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第27课时
　电动机 磁生电 信息的传递
一、电动机与发电机
1．电动机：
(1)原理：通电导线在磁场中受到 ．
(2)转动方向：即力的方向跟 、 有关．
(3)转动速度：转动速度跟 、 有关．
(4)能量转化： 转化为 ．
(5)应用：扬声器、电流表、电压表等．
(6)物理与工程：航母电磁弹射舰载机、纯电高速列车、新能源汽车、商场停车场电动抬杆．
力的作用
电流方向
磁场方向
电流大小
磁场强弱
电能
机械能
(7)换向器：每当线圈转到 位置时，自动改变线圈中电流的方向．
平衡
2．发电机：
(1)原理： 现象，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动会产生感应电流的现象．
(2)产生感应电流的条件： ， ．
(3)感应电流方向：与 、 有关．
(4)感应电流大小：与 、 有关．
(5)能量转化： 转化为 ．
(6)应用：发电机、动圈式、手摇电筒、刷卡机等．
(7)区分：电路中 ，有电源的可能是电动机(也可能是电磁铁)．
电磁感应
切割磁感线
闭合电路
切割磁感线
导体切割磁感线方向
磁场方向
导体切割磁感线速度
磁场强弱
机械能
没有电源的是发电机
电能
二、电磁波及其特点
3．产生：迅速变化的 会在周围的空间中产生电磁波．
4．传播： 介质，可以在 中传播，在真空中的传播速度约为 ．
5．分类：根据波长来划分，波长从大到小依次是长波、中波、短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等(如图所示)．
电流
不需要
真空
3×108 m/s
6．(2022版课标新增)波速(c)、波长(λ)、频率(f)之间的关系：c＝λf，波长的单位是 ；频率的单位是 ．波长越长，频率越低．
7．应用：电磁波可应用于广播、电视、卫星导航、手机通信等．
8．电磁波与声波的比较：
m
Hz
真空中传播最快，速度约为3.0×108m/s
不能在真空中传播
3颗
四、能源与可持续发展
9．能源的分类：
(1)化石能源：埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的能源，如 、 、 等．
煤
石油
天燃气
直接获取
化石能源、太阳能、风能、潮汐能、地热能、核能
一次
电能
源源不断
短时间
核能
10.核能
(1)概念：当原子核发生分裂或相互结合时释放出的能量．
(2)获得核能的两种途径：① ，应用： ；② ，应用： ．
(3)利用核能发电，其核心设备是 ；在核反应堆中将 能转化为蒸汽的 能，再利用蒸汽轮机将内能转化为 能，再利用发电机将机械能转化为电能．
(4)物质的组成：物质由分子组成，分子由 构成，原子的中心是 ，原子核周围有一定数目的 在核外运动；原子核由 和 构成．质子带 电荷，其电荷量跟电子电荷量相等；中子不带电．
核裂变
核电站、原子弹
核聚变
太阳热核反应，氢弹
核反应堆
核
内
原子
原子核
电子
质子
中子
正
机械
11．太阳能的利用：
(1)太阳能转化为 ，如太阳灶、太阳能热水器等．
(2)太阳能转化为 ，如太阳能电池、太阳能LED路灯等．
(3)太阳能转化为 ，如植物通过太阳进行光合作用等．
(4)太阳能转化为 ，如贮存在化石燃料中的太阳能等．
12．能量的转化和转移都是有 的．
内能
电能
生物质能
化学能、电能
方向性
1．(物理与生活)扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图．当线圈中通过变化电流时，线圈受到 力作用，从而带动与线圈相连的纸盆 ，于是扬声器就发出了声音，这个过程中 能转化成 能．
磁场
振动
电
机械
2．(物理与生活)如图所示，某同学打开收音机的开关，将调频旋钮调到没有电台的位置．取一节旧的干电池和一根导线，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触，会听到收音机发出“咔咔”声．这一现象说明 的电流能够产生 ．某同学把手机放在真空罩中，给这个手机打电话，发现能收到信号但听不到手机的铃声，前者说明真空 ；后者说明真空 ．
时断时续
电磁波
能传播电磁波
不能传声
题2图
3．(物理与工程)党的二十大报告指出，科技是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑之一，加强信息化、数字化和智能化建设．如图所示为核电站示意图和发电流程图．下列说法不正确的是( )
A．核能是不可再生能源
B．核电站的核心是核反应堆
C．蒸汽轮机将核能转化为机械能
D．发电机将机械能转化为电能
C
4．(物理与科技)如图所示是 通信示意图，光从光导纤维的一端射入，在其内壁上经多次 ，把信息传到远方，由于光的 很高，在一定时间内可以传输大量的信息．
光纤
反射
频率
1．(物理与生活)下列四幅图中，能说明洗衣机工作原理的是( )
C
电动机及其原理(通电导体在磁场中受力)(10年3考)
(1)原理：通电导体在磁场中受到力．
(2)力的方向与电流方向、磁场方向有关．
(3)常见例子：电风扇、扬声器、航母电磁弹射舰载机、纯电高速列车、新能源汽车、商场停车场电动抬杆．
(4)区分电动机和发电机看有无电源．
2．(物理与科技)在央视的某节目中，一位网友用如图所示的“铜丝琴”演奏出了优美的乐曲，他将一根张紧的铜丝两端与扬声器接通，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，就能使扬声器发声．下列选项中与“铜丝琴”原理相同的是( )
B
发电机及其原理(电磁感应现象)(10年6考)
(1)发电机的原理是电磁感应现象，必须满足闭合回路和切割磁感线两个条件才能产生感应电流．
(2)电磁感应现象的应用有：发电机、话筒、刷卡机等．
3．(2022·长安区模拟)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波在空气中的传播速度是340 m/s
B．电磁波只能传播声音信号，不能传递图像信号
C．电磁波的传播需要介质
D．北斗卫星定位系统既能发射电磁波，也能接收电磁波
(1)电磁波在空气中的传播速度和光速相同，都是3×108 m/s；
(2)电磁波既可以传递声音信号，也可以传递图像信号；
(3)电磁波的传播可以不需要介质；
(4)电磁波是移动通信传递信息的介质．
D
4．(物理与工程)(2022·青羊区校级模拟)下列说法正确的是( )
A．原子核中带正电的粒子是电子
B．核废水经过过滤并稀释后对海洋环境无害
C．目前核电站是利用核裂变反应发电的
D．英国物理学家焦耳最先确定了电流、电压、电阻间的定量关系
电子带负电，质子带正电；核电站是利用核裂变原理发电的；核污染主要表现为核辐射，所以对于废弃物要妥善收集；欧姆发现了电流、电压、电阻间的定量关系．
C
核能(一次能源、不可再生)(10年9考)
5．(物理与工程)(2022·温江区模拟)月球表面为超高真空，白天最高温度可达160 ℃，夜间最低温度可达－180 ℃，环境极端严酷，然而月球含有丰富的可用于核聚变反应的氦3资源.2019年1月3日10点26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆．拍摄的世界第一张近距离月背影像图通过“鹊桥”中继星传回地球，揭开了古老月背的神秘面纱．下列说法中正确的是( )
A．嫦娥四号自带的太阳能电池板将太阳能转化为电能
B．目前核电站使用的是核聚变反应释放的能量
C．在月球夜间可利用超导材料发热，为月球车提供能量
D．嫦娥四号用的是太阳能电池板，所以探测器节能不是其核心
A
核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上，核聚变又称热核反应，太阳内部不断发生着核聚变.
6．(科技成就)我国高铁采用了能量回收制动方式：列车到站前停止动力供电，继续向前运行，内部线圈随车轮转动，切割磁感线产生感应电流，把机械能转化为电能进行回收．以下与其工作原理相同的是( )
C
电动机与发电机与电磁学相关实验图像混淆
(1)电流周围存在着磁场；
(2)电动机和发电机的重要区别在于电路中是否有电源，发电机是根据电磁感应的原理制成的，电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；
(3)动圈式话筒和发电机的工作原理相同，都是根据电磁感应原理工作的．
7．(物理与新能源)(2019·江岸区校级模拟)在下列叙述中，说法正确的有( )
A．化石能源、核能、太阳能都是一次能源，也是可再生能源
B．激光通信是通过电磁波传递信息的
C．太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车动能
D．光纤通信中的光纤是利用玻璃材料，核裂变是利用氢核的热核反应
B
典型二次能源：电能；典型不可再生能源：核能、化石能源．
8．关于电磁波的波长λ、频率f和波速c 的关系，由c＝λf 可知( )
A．在真空中，波长和频率成反比，频率越低，波长越长
B．波速与频率成正比，频率越高，波速越快
C．波速与波长成正比，波长越长，波速越快
D．波速是一个定值，与频率、波长无关
A
(1)依照波长的长短的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线(伦琴射线)、γ射线(伽玛射线)；
(2)可见光的光谱就是电磁波谱中很窄的一段，大部分电磁波人眼是感觉不到的；
(3)不同波段的电磁波的波长不同，其用途不同；
(4)在真空中，所有电磁波的波速是一定的，由c＝λf可知，波长λ与频率f成反比．
(2022版课标新增)知道波长、频率和波速的关系
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件(学生必做实验——探究类)
(近十年广东中考试题中，2013、2014、2017、2021、2022年有实验探究专题考查)
【实验装置】
1．实验器材：磁性不同的蹄形磁体、导线、金属棒、灵敏电流计、开关等．
【设计和进行实验】
2．实验步骤：
(1)将金属棒、开关和灵敏电流计用导线连接起来，将金属棒放置在蹄形磁体中间．
(2)闭合开关，保持金属棒与蹄形磁体相对静止，观察灵敏电流计的指针偏转情况并记录．
(3)闭合开关，让金属棒在蹄形磁体中间沿不同的方向运动，观察灵敏电流计的指针偏转情况并记录．
(4)更换磁性更强的蹄形磁体，重复步骤(2)和(3)．
3．物理方法：
(1) ：通过 判断感应电流的
．
(2) ：①探究感应电流的方向与导体运动方向的关系( ，改变导体运动方向)；②探究感应电流的方向与磁场方向的关系( ，改变磁场方向)．
4．改变感应电流大小的措施：换用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且尽量快速．
转换法
灵敏电流计指针的偏转情况
有无、方向和大小
控制变量法
控制磁场方向不变
控制导体运动方向不变
【数据处理和分析】
5．按下列实验顺序完成实验，并将灵敏电流计偏转方向记录在表格中．分析1、2组数据得到感应电流方向与导体运动方向关系；分析2、3组数据得到感应电流方向与磁场方向关系；分析1、3组数据得到感应电流方向与磁场方向和导体运动方向关系．
【实验结论】
6．条件： 的一部分导体在磁场中做 时，导体中就会产生感应电流．
7．方向：感应电流的方向与 和 有关，其一改变，电流方向就会改变．
8．强弱：产生电流的大小与 和 有关：磁场强度越强，导体切割磁感线的速度越快，产生的感应电流越大．
闭合电路
切割磁感线运动
磁场方向
导体运动方向
磁场的强弱
导体切割磁感线运动的快慢
【交流与反思】
9．金属棒的材料不能是铁、钴、镍，避免因磁化而影响实验结论．
10．灵敏电流计指针不偏转的原因：①不是闭合回路；②导体没做切割磁感线运动；③产生的感应电流太小．
11．能量转换： ．
12．电磁感应现象的实际应用： ．
机械能转化为电能
发电机、动圈式话筒
13．实验中，若金属棒无论怎样移动，发现灵敏电流计指针都不偏转，出现这种情况的原因可能是开关未闭合．
14．实验中，闭合开关后，若 ，金属棒切割了磁感线，电路中会产生感应电流．
15．若将图中的 ，就可以用来研究
．
金属棒不动，左右移动磁体
灵敏电流计换成电源
磁场对通电导体的作用
【实验改进与评估】
16．实验过程中灵敏电流计的指针偏转不明显，可以采取的改善方法：增大金属棒切割磁感线的速度、换用磁性更强的磁体或增加切割磁感线的导线的长度等．
【实验过关】
例　在“探究感应电流产生条件”的实验中，小明将导体ab、开关、灵敏电流计和蹄形磁体按如图所示的方式进行安装．
(1)实验中，通过观察 来判断电路中是否产生感应电流．
(2)小明闭合开关后进行了如下操作，其中一定能产生感应电流的是 (填序号)．
A．只让导体ab在水平方向左右运动
B．只让导体ab在竖直方向上下运动
C．只让蹄形磁体在水平方向左右运动
D．只让蹄形磁体在竖直方向上下运动
(3)实验中小明发现实验现象不太明显，请提出一条改进措施：
．
(4)小明得到的实验结论是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 时，电路中会产生感应电流．
灵敏电流计指针是否偏转
AC
换用磁性更强的磁铁或增大导体的运动速度
切割磁感线
(5)小明如果想探究电动机的工作原理，应对图中的实验装置做怎样的调整？
．
(6)小强也利用上述器材和装置做同样的实验，在实验时，小强发现无论怎样移动导体ab，灵敏电流计指针都不偏转，原因可能是 ．纠正错误之后，小强继续实验，当导体向左运动时，灵敏电流计指针向右偏转．
①小强认为，导体只要在磁场中运动，就会有感应电流产生，请你用实验操作及现象来说明小强的观点是错误的．
．
②若将磁体的N、S极对换，导体向左运动，灵敏电流计指针向 偏转．
将灵敏电流计改成电源
没有闭合开关
让导体沿竖直方向运动，发现灵敏电流计指针不偏转
左
③实验完成后，小强想进一步探究感应电流大小与导体运动速度的关系，则他应进行的实验操作是：
④小强将两个灵敏电流计(主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来，如图所示．当拨动G1的指针时，观察到G2的指针也会随之摆动，下列说法正确的是( )
A.G1利用了电流的磁效应
B.G1利用电流磁效应产生了电流
C.G2的指针摆动幅度一定大于G1
D.G2利用了磁场对通电导线的作用
保持磁场强弱不变，改变导体运动速度，观察电流表指针偏转角度的大小
D
1．(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
2．(2022·广东)关于能量和能源，下列说法正确的是( )
A．煤、石油、天然气都是可再生能源
B．电能是一次能源
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．太阳释放的能量是核裂变产生的
3．(2021·广东节选)电磁波的频率与波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是( )
A．紫外线属于可见光　　　　　　　
B．红外线的波长比可见光的短
C．X射线的频率比无线电波的低　　　
D．可见光与γ射线在真空中的传播速度相等
C
D
4．(2020·广东)如图所示的实验装置，表述错误的是( )
A．该装置可用来研究电磁感应现象
B．该装置能将电能转化为机械能
C．该装置可用来研究磁场对通电导体的作用
D．该装置揭示的原理可应用于电动机
A
5．(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
6．(2020·广东)目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源，核电站利用原子核 (选填“聚变”或“裂变”)释放的能量发电，电能属于 (选填“一次能源”或“二次能源”)．
7．(2019·广东)如图所示，闭合开关，静止的导体棒ab在
轨道上向右运动，说明了通电导体在磁场中受到 的作用，
若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向 (选填“左”
或“右”)运动，若只将蹄形磁体的N、S极对调，则导体棒
ab将向 (选填“左”或“右”)运动．
不可再生
裂变
二次能源
力
左
左
8．(2017·广东)如图所示的实验装置中，当导体棒AB竖直向上运动时，灵敏电流计的指针 偏转，让导体棒AB水平向右运动，灵敏电流计的指针 偏转(以上两空均选填“会”或“不会”)， (选填“电动机”或“发电机”)是应用电磁感应原理制成的．
不会
会
发电机
(2022版课标新增)阅读《导航的古与今》，完成下列问题
导航的古与今
陈毅在《延安宝塔歌》中写道：“延安有宝塔，巍巍高山上．高耸入云端，塔尖指方向．红日照白雪，万众齐仰望．塔尖喻领导，备具庄严相．犹如竖战旗，敌军胆气丧．又如过险滩，舵手平风浪．又如指南针，航海必依傍……”．通过诗词我们感受到明确方向对取得胜利是多么重要．
随着时代进步，人类的导航设备有了飞速发展．GPS是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球定位系统．GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可以知道接收机的具体位置．GPS卫星使用11 023 MHz和10 123 MHz的无线电波传递信号．图乙是中国北斗导航系统是世界第三个成熟的卫星导航系统，系统由空间端、地面端和用户端组成，卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收．北斗卫星使用2 491.75 MHz的无线电波传递信号．接收机主要作用是从卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置及时间．北斗导航系统可在全球范围内全天候、全时段为各类用户提供高精度、高可靠导航、定位、授时服务，并可以发送接收中文信息，定位精度优于20 m，授时精度优于100 ns.
根据上述材料，回答下列问题：
(1)指南鱼平放在水面，鱼头则指向南方．
这是利用将铁片磁化的．鱼头相当于小磁针的南(选填“南”或“北”)极．
(2)北斗导航系统导航卫星通过 向地面传递电信号．
(3)北斗卫星和GPS使用的无线电信号的 不同．(多选)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．频率　　　B．波速　　C．波长
电磁波
AC
(4)如图丙是一个卫星导航图片，若自驾车从昌平
公园到天安门广场，选择最快路线的平均速度约
为 m/s.(结果保留整数)
(5)图中实验与手机受电线圈的工作原理是相同的是 ；蓝牙音箱中的扬声器发声是由于纸盆的 产生，而纸盆能发声是根据题图中 实验原理制成的．
10
B
振动
C
(6)已知某充电宝电池的部分参数如表所示：
①电池充满电储存的电能为 J；
②若用一个标注“输出5 V　4 A”的快速充电器来给充电宝充电，假设充电效率为90%，用快速充电器将电池从零充满需要的时间为 s.
5.328×104
2 960
(7)关于磁场和磁感线，以下说法错误的是 ．
A．磁体周围存在着磁感线
B．磁体之间的相互作用是通过磁场产生的
C．磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的
D．磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点磁场的方向
A

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