10. 先用金属回形针做两个支架，分别与电池的两极连接；再用漆包线绕一个矩形线圈，线圈的两侧各留一段漆包线作为转轴；然后用小刀将一侧转轴上的漆皮全部刮去，将另一侧转轴上的漆皮只刮去半周；最后，把线圈放在支架上，并将蹄形磁体按图示的位置放置。闭合开关，轻推线圈，它就会持续转动起来。
(1)这个线圈能持续转动的原理和电动机一样吗？为什么？
(2)若要调节线圈转速，则应在电路中增加(填写器材名称)。请在虚线框内画出电路图。
(1)这个线圈能持续转动的原理和电动机一样吗？为什么？
(2)若要调节线圈转速，则应在电路中增加(填写器材名称)。请在虚线框内画出电路图。
答案：
(1)一样；两者都是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，且通过特定装置(线圈转轴漆皮处理相当于电动机的换向器)改变线圈中电流方向(或切断电流利用惯性)，使线圈持续转动。
滑动变阻器
(1)一样；两者都是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，且通过特定装置(线圈转轴漆皮处理相当于电动机的换向器)改变线圈中电流方向(或切断电流利用惯性)，使线圈持续转动。
滑动变阻器
解析：
【分析】
先回忆电动机的核心工作原理及换向器的作用，再结合实验中线圈转轴的漆皮处理方式，分析其与电动机换向器的等效性，判断两者转动原理是否一致；对于调节转速，从影响线圈转动速度的因素（电流大小、磁场强弱）入手，确定可通过改变电流大小实现，进而选择合适的器材。
【解析】
(1) 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，且通过换向器在线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向，使线圈能持续转动。
在该实验装置中，线圈一侧转轴漆皮全刮去，另一侧只刮半周：当线圈转到平衡位置时，半周刮漆的转轴会切断电路，线圈依靠惯性继续转动；当转到另一侧通电部分时，线圈再次受力转动。这一漆皮处理的装置相当于电动机的换向器，能使线圈持续转动。因此该线圈持续转动的原理和电动机一样。
(2) 线圈的转动速度与电路中的电流大小有关，改变电流大小可调节转速，滑动变阻器能通过改变接入电路的电阻来改变电流，所以应在电路中增加滑动变阻器。
电路图：将电源、开关、滑动变阻器、线圈支架（连接线圈）串联，电路图如下：
【答案】
(1) 一样；两者都是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，且通过特定装置(线圈转轴漆皮处理相当于电动机的换向器)改变线圈中电流方向(或切断电流利用惯性)，使线圈持续转动。
(2) 滑动变阻器；电路图如上述解析中的图所示。
【知识点】
通电线圈受力转动、电动机换向器、滑动变阻器的应用
【点评】
本题以自制电动机实验为载体，考查对电动机工作原理的理解，需要将实验装置的设计与所学物理知识结合，同时考查影响电动机转速的因素，注重实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
先回忆电动机的核心工作原理及换向器的作用，再结合实验中线圈转轴的漆皮处理方式，分析其与电动机换向器的等效性，判断两者转动原理是否一致；对于调节转速，从影响线圈转动速度的因素（电流大小、磁场强弱）入手，确定可通过改变电流大小实现，进而选择合适的器材。
【解析】
(1) 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，且通过换向器在线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向，使线圈能持续转动。
在该实验装置中，线圈一侧转轴漆皮全刮去，另一侧只刮半周：当线圈转到平衡位置时，半周刮漆的转轴会切断电路，线圈依靠惯性继续转动；当转到另一侧通电部分时，线圈再次受力转动。这一漆皮处理的装置相当于电动机的换向器，能使线圈持续转动。因此该线圈持续转动的原理和电动机一样。
(2) 线圈的转动速度与电路中的电流大小有关，改变电流大小可调节转速，滑动变阻器能通过改变接入电路的电阻来改变电流，所以应在电路中增加滑动变阻器。
电路图：将电源、开关、滑动变阻器、线圈支架（连接线圈）串联，电路图如下：
【答案】
(1) 一样；两者都是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，且通过特定装置(线圈转轴漆皮处理相当于电动机的换向器)改变线圈中电流方向(或切断电流利用惯性)，使线圈持续转动。
(2) 滑动变阻器；电路图如上述解析中的图所示。
【知识点】
通电线圈受力转动、电动机换向器、滑动变阻器的应用
【点评】
本题以自制电动机实验为载体，考查对电动机工作原理的理解，需要将实验装置的设计与所学物理知识结合，同时考查影响电动机转速的因素，注重实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
11. 一台交流电动机的线圈电阻为$12\ \Omega$，工作时通过线圈的电流是$5\ A$，加在它两端的电压是$220\ V$。在$5\ min$内，这台电动机所做的功和产生的热量分别是()。
A.$3.3×10^{5}\ J$，$9×10^{4}\ J$
B.$1.5×10^{4}\ J$，$3.3×10^{5}\ J$
C.$3.3×10^{5}\ J$，$3.3×10^{3}\ J$
D.$1.5×10^{4}\ J$，$1.5×10^{4}\ J$
A.$3.3×10^{5}\ J$，$9×10^{4}\ J$
B.$1.5×10^{4}\ J$，$3.3×10^{5}\ J$
C.$3.3×10^{5}\ J$，$3.3×10^{3}\ J$
D.$1.5×10^{4}\ J$，$1.5×10^{4}\ J$
答案：A
解析：
【分析】
这是一道非纯电阻电路的电功与电热计算问题。首先要明确电动机是非纯电阻用电器，工作时电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，因此电功（总电能）和电热的计算公式不同。解题思路：第一步，先统一时间单位；第二步，利用电功公式$ W=UIt $计算电动机所做的功（消耗的总电能）；第三步，利用焦耳定律$ Q=I^2Rt $计算线圈产生的热量；最后将计算结果与选项对比，选出正确答案。
【解析】
首先统一单位：$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $
1. 计算电动机所做的功（消耗的总电能）：
根据电功公式$ W = UIt $，代入已知量$ U=220\ \mathrm{V} $，$ I=5\ \mathrm{A} $，$ t=300\ \mathrm{s} $，可得：
$ W = 220\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 300\ \mathrm{s} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $
2. 计算线圈产生的热量：
根据焦耳定律$ Q = I^2Rt $，代入已知量$ I=5\ \mathrm{A} $，$ R=12\ \Omega $，$ t=300\ \mathrm{s} $，可得：
$ Q = (5\ \mathrm{A})^2 × 12\ \Omega × 300\ \mathrm{s} = 25 × 12 × 300\ \mathrm{J} = 9 × 10^4\ \mathrm{J} $
对比选项，符合的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
非纯电阻电路电功计算、焦耳定律应用
【点评】
本题重点考查非纯电阻用电器的电功与电热的区别，核心是明确电动机工作时电能的转化情况，不能错误使用纯电阻电路的公式（如$ W=\frac{U^2}{R}t $）计算电功，必须区分总功（电功）和电热的不同计算公式，避免公式混淆。
【难度系数】
0.7
这是一道非纯电阻电路的电功与电热计算问题。首先要明确电动机是非纯电阻用电器，工作时电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，因此电功（总电能）和电热的计算公式不同。解题思路：第一步，先统一时间单位；第二步，利用电功公式$ W=UIt $计算电动机所做的功（消耗的总电能）；第三步，利用焦耳定律$ Q=I^2Rt $计算线圈产生的热量；最后将计算结果与选项对比，选出正确答案。
【解析】
首先统一单位：$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $
1. 计算电动机所做的功（消耗的总电能）：
根据电功公式$ W = UIt $，代入已知量$ U=220\ \mathrm{V} $，$ I=5\ \mathrm{A} $，$ t=300\ \mathrm{s} $，可得：
$ W = 220\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 300\ \mathrm{s} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $
2. 计算线圈产生的热量：
根据焦耳定律$ Q = I^2Rt $，代入已知量$ I=5\ \mathrm{A} $，$ R=12\ \Omega $，$ t=300\ \mathrm{s} $，可得：
$ Q = (5\ \mathrm{A})^2 × 12\ \Omega × 300\ \mathrm{s} = 25 × 12 × 300\ \mathrm{J} = 9 × 10^4\ \mathrm{J} $
对比选项，符合的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
非纯电阻电路电功计算、焦耳定律应用
【点评】
本题重点考查非纯电阻用电器的电功与电热的区别，核心是明确电动机工作时电能的转化情况，不能错误使用纯电阻电路的公式（如$ W=\frac{U^2}{R}t $）计算电功，必须区分总功（电功）和电热的不同计算公式，避免公式混淆。
【难度系数】
0.7