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(共13张PPT)
跨学科实践
高铁提速的可行性分析
你有没有想过，为什么中国高铁能跑得这么快，还这么稳？其实，背后藏着许多让人惊叹的“黑科技”！今天，我们就来揭秘高铁提速的几大“神器”，看看工程师们是如何让列车“飞”起来的！
【项目分解】
一、高铁中的高科技
二、高铁提速的可行性分析
【项目实施】
一、高铁中的高科技
1. 为了更好地了解高铁中的高科技，学习小组查阅各种资料，以下是他们找到的一部分材料，请根据材料，回答问题。
高铁中的“黑科技”
CR450动车的“子弹头”造型可不是为了好看！当列车高速行驶时，空气阻力会大大影响速度。工程师们通过精密计算，设计出流线型车头，让空气像水流一样“滑”过车身，使列车跑得更快、更省电！传统火车
靠柴油或电力机车牵引，而高铁用的是永磁同步电机，不仅动力更强，而且噪声小、能耗低。就像电动自行车升级成“超跑版”，让高铁轻松提速到350 km/h以上！列车采用的第三代铝锂合金车体，看似与普通列车无异，实则暗藏玄机。这种加入稀土元素的新型合金，在保持同等强度下将车体重量减轻12%，相当于为每列8编组列车卸下40辆小汽车的重量。就像运动员穿轻
便跑鞋能跑更快，高铁减重后不仅提速容易，还能节省能源！高铁耗电量惊人(一趟京沪高铁耗电约4.8万度)，但中国高铁却能通过“能量循环”实现节能奇迹。再生制动：刹车也能发电！刹车时让电动机反向工作，把列车的动能转化为电能回馈电网，就像给电池“反向充电”。一次制动可回收30%的能量，足够车厢空调运行1 h!
(1)CR450动车的车头设计成“子弹头”造型，其目的是___________。
(2)CR450动车车厢采用新型铝锂合金，利用了这种铝锂合金的密度______(选填“大”或“小”)的特性。
(3)CR450动车前进时，牵引电动机可以把______转化为动能，其中“定子”在工作时相当于_________(选填“电磁铁”或“发电机”)。
(4)CR450动车刹车过程优先采用再生制动，也就是将电动机转变为_________机，从而将动车的动能转化为_______。
减少阻力
小
电能
电磁铁
发电
电能
二、高铁提速的可行性分析
2. 为了给高铁提速提出可行性建议，学习小组查阅各种资料，以下是他们找到的一部分材料，请根据材料，回答问题。
国家铁道试验中心的环形试验轨道上，两列时速400 km/h的CR450动车组列车首次亮相，标志着由国铁集团牵头实施的CR450科技创新工程取得重大突破。
高铁，我国自主创新的成功范例，再一次实现新跨越，书写更快的“中国速度”。据国铁集团相关负责人介绍，CR450科技创新工程主要包括CR450动车组和高铁线路、桥梁、隧道等基础设施技术创新。CR450动车组的研制在2017年下线的复兴号中国标准动车组CR400的基础上实现又一次技术突破，列车运行时速从350 km/h提升到400 km/h。“高铁提速”的背后是高效电动机技术的巨大突破。工程师通过优化电动机效率、减轻车身质量、降低空气阻力等措施实现高铁的运行速度突破。
高铁的电动机与刹车系统结合，还能将制动时的能量回馈电网，这一过程称为“再生制动”。此外，高铁采用流线型车身设计，以减少空气阻力。某型号高铁列车的部分参数如下，该型号高铁列车由两台电动机牵引前进。
车身质量(满载) 460 t 额定功率 (单台电动机) 500 kW
最高时速 405 km/h 电动机效率 90%
空气阻力系数(k) 46 N/(m·s－1)2 再生制动能 量回收率 30%
当高铁以最高时速匀速行驶时，所受阻力的合力与速度的平方成正比，相关公式为：f＝kv2。
(1)高铁电动机工作的基本原理为____________________
_____________；再生制动过程中，主要将_______能转化为______能。
通电导体在磁场中受
到力的作用
机械
电
(2)为提高电动机效率，下列措施不可行的是_______。
A. 采用超导材料减少线圈发热
B. 增大电动机转子与定子间的摩擦
C. 优化电动机控制算法以降低能量损耗
D. 优化风道设计，提高散热效率
B
(3)若某次制动前高铁动能为2.3×109 J，通过再生制动可回收的电能为__________ J。
(4)推重比是衡量动车牵引能力的重要指标，其含义是动车匀速运行时的牵引力与车总重的比值。经检测，动车运行时的总阻力f与列车速度v满足关系f＝kv2，根据表格信息，g取10 N/kg，则CR450动车以100 m/s的速度在水平轨道上满载运行时的推重比是______；若通过仿生表皮(可变形车体表面，仿鲨鱼皮肤微观纹理)，动态适应气流，减少空气阻力系数k，在相同的牵引功率下，这时动车的速度将会_______(选填“增大”或“减小”)。
6.9×108
0.1
增大
(5)高铁运行时动能表达式：E＝ mv2，m是高铁车身总质量，v是高铁运行速度。若车身质量减少至原来的81%，在相同功率下运行相同时间，高铁的最高时速可提升到_______km/h。(仅考虑空气阻力)
450(共14张PPT)
第十七章　电动机与发电机
17．1　关于电动机转动的猜想
电动机的主要部件是______组成的定子和_____组成的转子。电动机工作时将电能转化为_______。
磁体
线圈
机械能
拆开模型电动机后发现，它的内部主要由_______和________组成。可见，电动机最主要的两个部件是________和_______。
磁体
线圈
定子
转子
[方法指导]电动机主要由定子和转子构成，磁铁是定子，线圈是转子；两个接线柱与电源连接。直流电动机还包含换向器。
下列用电器使用了电动机的是 ( )
A. 电风扇
B. 电水壶
C. 台灯
D. 手电筒
A
电动机内磁铁和线圈之间并无_____，但线圈通电就会_______，这说明磁铁的______对通电线圈一定有___的作用。
接触
转动
磁场
力
线圈转动，运动状态改变，说明受到______的作用。电动机有磁铁，猜想线圈受到磁力的作用。因此电动机的转动，可能跟________和____________有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用，电动机才会转动起来。
力
磁场
通电线圈
[方法指导]通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向和磁场方向都有关系，当它们中只有一个因素改变，通电导体的受力方向改变，当两者都改变时，通电导体受力方向不变。
关于电动机转动原因的猜想，下列说法错误的是
( )
A. 受到磁场的作用
B. 线圈中有电流通过
C. 磁体对金属线圈有吸引力的作用
D. 有电源给电动机供电
C
1. 下列家用电器中，应用了电动机的是 ( )
A. 电熨斗和日光灯
B. 电风扇和洗衣机
C. 电饭锅和微波炉
D. 电热毯和电热水壶
B
2. 随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多，从能量转化的角度分析，下列电器与电动自行车属于同一类型的是 ( )
A. 电暖器
B. 电水壶
C. 电饭煲
D. 洗衣机
D
3. 电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转化表述正确的是 ( )
A. 电能转化成机械能
B. 机械能转化成电能
C. 太阳能转化成机械能
D. 内能转化成机械能
A
4. 跟热机相比，下列各项不属于电动机的优点是 ( )
A. 开动与停止均比较方便
B. 结构简单，制造便宜，占地较小
C. 效率较低
D. 对环境没有污染
C
5. 在“让电动机转起来”的实验中，把图中的电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来。
(1)请用笔画线代替导线，完成实验器材的连接。
(2)闭合开关，接通电路，观察线圈的转动，把电源的两极对调一下，可观察到线圈的转动_______改变；用滑动变阻器改变电流的大小，可观察到线圈转动的_____改变。
(3)当滑动变阻器接入电路的电阻减小时，线圈转动速度将_______。
方向
速度
加快(共23张PPT)
17.2　电动机转动的原理
通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用力，力的方向跟导体中______的方向和_____的方向都有关系。
电流
磁场
(1)闭合开关接通电源，这时会看到导体AB向右运动，这表明_______________________________。
通电导体在磁场中受到力的作用
如图所示的实验装置，两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体AB并把它们置于磁场中。
(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体AB中的电流方向，观察到导体AB均向_______运动。
(3)如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体AB的电流方向，会看到导体AB的运动方向_______。
(4)依据这个实验原理可制成__________。
左
不变
电动机
[方法指导]通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变。
如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
(1)接通电源，通过观察______________来判断磁场对通电直导线有力的作用。
(2)若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与_______________有关。
(3)应用：_________(选填“电动机”或“发电机”)是利用这一原理工作的。
导体EF摆动
磁场方向
电动机
要使直流电动机中的线圈连续地转动，必须使线圈刚越过______位置时就能自动改变线圈里电流的______，完成这一任务的装置叫________。
平衡
方向
换向器
在直流电动机结构中，换向器的作用是 ( )
A. 改变磁感线的方向
B. 改变线圈的转动方向
C. 改变线圈中的电流方向
D. 使线圈中的电流方向和转动方向同时改变
C
[方法指导]换向器的作用是改变线圈中的电流方向。
如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，做成电动机模型，通电后能让线圈在磁场中持续转动的方法是 ( )
A. 将线圈两端的漆全部刮去
B. 将线圈一端的漆全部刮去，另一端的漆不刮
C. 将线圈两端的漆各刮去一半，两端刮去的漆在
同侧
D. 将线圈两端的漆各刮去一半，
两端刮去的漆在异侧
C
电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，保持线圈的持续转动。
如图所示装置是电动机的工作模型，在工作过程中，__________起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过__________时，就自动改变线圈中的____________，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
换向器
平衡位置
电流方向
如图所示，图甲为第二课堂学生做的一台简易电动机，它由一节旧电池、小块铷磁铁和线框组成，磁铁吸在电池下端，线框由裸铜导线绕制；图乙为电动机工作原理图，箭头表示磁感线方向。根据图乙可知，磁铁上端为_________(选填“N”或“S”)极；已知磁场对线框左边的作用力垂直于纸面向里，则线框右边受到的磁场力垂直于纸面_______(选填“向外”或“向里”)，线框在转动过程中将_______能转化为_______能。
N
向外
电
机械
1. 小明所在的课外实践小组做了一个实验，在电池负极下面吸附一块圆柱形的强磁铁， 把铜丝折成如图甲所示的形状，然后把铜丝放在电池上通电，如图乙所示，调整铜丝与磁铁的接触点至合适的位置，铜丝会以电池为轴心而不停地转动，相当于一个小型电动机，此装置的工作原理是 ( )
A. 电流的磁效应
B. 磁场对通电导线有力的作用
C. 摩擦起电
D. 磁极间的相互作用
B
2. 通电导体在磁场里受力的方向与：①电流大小，②电流方向，③磁场方向，④磁场强弱这四个因素中的哪个因素有关 ( )
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
B
3. 用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动。要使AB向左运动，下列做法中可行的是 ( )
A. 仅将磁体的N、S极对调
B. 仅换用磁性更强的磁体
C. 仅将铝棒AB换成铜棒
D. 仅增加AB中的电流强度
A
4. 如图所示，把导线ab放在磁场里，闭合开关，发现通电导线ab向右运动，则 ( )
A. 对调电源正、负极，ab向左运动
B. 调换上、下磁极和电源正、负极，ab保持静止
C. 调换蹄形磁体上、下磁极，ab向右运动
D. 调换开关的两个接线柱，ab向左运动
A
5. 如图所示，这是某品牌的智能电动汽车，电动汽车智能化的集成电路的主要制作材料是_________(选填“半导体”或“超导体”)，电动机转动是因为通电导体在________中受到力的作用。
半导体
磁场
6. 用如图所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”，应在M、N之间接入_______(选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，导体AB受到磁场作用力较小，为使实验现象更明显，从粗细、长度相同的铜棒和铝棒中，应选用______棒作为装置中的导体棒AB。
铝
电源
7. 如图所示，通电线圈在磁场中发生扭转，说明______对通电线圈有力的作用。利用这个原理可以制作__________(选填“电动机”或“发电机”)。
磁场
电动机
(1)把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上，若磁铁的N极朝上，S极朝下，则磁化后的铁钉的尖端为_______极。
N
8. 如图所示，用一个铁钉、一节电池、一根导线和两个纽扣强磁铁，组装成一个演示用的简易电动机。
(2)用导线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，铁钉中的电流方向向______，通电的磁铁由于受到_______作用而开始旋转。
(3)磁铁带动铁钉转动需要的能量由______能转化而来。
(4)演示时，若要改变磁铁的转动方向，可以改变______方向或_______方向。
下
磁力
电
电流
磁场
9. 如图所示是扬声器的构造示意图，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中瞬时通入如图所示电流时，线圈的左侧为_____极，若线圈此时受到磁体的作用而向左运动，永久磁体的左侧为_____极。扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得它在一个瞬间和下一个瞬间受到不同的力，于是带动纸盆_____起来，发出了声音。
N
N
振动(共34张PPT)
17.3　发电机发电的原理
1. 英国物理学家________发现了利用磁场产生______的条件和规律：______电路的_________导体在磁场中做_____________的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫_________现象。产生的电流叫___________。
2. 感应电流的方向跟___________及_________________
______________有关。
法拉第
电流
闭合
一部分
切割磁感线
电磁感应
感应电流
磁场方向
导体做切割磁感
线运动的方向
小明在探究利用磁场产生感应电流的条件实验时，将如图所示的实验装置放在水平的台面上。下列说法中正确的是 ( )
A. 导体ab竖直向上运动可以产生感应电流
B. 导体ab斜向上运动不能产生感应电流
C. 导体ab水平向左运动可以产生感应电流
D. 只要导体ab在支架上静止不动就不会产生感应电
流
C
[方法指导]产生感应电流需要满足两个条件：①电路是闭合回路；②电路的一部分导体做切割磁感线运动。
如图所示是“探究什么情况下磁能生电”的实验装置。该实验表明：闭合电路的一部分导体在磁场中做___________运动时，导体中会产生电流。这种现象叫做_________现象，产生的电流叫做_________。
切割磁感线
电磁感应
感应电流
1. __________现象的发现，使人们找到了将________转化为______的途径，进而发明了发电机。
2. 周期性改变方向和大小的电流叫做________。它跟通过干电池、蓄电池所得到的方向不变的_________是不同的。
电磁感应
机械能
电能
交流电
直流电
如图所示，在微型电扇的插头处接一个发光二极管，用手旋转叶片，会发现二极管会发光。这个现象所包含的物理原理，在下列电气设备中得到应用的是
( )
A. 电动机
B. 发电机
C. 电磁起重机
D. 电铃
B
电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能。以下能够说明发电机的原理的是 ( )
C
1. 下列装置中是利用电磁感应原理工作的是 ( )
B
2. 如图所示是小明家所在单元楼的刷卡门禁机，将卡靠近门禁机，机器感应电路中就会产生电流，接通电路打开单元门。以下电器件中工作原理与此相似的是
( )
A. 动圈式话筒
B. 扬声器(喇叭)
C. 直流电动机
D. 电磁继电器
A
3. 用如图所示的装置探究电磁感应现象，下列操作使灵敏电流计指针发生偏转的是 ( )
A. 保持磁体静止，导体AB竖直向下运动
B. 保持磁体静止，导体AB竖直向上运动
C. 保持导体AB静止，磁体水平右运动
D. 保持导体AB静止，磁体竖直向上运动
C
4. 如图所示，手摇发电机是利用__________原理制成的。摇动手柄线圈在_______中转动，把_______能转化为电能。
电磁感应
磁场
机械
5. 如图所示为电机教学模型，通电后线圈转动，此过程中_____能转化为机械能。拆下电源，在电源处接发光二极管，用手旋转线圈，就会产生感应电流，发光二极管发光，人们利用这一原理制成了__________(选填“电动机”或“发电机”)。
电
发电机
6. 如图所示是动圈式话筒的结构示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，人的声带由于____产生的声音，通过振动传播到膜片，使与膜片相连的线圈跟着一起_____，线圈在磁场中的这种运动，能产生随声音的变化而变化的_____，经放大后，通过扬声器(喇叭)还原成声音。线圈在运动中能量的转化情况是_________________。
振动
振动
电流
机械能转化为电能
7. 如图所示装置是一个________(选填“发电机”或“电动机”)，当接通电源时，磁场内线圈abcd会_______(选填“保持静止”或“转动”)，如把图中的电源改为灵敏电流计，则该装置可改装成为_________。
电动机
转动
发电机
8. 在“探究感应电流的产生”的实验中，小颖同学的四次实验情况分别如图所示。
(1)图______可以说明“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流”这一说法是错误的。
(2)根据图甲和图乙的实验现象，可以探究感应电流的方向跟____________________________之间的关系。
(3)根据________两图的实验现象，可以探究感应电流的方向跟磁场方向之间的关系。
丙
导体做切割磁感线运动的方向
乙、丁
9. 阅读短文，回答问题。
智能手机
随着智能手机的日益普及，人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。在众多App的帮助下，人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。某款手机锂电池上标有“电压：3.7 V　容量：6 000 mA·h”字样。该手机搭配了超级快充功能，采取的方
式是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1 A变为5 A，极大地提高了充电功率。电池充满电后，持续使用一段时间，屏幕显示剩余电量不足20%时，系统就会发出“是否开启省电模式”的提示，此时最好给手机充电续航。若无法充电，则开启“省电模式”后，手机显示还可以持续使用2 h，电量将耗尽。
手机无线充电是目前比较新的一门技术，无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电，从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示，交流电流过送电线圈(无线充电板)产生磁场，智能手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。
(1)文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的_______倍。
(2)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生___________，无线充电工作原理与___________(选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似。
(3)文中锂电池最好在电能还剩_________J时给它及时充电，此手机在“省电模式”下使用时的平均功率为________W。
5
感应电流
发电机
15 984
2.22
17．3　发电机发电的原理
1. 广东沿海地区，一台台风力发电机擎天而立，迎风飞旋，下面能反映风力发电机基本原理的是 ( )
C
2. 图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是 ( )
C
3. 如图所示，商场和超市出口处的报警器由检测天线、检测门、检测器构成。营业员在结账后，会将贴在商标上具有磁性的软标签消磁。若商品的软标签未经消磁而经过检测通道，检测天线便检测到商品上标签的磁性，从而将机械运动转化为电流，显示在仪表上。由此可见，报警器的原理与下列图中原理相同的是
( )
D
4. 我国高铁在节能技术上采用了再生制动方式：动车到站前先停止供电，由于惯性，动车会继续向前运行，电机线圈随车轮转动并在磁场中做切割_______运动产生感应电流，将______能转化为电能，自动输入电网。
磁感线
机械
5. 如图所示是电和磁知识中的两个重要实验装置，甲是研究在磁场中转动的线圈产生电流的情况，这种现象是_________现象；乙是研究通电线圈在磁场里受力转动的现象，_______机就是根据这一原理制成的。
电磁感应
电动
第十七章　电动机与发电机
17．3　发电机发电的原理
1．如图所示是商场中常见的POS机，当带有磁条的信用卡刷过时，检测头中就会产生感应电流，从而得到相应信息。下列装置的工作原理与此相同的是 ( )
A. 电动机
B．发电机
C．电磁铁
D．指南针
B
2．“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验装置如图所示，某同学操作如下：
(1)闭合开关，从右向左水平快速移动导体棒ab，观察到灵敏电流表的指针_____；从上到下竖直快速移动导体棒ab，观察到灵敏电流表的指针________；从左下向右上倾斜快速移动导体棒ab，观察到灵敏电流表的指针_______；当导体棒ab不动，从左向右水平快速移动蹄形磁铁时，观察到灵敏电流表的指针
______。(均选填“偏转”或“不偏转”)
偏转
不偏转
偏转
偏转
(2)当导体棒ab运动产生感应电流时，如果沿与原来相反的方向移动导体棒ab，发现灵敏电流表的指针偏转方向发生改变；如果将蹄形磁铁的两极对调(其他条件不变)，灵敏电流表的指针偏转方向也发生改变。由此说明感应电流的方向与______________________有关。
导体运动方向、磁场方向
3．如图甲所示，让一条形磁铁由静止从高处释放，当磁铁穿过金属线圈时，线圈中有电流产生，不计空气阻力，而乙图中的金属线圈有一处断开了，则 ( )
A. 甲图是以条形磁铁为参照物，线圈向下运动
B．甲图中机械能不守恒，乙图中机械能守恒
C．甲图中对应的是电动机的工作原理
D．两图中磁铁落地瞬间的速度是v甲>v乙
B
4．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环(如图甲所示)。图乙是该装置的示意图，相当于一个电磁铁，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的永磁体相互作用，带动活塞往复运动，从而完成抽血和送血。(活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1和S2只能向上开启)
(1)图乙中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向____(选填“左”或“右”)运动，从而______(选填“增大”或“减小”)活塞筒内的压强，使血液通过阀门S2进入活塞筒中，此时处于抽血状态。线圈AB所固定的活塞柄适宜用____(选填“铜”“铁”或“铝合金”)材料制作。
左
减小
铁
(2)手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量，如图丙所示。使用时，将血管放置于两磁体之间，两金属电极a、b与血管壁接触，当血液流动时，就会有微弱电流产生，仪表指针偏转，显示出血流速度，其原理是我们学过的___________现象。
(3)在检查“人工心脏泵”(图乙)时发现，永磁体对线圈的作用力较小，因此活塞难以运动，在不增加也不更换器材的前提下，只需_______________，就可以解决这个问题。
电磁感应
向左移动滑片P(共42张PPT)
第十七章 发电机与电动机单元复习
电动机
电动机与发电机
主要部件：定子和转子
原理：通电导体在磁场中受到力的作用使
线圈转动，同时通过换向器及时改
变线圈中的电流方向以保持线圈的
持续转动
能的转化：电能转化为机械能
发电机
电动机与发电机
主要部件：定子和转子
电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在
磁场中做切割磁感线运动时，
导体中会产生电流，这就是
电磁感应现象，电磁感应现
象中所产生的电流叫做感应
电流
工作原理：电磁感应
能的转化：机械能转化为电能
现象 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应现象
装置图
电流 由电源供电 由电源供电 因电磁感应而产生
因果关系 电流→磁场 电流→磁场→力 磁场、运动→电流
能量转化 — 电能→机械能 机械能→电能
关系 右手螺旋定则 通电导体受力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系 感应电流的方向跟导体做切割磁感线运动的方向、磁场的方向都有关系
电动机 发电机 原理 通电导体在磁场 中受到力的作用 电磁感应 判断依据 有电源 无电源 原理图和 模型图
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能 应用举例 扬声器、电流表 动圈式话筒、POS机 1. (HY九下P27“课外活动”改编)把两个金属支架固定在木板上，并分别与电池的两极相连；再把线圈放在支架上，线圈下方放置一块强磁体，给线圈通电并轻推一下，线圈就会持续转动。线圈能旋转的原因，与下图所示实验中产生现象的原因相同的是 ( )
C
2. (HY九下P33“自我评价与作业”图17－2－7改编)如图所示为发电机的工作原理图，下列说法中正确的是
( )
A. 发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用
B. 发电机的基本原理是电磁感应现象
C. 换向器的作用是改变线圈的转动方向
D. 线圈在转动过程中，感应电流的方向不变
B
3. (HY九下P28“活动”改编)在“探究磁场对电流的作用”的实验中，小明设计了如图所示的电路，导体棒AB用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。
(1)磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质，即_______(选填“磁场”或“磁感线”)。
(2)闭合开关前，导体棒AB静止，闭合开关后，导体棒AB向右运动，说明磁场对__________有力的作用。
(3)断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体AB的运动方向与对调前的运动方向______，说明通电导体在磁场中的受力方向与_______________有关。
磁场
通电导体
相反
磁场方向
(4)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体AB的运动方向与对调前的运动方向______，说明通电导体在磁场中的受力方向与_______________有关。
(5)如果同时改变磁场方向和电流方向，______(选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
相反
电流方向
不能
4. (HY九下P35图17－3－2改编)图1是手摇发电机的装置，为了检验手摇发电机的电流方向的变化情况，将A、B两个发光二极管极性_____(选填“相同”或“相反”)地并联起来，并与发电机串联，转动摇把，使皮带在力的作用下带动线圈转动起来，从而产生感应电流，我们可以观察到A、B两个二极管交替发光，这说明手摇发电机中产生的是_______(选填“直流电”或“交流电”)；图2中的a表示垂直于纸面的一根导线，则其中能产生感应电流的有_______。
丙、丁
交流电
相反
1.
现象(工作原理) 电流的磁效应 (1)___________ 通电导体在磁场中受力运动
原理图
发现者 (2)_________ (3)_________ 安培
产生条件 导体中有电流 闭合电路的一部分导体在磁场中做(4)_________ _____运动 通电导体与磁场方向不平行
电磁感应
奥斯特
法拉第
切割磁
感线
影响因素 电流周围的磁场方向与(5)_______的方向有关，磁场强弱与电流的大小有关 感应电流的方向与导体做(6)________________的方向和磁场方向有关，大小与导体切割磁感线的速度和磁场强弱有关 通电导体受力的方向与电流的方向和(7)_______的方向有关，受力大小与电流的大小和磁场强弱有关
能量转化 / (8)________能转化为电能 (9)______能转化为机械能
应用 电磁铁、电磁继电器 (10)_______机、动圈式话筒 (11)_____机、扬声器
电流
切割磁感线运动
磁场
机械
电
发电
电动
2. 小明借助如图所示的实验装置探究磁场对通电导体的作用。闭合开关，原本静止的轻质铜棒ab水平向左运动，说明磁场对__________有力的作用，利用该原理可制成_________。若一束电子沿着ab方向飞入磁场，电子的运动方向将发生改变，你认为电子会偏向______(选填“左”或“右”)侧运动。
通电导体
电动机
右
3. 跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线作跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，两位同学站在东西方向摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则 ( )
A. 灵敏电流计指针摆动是因为跳绳与空气摩擦起电
B. 电流方向与跳绳运动方向无关
C. 此过程中，机械能转化为电能
D. 跳绳发电属于电流的磁效应
C
4. 小明同学做了一个如图所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来。
(1)实验装置中的甲部分，应用的原理是______________。
(2)实验装置中的乙部分，在cd棒运动过程中，将电能转化成________能。
(3)此装置中_______(选填“甲”或“乙”)部分产生的现象，与生活中电动机的工作原理是相同的。
电磁感应现象
机械
乙
5. 我国供生产和生活用的交流电，电压是_______V，频率是______Hz，周期是_______s，即1 s内有______个周期，交流电的方向每周期改变2次，所以交流电电流方向改变78 000次，所用的时间为_______s。
220
50
0.02
50
780
6. 如图所示是动圈式话筒(麦克风)和扬声器(喇叭)的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答：
(1)图示装置的主要目的是改变声音的________(选填“音调”“响度”或“音色”)。
(2)话筒是一种把______信号转化为______信号的装置，它利用了___________原理。
(3)当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向_______运动，与扬声器原理相似的是________(选填“电动机”或“发电机”)。
响度
声
电
电磁感应
右
电动机
1. 老师带领同学们探究磁场对通电直导线的作用，按照下图组装好了实验器材。
【实验目的】探究磁场中的通电导体受到的作用力。
【实验器材】电源、开关、滑动变阻器、金属导轨、金属棒、蹄形磁铁等。
【实验步骤】
连接好电路，开关未闭合时，无论如何调节滑动变阻器的滑片，导体棒ab均不动；闭合开关并将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，看到导体棒ab向右运动。
【实验结论】
(1)上述实验现象说明磁场对_____________有力的作用，__________(选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”)就是根据该原理制成的。
(2)将滑动变阻器的滑片向右端移动一定距离，发现导体棒ab向右运动的现象缓慢而不明显，这说明此现象中产生力的大小与____________有关。
通电导体
电动机
电流大小
【分析与交流】
(3)为使实验现象更明显，有同学把导体棒换成轻质塑料棒，实验________(选填“能”或“不能”)成功，因为塑料棒是____________(选填“导体”或“绝缘体”)。若要使导体棒ab向左运动，可采取的方法(写出1种)：___________________________________。
不能
绝缘体
改变磁场方向(或改变导体中电流方向)
【实验拓展】
(4)若想用上述器材研究发电机的工作原理，闭合开关前，应将电路中的电源换成_________________(选填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”)，再闭合开关，让导体棒ab左右做切割磁感线运动，观察实验现象。
灵敏电流计
2. 在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，实验小组连接了如图所示的实验装置。
【实验目的】探究导体在磁场中产生感应电流的条件。
【实验器材】灵敏电流计、开关、导线、导体、蹄形磁铁等。
【实验步骤】
保持装置不变，改变开关通断状态，让导体AB在磁场中沿不同方向运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况，记录在下表中。
【实验表格】
实验次数 开关 磁场方向 导体AB运动情况 灵敏电流计的指针偏转情况
1 断开 上N下S 左右或上下运动 不偏转
2 闭合 上N下S 静止 不偏转
3 闭合 上N下S 上下运动 不偏转
4 闭合 上N下S 左右运动 偏转
【分析与交流】
(1)实验中是通过观察__________________________来显示电路中是否有电流产生。
(2)闭合开关，保持导体AB和蹄形磁铁相对静止，灵敏电流计指针不偏转，说明电路中________(选填“有”或“没有”)电流产生。
灵敏电流计指针是否偏转
没有
【实验结论】
(3)分析实验1和4可知，产生电流的条件之一是开关必须_______。
(4)分析实验3和4可知，产生电流的另一个条件是电路中的部分导体必须做______________运动。
(5)分析实验可知，闭合电路中的一部分导体在磁场中__________________时，导体中就产生电流，这种电流叫做__________。
闭合
切割磁感线
做切割磁感线运动
感应电流
【实验拓展】
(6)实验时电路中产生的感应电流是将______能转化为电能，此原理可用来制造________(选填“电动机”或“发电机”)。
(7)如图所示，a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，结合上述实验的结论，判断以下选项中能让a在磁场中沿水平方向左右运动时产生感应电流的有________。
机械
发电机
C、D
1. (2023·广东)如图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象。下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是 ( )
A. 线圈不动，磁铁快速向上
B. 线圈不动，磁铁快速向下
C. 磁铁不动，线圈快速向上
D. 线圈和磁铁同时同速向上
D
2. (2022·广东)图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是 ( )
D
3. (2024·广东)将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是_______(选填“导体”或“绝缘体”)。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈_______(选填“有”或“无”)作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向________。
导体
有
相反
4. (2021·广东节选)蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图所示，现将该导体竖直向上快速移动(沿图示箭头方向)，电路中______(选填“有”或“无”)感应电流产生。
无
5. (2023·广东)阅读材料，回答问题。
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈。风力发电
机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。风速在5 m/s≤v≤10 m/s的范围内，P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。(为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。)
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会_______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3)当风速为12 m/s时，风力发电机组工作1 h输出的电能相当于_______kg的煤完全燃烧放出的热量。(q煤＝3.0×107 J/kg)
(1)完成下列风力发电的主要能量转化流程图：
机械能(或动能)
电能
顺时针
36
(4)当风速为13 m/s时，发电机转子1 min转400圈，若发电机输出电能1 kW·h，叶片需要转动_____圈。
(5)若14：00～15：00和15：00～16：00两段时间内输出电能之比为1∶3，则14：00～20：00的时间段内风力发电机组的输出电能为__________kW·h。
4
1 084.3

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