有起始位置和终止位置
（D）单个点电荷电场的电场线都是放射状直线；单个磁极的磁感线从它出来，回到它自己所在的位置进去
3．如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行。为了能使磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（ ） （A）向右飞行的正离子束 （B）向左飞行的正离子束
（C）垂直纸面向外飞行的负离子束 （D）向左飞行的负离子束粒子束
4．如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以同向的电流时（ ）
（A）两环都有向内收缩的趋势 （B）两环都有向外扩张的趋势
（C）内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势 （D）内环有扩张的趋势，外环有收缩的趋势
5．如图所示，在匀强磁场区域内有一个光滑斜面，倾角为θ。在斜面上水平放置一根长为l、质量为m的导线中，通以如图所示方向的电流，通电导线恰好静止。则关于该匀强磁场的磁感应强度B的几种说法中，不可能的是（ ）
（A）B＝mgsinθIl，方向垂直斜面向上 （B）B＝mgsinθ
Il，方向垂直斜面向下
（C）B＝mgIl，方向水平向左 （D）B＝mgtanθ
Il，方向竖直向上
6．均匀U形金属框abcd置于匀强磁场中，它可以绕AP轴转动，如图所示。若导线中电流方向是由P到A，欲使导线平面往纸外转出α角后达到平衡，则磁场方向应是（）。
（A）竖直向下 （B）水平向左 （C）垂直纸面向外 （D）垂直纸面向里 7．引起磁通量发生变化的因素有：（1）_____________；（2）______________；（3）_______________。
8．如图所示，甲、乙两处有一处是电源，另一处是用电器。在中途用小磁针测试，发现P处小磁针N极指向纸外，Q处小磁针N极指向纸里。试判断甲、乙中哪一处是电源？
9．如图所示是一个特制的天平，它的左边是一个置于磁场中的矩形线框，线框的宽度为2cm，共有20匝，右边有一个盛砝码的盘，线框未通电时调节天平平衡。当线框中通以如图所示方向、大小为1.5A电流时，右盘中要增加10g砝码才能继续保持平衡，则线框所在处磁场的磁感应强度为多大？
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10．【小实验】利用地磁场估测磁极远端的磁感应强度
小磁针在只受地磁场作用时，其N极应指向北方，这个方向即地磁场磁感应强度B地的方向。如图所示，如果在东西方向水平面上放一个磁体，在磁体的轴线OO'上，离磁极N较远处的P点放一小磁针，假设没有地磁场存在，小磁针的N极应沿轴线指向右方，这个方向即磁体在该处产生的磁感应强度BP的方向，BP与B地是相互垂直的。
实际上P点既有磁体的磁场，又有地磁场，该处的磁场应是一个合磁场。因此，小磁针将静止在合磁场B合的方向上（设它与B地的夹角为θ）。
由于磁感应强度是一个矢量，它遵循矢量合成的法则，所以，B合即以B地和BP为邻边的平行四边形的对角线，即
BPB＝tanθ 地
BP＝B地tanθ
通常地磁场在水平面上的分量B地是已知的，一般为5×10-5T。于是，可以通过实验来估测磁体远端某一点的磁感应强度的大小。
试用小磁铁（如一些铅笔盒上的）、小磁针（将缝衣针磁化后用细线悬挂着即可）和量角器等来做这个实验，测定离磁极10cm处的磁感应强度。
11．物理学家法拉第在研究电与磁的关系时，曾做过著名的“电磁旋转实验”，如图是实验原理图。这个实验的现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转。这一实验装置实际上就是最早的电动机“模型”。图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D足固定磁铁。图中灰色部分表示汞，下部跟电源连接。请你判断这时A和C将怎样转动（自上向下看是顺时针还是逆时针转动）？
12．如图所示，在扬声器的内部结构图中，接线端a、b加有与声音频率相同的电压。你能说明它的工作原理吗？
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13．【课题研究】酸、碱、盐溶液是导电的
导电的液流在磁场中能不能显示磁场力作用的效果呢？你不妨设计一些实验进行研究分析。例如，细束导电水流在磁场中会不会偏转？两细束导电液流通以同向或反向电流会产生什么现象？通电的溶液会不会在磁场作用下旋转？通电的液面在磁场中会不会不再呈水平？等等。先作出假设．然后选择器材设计实验，写出实验报告或小论文。
14．人类对磁场的利用很多。例如，利用磁场进行电能和机械能的相互转变，人们制造出发电机、电动机；利用磁性材料的磁化和退磁，人们广泛使用了磁卡、磁盘、磁带；地磁场能为我们导航、寻矿等；在日常生活中，利用磁场也给我们带来了很大的方便。请你关注一下周围的生活环境，有哪些地方可以应用磁性使生活更方便。写出你的创意，并画出简单的设计示意图。
