题目
| 如图，是农村建房用的塔吊，用此塔吊可将砖等重物方便地运送楼上。如果用质量为30kg独轮车装砖块，一次可吊运270kg的砖块30s匀速运动到三楼，每层楼高3m，它使用的“380V 3KW”电动机。设一切摩擦不计，吊钩质量不计。回答以下问题： |
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（1）直流电动机的工作原理是 。
（2）电动机外轮上装有电磁闸，电磁闸上的电磁铁在电动机通电转动时同时通电产生磁性，使电磁闸闸鼓放开；电动机不通电不转动时电磁铁不通电失去磁性，闸鼓在强弹簧作用下张紧，闸鼓抱紧电动机外轮，使电动机立即停止转动，其作用是 。
（3）试求塔吊一次做的有用功、总功、有用功率及整个塔吊的机械效率，并说明机械效率较低的原因（只说一点即可）。 |
题型：计算题难度：偏难来源：河北省模拟题
所属题型：计算题
试题难度系数：偏难
答案
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解：（1）通电线圈在磁场中受力运动
（2）电动机通电即转动，电动机断电即停止，防止吊起的重物下落，增加安全性
（3）W有用＝Gh＝270kg×10N/kg×6m=16200J
P有＝540W
W总＝UIt=P总t＝3×103W×30s=9×104J
 18％
原因只要能说明做了较多的额外功的意思，即可给分。 |
考点梳理
初中二年级物理试题“如图，是农村建房用的塔吊，用此塔吊可将砖等重物方便地运送楼上”旨在考查同学们对
机械效率的计算、
直流电动机、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
考点名称：直流电动机
定义：直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。
基本构造
分为两部分：定子与转子。注意：不要把换向极与换向器弄混淆了。
定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
转子组成
直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成，下面对构造中的各部件进行详细介绍。
1.电枢铁芯部分：其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通，为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。
2.电枢部分：作用是发作电磁转矩和感应电动势，而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。
3.换向器又称整流子，在直流电想法中，它的作用是将电刷上的直流电源电流变换成电枢绕组内的沟通电流，是电磁转矩的倾向稳定不变，在直流发电机中，它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。
换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘，电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的直流电动势，负载中就有电流通过，直流发电机向负载输出电功率，同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩，其倾向与发电机相反，原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。因此，发电机向负载输出电功率的还，从原想法输出机械功率，完结了直流发电机将机械能变换为电能的作用。
电动机的原理：
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工作原理 |
直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能 |
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基本构造 |
直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。如图所示
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能量转化 |
电能转化为机械能 |
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换向器 |
(1)构造：由两个铜制半球环构成
(2)作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动 |
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优点 |
构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小，价格便宜、无污染 |
直流电动机和交流电动机的比较：
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直流电动机 |
交流电动机 |
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构造 |
相同 |
均由磁体，线圈组成 |
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不同 |
需要换向器(两个半铜环)，外电路上有电源 |
用两个铜环和电刷连接电路，外电路上无电源 |
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原理 |
相同 |
均受磁场方向影响 |
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不同 |
磁场对通电线圈的作用 |
电磁感应现象 |
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用途 |
相同 |
两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等 |
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不同 |
电能转化为机械能机械能 |
转化为电能 |
补充：区别电动机与发电机，要分清是运动产生电，还是通电后运动，从而确定电能与机械能的转化；装置方面一个有电源，一个没有电源，电动机是通电产生运动，所以有电源的是电动机，没电源的是发电机。
直流电动机不转或转速过小的原因：
安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。
例1正确连接好直流电动机模型的电路后，合上开关，电动机不转，试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
(1)____，排除故障的办法____；
(2)____，排除故障的办法____；
(3)____，排除故障的办法____。
解析：通电线圈在磁场作用下才能运动，如果磁铁失去磁性，电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向，使线圈连续转动，但若换向器接触不良，则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性，但线圈如果原来是静止在平衡位置的，那么线圈将保持静止的状态。
答案：(1)磁铁无磁性 更换磁铁(2)线圈处于平衡位置 让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器
用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况：
通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关：
例如图所示，导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出，请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。
解析：通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
比较图(a)、(b)：磁感线方向相同，都是垂直纸面向里，电流方向相反，受磁场力方向也应相反，(a)图向左，则(b)图向右。
比较图(b)、(c)：电流方向相同而磁场方向相反，受到磁场力的方向也应该相反，因(b)图水平向右，所以(c)图应水平向左。
答案：如图甲、乙
