资源简介

建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1 ．如图所示，甲、乙为两个相同的装置，放在水平桌面上。闭合开关，向右移动金属棒ab ，金属 棒cd 随之运动。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲装置利用了通电导体在磁场中受力的原理
B ．乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
C ．若向左移动金属棒ab ，则金属棒cd 的运动方向改变
D ．若竖直上下移动金属棒ab ，金属棒cd 也将随之运动
2．某款车载充电器手机支架支持无线充电功能。当手机放置在支架上时，以下描述正确的是( )
A ．支架通过增大接触面积来减小手机受到的摩擦力
B ．无线充电利用电磁感应原理，将化学能转化为电能储存
C ．车载充电器与车内其他用电设备串联，避免影响其他设备使用
D ．支架上的橡胶垫通过增大接触面的粗糙程度防止手机滑落
3 ．乘坐地铁等公共交通工具时，将交通卡靠近闸机的检测点，闸机内线圈就会产生感应电流识别 信息，方便快捷。下列选项中与该原理相同的是 ( )
A ．电风扇 B ．LED 灯 C ．发电机 D ．电热毯
4 ．一次科技活动中，青青同学制作了一个小玩具，如图所示。导体 AB 、CD 水平放置在蹄形磁体 的磁场中，拉动AB 向左移动时，发现 CD 也向左移动，对此现象下列说法正确的是 ( )
A ．此实验右侧装置用到了电磁感应原理
B ．在此实验中，左侧装置相当于发电机，右侧装置相当于电动机
C ．若将左侧实验装置中的磁体的 N 、S 极倒置，拉动AB 向左移动时，发现 CD 向左移动
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (学生版)
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D ．若将右侧实验装置中的磁体的 N 、S 极倒置，拉动AB 向左移动时，发现 CD 向左移动
5 ．如图所示的装置中，线圈 abcd 的 ab、cd 边分别与金属圆环 A、B 固定，电刷 E、F 分别与金属 圆环 A、B 接触，电流计的指针偏转方向可以反映电流的方向。闭合开关后，线圈abcd 顺时针转动 到图中位置时，电流计指针往左偏。则 ( )
A ．当线圈 abcd 转过 90°后，电流计指针往右偏
B ．当线圈 abcd 转过 180°后，电流计指针往右偏
C ．当线圈 abcd 在图中位置逆时针转动，则电流计指针往左偏
D ．当线圈 abcd 从图中位置逆时针转过 180° ，则电流计指针往右偏
6 ．如图所示，闭合开关，将导体 ab 水平向右移动，导体 cd 也随之运动起来。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲装置运用的原理是电磁感应
B ． 甲装置把电能转化为机械能
C ．乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
D ．若导体 ab 水平向左移动，导体 cd 的运动方向不变
7 ．小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关 S 闭合 后，小灯泡发光。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲电机相当于电动机，其工作原理是电磁感应
B ． 甲电机相当于发电机，工作时将电能转化为机械能
C ．乙电机相当于电动机，工作时将电能转化为机械能
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D ．乙电机相当于发电机，工作时线圈受到磁场力的作用
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8 ．某游乐室有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪地发光。地板 下方铺设的结构如图所示，踩踏地板时，固定在地面上的弹簧线圈做切割 运动，使闭合电路 中产生 (选填“交流电”或“直流电”) 。该装置中的磁体和线圈相当于电路中的 (选填 “电源”或“用电器”) 。
9 ．1820 年，丹麦物理学家奥斯特在直导线周围放上小磁针，当导线中通电时，小磁针转动，证明 电流周围存在 。如今，无人快递车逐渐走入我们的生活，快递车的电动机工作原理与奥斯 特实验原理 (选填“相同”或“不同”) 。车辆满载时总重 5000N ，车轮与地面总接触面积为 0.05m2 ，满载时车辆对地面的压强为 Pa。
10．如图为探究磁场对电流的作用的实验装置，闭合开关，导体 ab 运动起来， (选填“电 动”或“发电”) 机是根据此原理制成的。调转蹄形磁铁的磁极，导体 ab 运动方向与原来 ； 增大电源电压，导体 ab 运动速度比原来的更 。
11．即将服役的国产航母“福建舰” (如图甲) 装备了电磁弹射器，可将战机快速弹射起飞。
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( 1)电磁弹射器的工作原理如图乙，轨道上的磁悬浮电磁弹射车受到巨大的电磁弹力 (即通电导线 在磁场中会 ) 而快速向前滑行，就像我们投掷纸飞机一样，推动战机完成起飞；
(2)电磁弹射车采用磁悬浮技术，其工作时，线圈中强大的 产生强磁场，使轨道与其上 方弹射车的磁场相互作用产生 (选填“引力”或“斥力”) 实现磁悬浮，从而使轨道与弹 射车之间的摩擦大幅减少。
12．首次证实电流的周围存在磁场的科学家是 ，首次发现电磁感应现象的科学家是 。 在一个圆纸盒里放一个条形磁体，在圆纸盒外放一些小磁针，各小磁针静止时 N 极指向如图中箭 头所示，则条形磁体是沿 方向放置的 (用字母表示) 。
13．如图所示，我国第三艘航空母舰“福建”号满载排水量为 8.5 万吨，满载航行时受到的浮力为 N 。“福建”号将采用自行研制的电磁弹射器，电磁弹射器的弹射车与航母上携带的飞机前 轮连接，并处于电磁铁产生的强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力， 其原理和 (选填“电动机”或“发电机”) 相似。航空母舰上的舰载机在遇大风天气时，应
该 (选填“迎风”或“逆风”) 起飞，起飞后该舰受到的浮力 。
14．小敏做了一个有趣的实验，她将两个相同的玩具电机 A 、B 的转轴用塑料管连接起来，图甲是 电机 A 、B 简易结构的示意图。如图乙所示，闭合开关 S ，电流通过电机 B ，B 中线圈在磁场中会 受到 的作用转动起来，带动电机 A 中线圈转动，小灯泡发光。此时，电机 A 相当于 (选 填“用电器”“开关”或“电源”) ；当电机 B 中线圈转动方向改变时，电机 A 中线圈的转动方向也随 之改变；通过小灯泡的电流方向是否会改变，可以在电机 A 所在电路中添加 (选
填“发光二极管”“滑动变阻器”) 用来判断电路中电流方向是否改变。
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15．科学家们推测，木星的卫星“欧罗巴”内部有一层“海洋” ，如图所示。该卫星在木星的磁场中穿 行时，由于海水是导体，海洋中会产生电流，这是 现象；海洋中的电流也会产生磁场，若其
他条件均不变，当木星的磁场增强时，电流产生的磁场将 (选填“增强”或“减弱”) 。
16．电流的磁效应被发现后，科学家 笃信自然力的统一，以逆向的思想，在磁生电的研 究中发现电磁感应现象，为人类从“蒸汽时代”跨入“电气时代”做出了伟大贡献。某导体两端的电压 为 6 伏，10 秒内通过该导体横截面的电荷量为 4 库，则该导体的电阻为 欧；标有“220V 1000W”的用电器正常工作 1 小时，耗电 度。
三、实验题 (共 3 小题，每空 1 分，共 24 分)
17．小强在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，连接了如图所示的实验装置。
实验次序 开关 磁场方向 导体 AB 的运动方向 灵敏电流计的指针
1 断开 上 N 下 S 左右运动 不偏转
2 闭合 上 N 下 S 上下运动 不偏转
3 闭合 上 N 下 S 左右运动 偏转
( 1)为了让实验顺利进行，导体 AB 应选用 (选填“铁棒”或“钢棒”) 。
(2)实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(3)小强将实验中观察到的现象记录在表中。
①分析实验 1 和 3 可知，产生感应电流的条件之一是开关必须保持 。
②分析实验 2 和 3 可知，产生感应电流的另一个条件是电路中的部分导体必须做 。
(4)小强发现当导体 AB 水平左右运动时，电流计的指针也左右偏转，说明电路中产生的感应电流方 向是 (选填“变化”或“不变”) 的，感应电流的方向与导体运动的方向 (选填“有关”或 “无关”) 。
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(5)如果将电流计换成 可以探究磁场对通电导体的作用。
18．小林学习电磁学知识时，做了以下实验。
( 一) 在一个圆纸盒里放一个条形磁铁，在圆纸盒外放一些小磁针，各小磁针静止时 N 极指向如 图中箭头所示，则条形磁铁是沿 (选填“ AC ”或“ BD ”) 方向放置的， (用字母表 示) 端为条形磁铁的 N 极，条形磁铁对小磁针有力的作用是通过磁场产生的。
(二) 小林想到地球是一个巨大的磁体，于是他和同学利用一根长导线等器材形成闭合电路，两名 同学摇动导线，就能利用地磁场将我们日常运动的能量转化为可利用的电能。
(1) 考虑到产生的电流较小，在如图甲所示的实验装置中，需在导线夹间接入的电路元件 是 。
(2) 实验中发现，当顺时针摇导线转动一周的过程中，电表指针先向右偏转后向左偏转，这是因 为感应电流的方向与 有关。
(3) 与本实验原理相同的是 (选填“电动机”或“发电机”) 。
(4) 通过多次实验，他们可以发现按照图乙选项 (选填“A”或“B”) 的方向站立转动导线 更容易产生感应电流。
(5) 小林和同学发现，两位摇绳的同学拉动导线上下抖动时，产生感应电流的大小和转动导线时 不同，请你依据此现象猜想，感应电流的大小与 有关。
19．如图所示，是宁宁“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
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( 1)闭合开关后，铜棒 ab 在上图虚线区域内沿 (选填“上下”或“左右”) 方向运动时，电流表 指针发生偏转。
(2)该实验演示的是 现象，利用这一原理可以制成 (选填“电动机”或“发电机”) 。
(3)为使电流表指针偏转角度更大便于观察，请说出可采取的一种措施 。
(4)要改变电流表指针偏转方向，请说出可采取的一种措施是 。
(5)如图甲表示的是交流发电机原理示意图，乙图是交流发电机截面图 (沿垂直纸面方向看) ，闭 合电路的线圈部分在两极间的运动情形。图中小圆圈代表导体棒的模截面，运动过程中给出了线圈 在水平和竖直两个位置。图中的箭头表示线圈此时在该位置上的运动方向。会产生感应电流的是位 置 (选填“水平或竖直”) ，线圈靠惯性运动时，闭合开关，线圈停止运动的 (选填“快 或慢”) 。
(6)若把图 1 中的小灯泡换成 就变为电动机模型。其中，线圈在磁场中受力方向与 和 有 关。
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．历时九年建成的港珠澳大桥，被外媒誉为“新世界七大奇迹”之一，全桥总长约55 千米，由引 桥、跨海桥、海底隧道三部分组成。大桥通行车辆的最高限速为 100 千米/小时，最低限速为 60 千 米/小时。现有一辆符合国家新能源政策的纯电力驱动小汽车，从珠海口岸出发，以 100 千米/小时 的平均速度行驶。
( 1)该纯电力驱动汽车行驶过程中， 能转化为 能。
(2)这辆汽车通过港珠澳大桥全程需要多长时间？
(3)若该车通过海底隧道时，以 80 千米/小时的速度行驶了6 分钟，求港珠澳大桥中除海底隧道外的 路段长度为多少千米？
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21．如图甲为 SU7 新型国产电动汽车， 自带“动能回收系统”
( 1)“动能回收装置”可在刹车时带动发电机工作，将动能转化为 储存起来，从而延长续航里 程，应用了原理 (或现象) ；
(2)图乙所示为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路，汽车远、近光灯电控转换器 K 相当于电压表， 闭合开关 S ，当光强 (表示光的强弱程度的物理量，用字母表示，其单位为坎德拉，简写为 cd) E≥3cd 的光照射光敏电阻 R 时，汽车上使用的远光灯能自动切换为近光灯。电源电压恒为 9V ，定 值电阻 R0 的电流与其两端电压的关系如图丙所示，光敏电阻的阻值 R 随光强 E 变化的关系如下表， 求：
光强 E/cd 1 2 3 4 5 6
光敏电阻 R/Ω 36 18 12 9 7.2 6
①定值电阻 R0 的阻值；
②当光强 E=3cd 时，远光灯自动切换为近光灯时，此时电控转换器 K 两端电压是多少？ 电阻 R0 的 功率是多少？
五、综合能力题 (共 2 小题，共 13 分)
22．大疆某型号四旋翼无人机，它采用4 个电机带动旋翼 (螺旋桨) 转动，对下方空气施力的同时 获得升力，下表是该无人机的部分参数：
整机质量 2kg 电动机工作电压 12V
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电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 60W
电池容量 5000mA·h 电动机数量 4
( 1)该无人机充满电时，电池可以储存 的电能；
(2)该无人机动力系统来自直流电动机，将电能主要转化为机械能，其工作原理与图中 相同；
A ． B ． C ． D ．
(3)该无人机悬停时流过每个电动机的电流是 A ，若每个电动机线圈电阻为 0.4Ω ，每个线圈 电阻的发热功率为 W。
23．如图所示，“复兴号"动车是我国具有完全自主知识产权的“CR400AF”动车组，且我们的高铁技 术是世界领先。该动车部分参数见表。 (设乘客人均质量为 50kg)
车身质量 m(t) 360
每节车厢长 l(m) 25
车厢数 (节) 8
每节载客 (人) 100
最高时速 (km/h) 400
( 1)动车在加速行驶的过程中电能转化成 (填“机械能” 、“内能”) ；在减速的过程中，动车受 到的摩擦力 (填“变大”、“变小”或“不变”) ；动车穿越居民区时，周围的隔音墙是在 减 弱噪音。
(2)动车的牵引力主要是来源于牵引电动机，“电动机”的工作原理是 。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，“复兴号”
动车运行时的总阻力f 与列车速度 v 满足f = kv2 的关系，其中k = 40N . m2 . s一2 。则“复兴号”动车以 360kmh 的速度满载匀速运行时的推重比是 。若动车牵引电机的效率为 80% ，则牵引电机每 秒耗电 J。
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建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1 ．如图所示，甲、乙为两个相同的装置，放在水平桌面上。闭合开关，向右移动金属棒ab ，金属 棒cd 随之运动。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲装置利用了通电导体在磁场中受力的原理
B ．乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
C ．若向左移动金属棒ab ，则金属棒cd 的运动方向改变
D ．若竖直上下移动金属棒ab ，金属棒cd 也将随之运动
【答案】C
A ．甲装置中，闭合电路中的导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动，从而产生了感应电流， 这是一种电磁感应现象，故 A 错误；
B．乙装置中，导体 ab 产生的感应电流通过位于磁场中的导体 cd 时，cd 在磁场中受力而运动起来， 体现了通电导体在磁场中受力会转动，利用该原理制成了电动机，故 B 错误；
C ．感应电流的方向与导体的运动方向有关，所以导体 ab 的运动方向改变，ab 中的电流方向也改 变，即 cd 中的电流方向发生了改变；通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关，所以 cd 中 电流方向的改变，导致了 cd 受力的方向也改变，故运动方向发生了改变，故 C 正确；
D．若竖直上下移动金属棒 ab ，此时不切割磁感线，不会产生感应电流，故金属棒 cd 中没有电流， 金属棒 cd 不会运动，故 D 错误。故选 C。
2．某款车载充电器手机支架支持无线充电功能。当手机放置在支架上时，以下描述正确的是( )
A ．支架通过增大接触面积来减小手机受到的摩擦力
B ．无线充电利用电磁感应原理，将化学能转化为电能储存
C ．车载充电器与车内其他用电设备串联，避免影响其他设备使用
D ．支架上的橡胶垫通过增大接触面的粗糙程度防止手机滑落
【答案】D
A ．摩擦力的大小与接触面积无关，支架增大接触面积不能减小摩擦力，故 A 错误；
B ．无线充电利用电磁感应原理，是将电能转化为化学能储存在手机电池中，而非化学能转化为电 能，故 B 错误；
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C ．车内各用电设备之间是并联的，并联电路中各用电器互不影响，串联会导致一个设备故障其他 设备无法工作，故 C 错误；
D ．支架上的橡胶垫表面粗糙，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，从而防止手机滑落，故 D 正确。故选 D。
3 ．乘坐地铁等公共交通工具时，将交通卡靠近闸机的检测点，闸机内线圈就会产生感应电流识别 信息，方便快捷。下列选项中与该原理相同的是 ( )
A ．电风扇 B ．LED 灯 C ．发电机 D ．电热毯
【答案】C
将交通卡靠近闸机的检测点，闸机内线圈就会产生感应电流识别信息，是电磁感应现象。
A ．电风扇是利用电动机工作，原理是通电导体在磁场中会受到力的作用，故 A 不符合题意；
B ．LED 灯工作时将电能转化为光能，与交通卡原理不同，故 B 不符合题意；
C ．发电机的原理是电磁感应现象，即闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中 会产生感应电流，机械能转化为电能，故 C 符合题意；
D ．电热毯是根据电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故 D 不符合题意。故选 C。
4 ．一次科技活动中，青青同学制作了一个小玩具，如图所示。导体 AB 、CD 水平放置在蹄形磁体 的磁场中，拉动AB 向左移动时，发现 CD 也向左移动，对此现象下列说法正确的是 ( )
A ．此实验右侧装置用到了电磁感应原理
B ．在此实验中，左侧装置相当于发电机，右侧装置相当于电动机
C ．若将左侧实验装置中的磁体的 N 、S 极倒置，拉动AB 向左移动时，发现 CD 向左移动
D ．若将右侧实验装置中的磁体的 N 、S 极倒置，拉动AB 向左移动时，发现 CD 向左移动
【答案】B
AB．拉动AB 向左移动时，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中
会产生感应电流，则此装置的左侧应用的原理是电磁感应，相当于发电机，同时 CD 中有电流通过， 通电导体 CD 在磁场中受力向左运动，则此装置的右侧相当于电动机，故 A 错误，B 正确；
C ．若将左侧实验装置中的磁体的 N 、S 极倒置，磁场方向不变，拉动AB 向左移动时，产生的感 应电流方向改变，通过 CD 的电流方向发生改变，根据左手定则 (伸开左手，让磁感线垂直穿过手 心，让四指指向电流的方向； 此时，大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中受力的方向。) 判 断 CD 受力方向改变，CD 向右移动，故 C 错误；
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D ．拉动AB 向左移动时，磁场的方向不变，产生的感应电流方向不变，将右侧实验装置中的磁体 的 N 、S 极倒置，通过 CD 的电流方向不变，磁场方向改变，则根据左手定则可得 CD 受力方向改 变，CD 向右移动，故 D 错误。故选 B。
5 ．如图所示的装置中，线圈 abcd 的 ab、cd 边分别与金属圆环 A、B 固定，电刷 E、F 分别与金属 圆环 A、B 接触，电流计的指针偏转方向可以反映电流的方向。闭合开关后，线圈abcd 顺时针转动 到图中位置时，电流计指针往左偏。则 ( )
A ．当线圈 abcd 转过 90°后，电流计指针往右偏
B ．当线圈 abcd 转过 180°后，电流计指针往右偏
C ．当线圈 abcd 在图中位置逆时针转动，则电流计指针往左偏
D ．当线圈 abcd 从图中位置逆时针转过 180° ，则电流计指针往右偏
【答案】B
A ．线圈abcd 顺时针转动到图中位置时，ab 边向上切割磁感线，cd 边向下切割磁感线，
线圈中产生感应电流，线圈转过 90° 后， ab 、cd 边不切割磁感线，无感应电流，指针不偏转， 故 A 错误；
B ．线圈转过 180 ° 后， ab 、cd 边切割磁感线的方向反向，感应电流方向改变，指针往右偏，故 B 正确；
C ．当线圈 abcd 在图中位置逆时针转动， ab 、cd 边切割磁感线方向反向，感应电流方向改变， 指针应往右偏，故 C 错误；
D ．线圈逆时针转过 180 ° ，则 ab 边仍向上切割磁感线，cd 边仍向下切割磁感线，感应电流方向 与原方向一致，指针往左偏，故 D 错误。故选 B。
6 ．如图所示，闭合开关，将导体 ab 水平向右移动，导体 cd 也随之运动起来。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲装置运用的原理是电磁感应
B ． 甲装置把电能转化为机械能
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C ．乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
D ．若导体 ab 水平向左移动，导体 cd 的运动方向不变
【答案】A
AB．将导体 ab 水平向右移动，即闭合电路的部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动，
故导体 ab 中有感应电流产生，则甲装置运用的原理是电磁感应现象，此过程中将机械能转化为电 能，故 A 正确，B 错误；
C ．当导体 ab 中产生的感应电流通过导体 cd 时，由于磁场对通电导体有力的作用，则导体 cd 由 于受到力的作用将会发生运动，故乙装置产生的现象的应用是电动机，故 C 错误；
D ．感应电流的方向与磁场方向和运动方向有关，若导体 ab 水平改为向左移动，故产生的感应电 流方向改变，则通过导体 cd 的电流方向也发生改变，由于通电导体在磁场中的受力方向与电流方 向和磁场方向有关，故导体 cd 的运动方向也发生改变，故 D 错误。故选 A。
7 ．小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关 S 闭合 后，小灯泡发光。下列说法正确的是 ( )
A ． 甲电机相当于电动机，其工作原理是电磁感应
B ． 甲电机相当于发电机，工作时将电能转化为机械能
C ．乙电机相当于电动机，工作时将电能转化为机械能
D ．乙电机相当于发电机，工作时线圈受到磁场力的作用
【答案】C
由图可知，右边的电路有电源，当右边电路开关闭合后，电源为乙的线圈提供电流，此时
乙的线圈在磁场中受力转动，说明乙是电动机； 电动机的工作原理是通电导线在磁场中受力作用， 工作时将电能转化为机械能。 乙转动的同时，会通过连接轴带动甲的线圈同步转动； 由于甲内部 也包含磁体和线圈，甲的线圈会随乙的转动在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，使小 灯泡发光，故甲相当于一个发电机；发电机的工作原理是电磁感应现象，工作时将乙传递的机械能 转化为电能，故 ABD 错误，C 正确。故选 C。
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8 ．某游乐室有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪地发光。地板 下方铺设的结构如图所示，踩踏地板时，固定在地面上的弹簧线圈做切割 运动，使闭合电路 中产生 (选填“交流电”或“直流电”) 。该装置中的磁体和线圈相当于电路中的 (选填 “电源”或“用电器”) 。
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第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
【答案】 磁感线 交流电 电源
[ 1]踩踏地板时，固定在地面上的弹簧线圈会随地板的上下运动切割磁感线，这是电磁感 应现象的核心条件。
[2]线圈上下运动时，切割磁感线的方向会不断变化，因此闭合电路中产生的是交流电。 [3]该装置通过电磁感应将机械能转化为电能，磁体和线圈相当于电路中的电源 (电源是提供电能 的装置) 。
9 ．1820 年，丹麦物理学家奥斯特在直导线周围放上小磁针，当导线中通电时，小磁针转动，证明 电流周围存在 。如今，无人快递车逐渐走入我们的生活，快递车的电动机工作原理与奥斯 特实验原理 (选填“相同”或“不同”) 。车辆满载时总重 5000N ，车轮与地面总接触面积为
0.05m2 ，满载时车辆对地面的压强为 Pa。
【答案】 磁场 不同 1 105
[ 1] 1820 年，丹麦物理学家奥斯特在直导线下方放置小磁针，通电后小磁针转动，证明电 流周围存在磁场。该现象称为电流的磁效应，是电磁学重要里程碑。
[2]奥斯特实验的原理是电流的磁效应，电动机的原理是通电导线在磁场中受到力的作用，所以无 人快递车电动机工作原理与奥斯特实验原理不同。
[3]满载时车辆对地面的压强p = = = = 1 105 Pa
10．如图为探究磁场对电流的作用的实验装置，闭合开关，导体 ab 运动起来， (选填“电 动”或“发电”) 机是根据此原理制成的。调转蹄形磁铁的磁极，导体 ab 运动方向与原来 ； 增大电源电压，导体 ab 运动速度比原来的更 。
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【答案】 电动 相反 大
[ 1]磁场对放入其中的通电导体有力的作用，电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的
原理而制成的，图中有电源，所以闭合开关，导体 ab 运动起来，是电动机的原理。 [2]磁场对放入其中的通电导体有力的作用，且受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。调转 蹄形磁铁的磁极，即磁场方向改变，电流方向不变，通电导体在磁场中受力方向改变。故导体 ab 运动方向与原来相反。
[3]导体在磁场中受到力的大小跟电流的大小有关。若增大电路中的电流，导体的运动速度比原来 的更大。
11．即将服役的国产航母“福建舰” (如图甲) 装备了电磁弹射器，可将战机快速弹射起飞。
( 1)电磁弹射器的工作原理如图乙，轨道上的磁悬浮电磁弹射车受到巨大的电磁弹力 (即通电导线 在磁场中会 ) 而快速向前滑行，就像我们投掷纸飞机一样，推动战机完成起飞； (2)电磁弹射车采用磁悬浮技术，其工作时，线圈中强大的 产生强磁场，使轨道与其上 方弹射车的磁场相互作用产生 (选填“引力”或“斥力”) 实现磁悬浮，从而使轨道与弹 射车之间的摩擦大幅减少。
【答案】( 1)受力运动；(2)电流 斥力
(1) 通电导线在磁场中会受力运动，轨道上的磁悬浮电磁弹射车受到巨大的电磁弹力而 快速向前滑行。
(2) [ 1][2]通电导体周围存在磁场，电磁弹射车工作时，线圈中强大的电流产生强磁场，使轨道与 其上方弹射车的磁场相互作用产生斥力实现磁悬浮，从而使轨道与弹射车之间的摩擦大幅减少。
12．首次证实电流的周围存在磁场的科学家是 ，首次发现电磁感应现象的科学家
是 。在一个圆纸盒里放一个条形磁体，在圆纸盒外放一些小磁针，各小磁针静止时 N 极 指向如图中箭头所示，则条形磁体是沿 方向放置的 (用字母表示) 。
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
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【答案】 奥斯特 法拉第 BD (或 DB)
[ 1]首次证实电流的周围存在磁场的科学家是奥斯特，通过奥斯特实验得出电流的周围存 在磁场。
[2]首次发现电磁感应现象的科学家是法拉第，电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流的现象。
[3]在一个圆纸盒里放一个条形磁铁，在圆纸盒外放一些小磁针，各小磁针静止时 N 极指向如图中 箭头所示，根据条形磁铁外部的磁感线从 N 极出发回到 S 极的特点，得出条形磁铁是沿 BD (或 DB) 方向放置的。
13．如图所示，我国第三艘航空母舰“福建”号满载排水量为 8.5 万吨，满载航行时受到的浮力为 N 。“福建”号将采用自行研制的电磁弹射器，电磁弹射器的弹射车与航母上携带的飞机前轮 连接，并处于电磁铁产生的强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力，其 原理和 (选填“电动机”或“发电机”) 相似。航空母舰上的舰载机在遇大风天气时，应该
(选填“迎风”或“逆风”) 起飞，起飞后该舰受到的浮力 。
【答案】 8.5 108 电动机 迎风 变小
[ 1]“福建”号满载航行时排水量为m = 8.5 10 t = 8.5 104 kg 7
“福建”号满载航行时受到的浮力为F = G = G排 = mg = 8.5 107 kg 10N/ kg = 8.5 108 N [2]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动。“福建”号将采用自行研制的电磁弹射器，电 磁弹射器的弹射车与航母上携带的飞机前轮连接，并处于电磁铁产生的强磁场中，当弹射车内的导 体通过强电流时，即可受到强大的推力，其原理和电动机相似。 [3][4]航空母舰上的舰载机在遇大风天气时，应该迎风起飞，可以增大升力，起飞后该舰总重力减 小，该舰受到的浮力等于重力，浮力变小。
14．小敏做了一个有趣的实验，她将两个相同的玩具电机 A 、B 的转轴用塑料管连接起来，图甲是 电机 A 、B 简易结构的示意图。如图乙所示，闭合开关 S ，电流通过电机 B ，B 中线圈在磁场中会 受到 的作用转动起来，带动电机A 中线圈转动，小灯泡发光。此时，电机A 相当于 (选 填“用电器”“开关”或“电源”) ；当电机 B 中线圈转动方向改变时，电机 A 中线圈的转动方向也随 之改变；通过小灯泡的电流方向是否会改变，可以在电机 A 所在电路中添加 (选 填“发光二极管”“滑动变阻器”) 用来判断电路中电流方向是否改变。
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
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第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
【答案】 力 电源 发光二极管 [ 1][2]通电导体在磁场中会受到力的作用。如图乙，当有电流通过电机 B ，B 中线圈在磁
场中会受到力的作用，从而使线圈转起来；B 中线圈带动 A 中线圈转动，导体做切割磁感线的运 动产生电流，小灯泡发光，这种现象称为电磁感应现象，此时的电机 A 为电路提供电能，相当于
电源。
[3]发光二极管具有单向导电性，所以可以在电机 A 所在电路中添加一个发光二极管，用来判断电 路中电流方向是否改变。
15．科学家们推测，木星的卫星“欧罗巴”内部有一层“海洋” ，如图所示。该卫星在木星的磁场中穿 行时，由于海水是导体，海洋中会产生电流，这是 现象；海洋中的电流也会产生磁场，若其
他条件均不变，当木星的磁场增强时，电流产生的磁场将 (选填“增强”或“减弱”) 。
【答案】 电磁感应 增强
[ 1]根据题意，卫星在木星的磁场中穿行时，由于海水是导体，满足闭合回路的部分导体 做切割磁感线运动，海洋中会产生电流，这是电磁感应现象。
[2]电磁感应现象中，产生感应电流的大小与磁场的强弱有关，当木星的磁场增强时，产生的感应 电流将增强，而电流产生的磁场强弱与电流的大小有关，因此当木星的磁场增强时，电流产生的磁 场将增强。
16．电流的磁效应被发现后，科学家 笃信自然力的统一，以逆向的思想，在磁生电的研 究中发现电磁感应现象，为人类从“蒸汽时代”跨入“电气时代”做出了伟大贡献。某导体两端的电压 为 6 伏，10 秒内通过该导体横截面的电荷量为 4 库，则该导体的电阻为 欧；标有“220V 1000W”的用电器正常工作 1 小时，耗电 度。
【答案】 法拉第 15 1
[ 1]科学家法拉第在磁生电的研究中逆向思考，发现电磁感应现象，导致了发电机的发明， 为人类从“蒸汽时代”跨入“电气时代”做出了伟大贡献。
[2]通过导体的电流I = = = 0.4A
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根据欧姆定律R = 可知，导体的电阻R = = = 15
[3]用电器正常工作 1 小时消耗的电能 W=Pt1= 1000×10-3kW×1h=1kW ·h=1 度
三、实验题 (共 3 小题，每空 1 分，共 24 分)
17．小强在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，连接了如图所示的实验装置。
实验次序 开关 磁场方向 导体 AB 的运动方向 灵敏电流计的指针
1 断开 上 N 下 S 左右运动 不偏转
2 闭合 上 N 下 S 上下运动 不偏转
3 闭合 上 N 下 S 左右运动 偏转
( 1)为了让实验顺利进行，导体 AB 应选用 (选填“铁棒”或“钢棒”) 。
(2)实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(3)小强将实验中观察到的现象记录在表中。
①分析实验 1 和 3 可知，产生感应电流的条件之一是开关必须保持 。
②分析实验 2 和 3 可知，产生感应电流的另一个条件是电路中的部分导体必须做 。
(4)小强发现当导体 AB 水平左右运动时，电流计的指针也左右偏转，说明电路中产生的感应电流方 向是 (选填“变化”或“不变”) 的，感应电流的方向与导体运动的方向 (选填“有关”或 “无关”) 。
(5)如果将电流计换成 可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1)铜棒；(2)灵敏电流计的指针是否偏转；(3)闭合 切割磁感线运动；(4)变化 有关 ；(5) 电源
(1) 在电磁感应实验中，导体需要是导体且不能被磁化。铁棒是磁性材料，容易被磁化， 会对实验产生干扰；钢棒是导体且不易被磁化，更适合用于该实验。
(2) 由转换法，实验中通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流。
(3) [ 1]实验 1 和 3 中，磁场方向相同，导体 AB 相对磁体是运动的，第 1 次实验中，开关断开， 第 3 次实验中开关闭合，只有第 3 次灵敏电流计指针偏转，这说明要产生电流的条件之一是开关必 须闭合，形成闭合回路。
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[2]实验 2 和 3 中，电路中开关保持闭合，磁场方向相同，导体上下运动时，导体没有做切割磁感 线运动时，指针不偏转，无电流产生，导体左右运动时，导体做切割磁感线运动时，指针偏转，有
电流产生，故电路中要产生电流，电路中的部分导体必须做切割磁感线运动。
(4) [ 1][2]小强发现当导体 AB 水平左右运动时，电流计的指针也左右偏转，可知感应电流的方向 不同，说明电路中产生的感应电流方向是变化的，感应电流的方向与导体运动的方向有关。
(5) 探究磁场对通电导体的作用，电路中应有电流，故将电流计换成电源可以探究磁场对通电导 体的作用。
18．小林学习电磁学知识时，做了以下实验。
( 一) 在一个圆纸盒里放一个条形磁铁，在圆纸盒外放一些小磁针，各小磁针静止时 N 极指向如 图中箭头所示，则条形磁铁是沿 (选填“ AC ”或“ BD ”) 方向放置的， (用字母表 示) 端为条形磁铁的 N 极，条形磁铁对小磁针有力的作用是通过磁场产生的。
(二) 小林想到地球是一个巨大的磁体，于是他和同学利用一根长导线等器材形成闭合电路，两名 同学摇动导线，就能利用地磁场将我们日常运动的能量转化为可利用的电能。
(1)考虑到产生的电流较小，在如图甲所示的实验装置中，需在导线夹间接入的电路元件是 。
(2) 实验中发现，当顺时针摇导线转动一周的过程中，电表指针先向右偏转后向左偏转，这是因 为感应电流的方向与 有关。
(3) 与本实验原理相同的是 (选填“电动机”或“发电机”) 。
(4) 通过多次实验，他们可以发现按照图乙选项 (选填“A”或“B”) 的方向站立转动导线 更容易产生感应电流。
(5) 小林和同学发现，两位摇绳的同学拉动导线上下抖动时，产生感应电流的大小和转动导线时 不同，请你依据此现象猜想，感应电流的大小与 有关。
【答案】 BD D 灵敏电流计 切割磁感线运动方向 发电机 A 切
割磁感线运动速度
[ 1]磁体外部的磁感线总是从 N 极出来返回 S 极。图中小磁针的指向表明磁感线是从 D 端 出来返回 B 端，所以条形磁铁应沿着 BD 方向放置。
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[2]磁感线从 D 端出来，所以 D 端为条形磁铁的 N 极。
[3]利用地磁场探究电磁感应现象，产生的感应电流较小，需在导线夹之间接入灵敏电流计。 [4]当顺时针摇导线转动一周的过程中，电流表指针先向右偏转，后向左偏转，这是因为感应电流 的方向发生改变，感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关。 [5]本实验的原理是闭合电路一部分导体在磁场中切割磁感线运动。这是电磁感应原理，这与发电 机的原理相同。
[6]因为地磁场的方向是南北方向的，实验时，两个人应该像图 A 一样，沿东西方向站立，这样摇 动电线时，电线才能切割磁感线，产生感应电流。如果按照图 B 方向站立，摇动导线时不容易切
割磁感线，不容易产生感应电流。
[7]上下抖动与转动导线时，导线切割磁感线的速度不同，导致感应电流大小不同。说明感应电流 的大小与导线切割磁感线运动速度有关。
19．如图所示，是宁宁“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
( 1)闭合开关后，铜棒 ab 在上图虚线区域内沿 (选填“上下”或“左右”) 方向运动时，电流表 指针发生偏转。
(2)该实验演示的是 现象，利用这一原理可以制成 (选填“电动机”或“发电机”) 。
(3)为使电流表指针偏转角度更大便于观察，请说出可采取的一种措施 。
(4)要改变电流表指针偏转方向，请说出可采取的一种措施是 。
(5)如图甲表示的是交流发电机原理示意图，乙图是交流发电机截面图 (沿垂直纸面方向看) ，闭 合电路的线圈部分在两极间的运动情形。图中小圆圈代表导体棒的模截面，运动过程中给出了线圈 在水平和竖直两个位置。图中的箭头表示线圈此时在该位置上的运动方向。会产生感应电流的是位 置 (选填“水平或竖直”) ，线圈靠惯性运动时，闭合开关，线圈停止运动的 (选填“快 或慢”) 。
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(6)若把图 1 中的小灯泡换成 就变为电动机模型。其中，线圈在磁场中受力方向与 和 有关。
【答案】( 1)左右；(2)电磁感应 发电机；(3)增大导体切割磁感线的速度或增强磁场；(4)改变铜棒 运动方向或磁场方向；(5)水平 快；(6)电源 电流方向 磁场方向
(1) 产生感应电流的条件是 “闭合电路的部分导体切割磁感线” 。图中磁场方向为竖直方 向，因此铜棒 ab 沿左右方向运动时，会切割磁感线，电流表指针偏转。
(2) [ 1]该实验演示的是闭合电路的部分导体切割磁感线产生电流的现象是电磁感应现象。 [2]利用这一原理可制成发电机，将机械能转化为电能。
(3) 感应电流的大小与导体切割磁感线的速度、磁场强弱等有关。为使电流表指针偏转角度更大， 可采取的措施有：增大导体切割磁感线的速度或增强磁场。
(4) 感应电流方向与磁场方向、导体运动方向有关，所以可采取的措施：改变导体切割磁感线的 方向或调换磁铁的磁极。
(5) [ 1]水平位置：线圈运动方向切割磁感线，会产生感应电流；竖直位置：线圈运动方向与磁感 线平行，不切割，无感应电流，故填水平。
[2] 线圈靠惯性运动时，闭合开关会产生感应电流，同时受到磁场的阻力，因此线圈停止运动的速 度更快。
(6) [ 1] 电动机是利用 “通电导体在磁场中受力运动” 的原理，需将小灯泡换成电源提供电能。 [2] 线圈在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．历时九年建成的港珠澳大桥，被外媒誉为“新世界七大奇迹”之一，全桥总长约55 千米，由引 桥、跨海桥、海底隧道三部分组成。大桥通行车辆的最高限速为 100 千米/小时，最低限速为 60 千 米/小时。现有一辆符合国家新能源政策的纯电力驱动小汽车，从珠海口岸出发，以 100 千米/小时 的平均速度行驶。
( 1)该纯电力驱动汽车行驶过程中， 能转化为 能。
(2)这辆汽车通过港珠澳大桥全程需要多长时间？
(3)若该车通过海底隧道时，以 80 千米/小时的速度行驶了6 分钟，求港珠澳大桥中除海底隧道外的 路段长度为多少千米？
【答案】( 1)电 机械；(2) 0.55h；(3)47km
(1) 纯电力驱动汽车工作时，电动机将电池储存的电能转化为驱动汽车运动的机械能，
因此能量转化过程为电能转化为机械能。
(2)已知大桥长度s总 = 55km ，平均速度v = 100km/h ，根据公式t = ，代入数据得t = = = 0.55h 因此，汽车通过全程需要 0.55 小时。
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
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(3) 海底隧道段行驶时间t1 = 6 min = 0. 1h ，速度v1 = 80km/h
隧道长度s1 = v1t1 = 80km/h 0. 1h = 8km
除隧道外的路段长度为s余 = s总 一 s1 = 55km 一 8km = 47km
21．如图甲为 SU7 新型国产电动汽车， 自带“动能回收系统”
( 1)“动能回收装置”可在刹车时带动发电机工作，将动能转化为 储存起来，从而延长续航里 程，应用了原理 (或现象) ；
(2)图乙所示为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路，汽车远、近光灯电控转换器 K 相当于电压表， 闭合开关 S ，当光强 (表示光的强弱程度的物理量，用字母表示，其单位为坎德拉，简写为 cd) E≥3cd 的光照射光敏电阻 R 时，汽车上使用的远光灯能自动切换为近光灯。电源电压恒为 9V ，定 值电阻 R0 的电流与其两端电压的关系如图丙所示，光敏电阻的阻值 R 随光强 E 变化的关系如下表， 求：
光强 E/cd 1 2 3 4 5 6
光敏电阻 R/Ω 36 18 12 9 7.2 6
①定值电阻 R0 的阻值；
②当光强 E=3cd 时，远光灯自动切换为近光灯时，此时电控转换器 K 两端电压是多少？ 电阻 R0 的 功率是多少？
【答案】( 1)电能 电磁感应现象；(2)①6Ω；②3V；1.5W
(1) [ 1][2]“动能回收装置”可以在刹车时实现动能回收进行发电，这是发电机的原理，是 电磁感应现象，此过程中将动能转化为电能储存起来。
(2) ①由丙图可知，R0 的电流与其两端电压成正比，所以定值电阻 R0 的阻值为R0 = = = 6
②由实物电路可知，两电阻串联。当光强 E=3cd 时，由表中数据可知，光敏电阻的阻值为 R= 12Ω， 此时远光灯自动切换为近光灯，根据串联正比分压可得， = ，代入数值得， = 91 (V)0
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
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解得 U0=3V ，即电控转换器 K 两端电压为 3V 。电阻 R0 的功率为P = = = 1.5W
五、综合能力题 (共 2 小题，共 13 分)
22．大疆某型号四旋翼无人机，它采用4 个电机带动旋翼 (螺旋桨) 转动，对下方空气施力的同时 获得升力，下表是该无人机的部分参数：
整机质量 2kg 电动机工作电压 12V
电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 60W
电池容量 5000mA·h 电动机数量 4
( 1)该无人机充满电时，电池可以储存 的电能；
(2)该无人机动力系统来自直流电动机，将电能主要转化为机械能，其工作原理与图中 相同；
A ． B ． C ． D ．
(3)该无人机悬停时流过每个电动机的电流是 A ，若每个电动机线圈电阻为 0.4Ω ，每个线圈电阻 的发热功率为 W。
【答案】( 1)2.7×103J；(2)B ；(3)5 10
(1) 电池储存的电能为 W= UIt=15V×5000×10 A×3600 s3=2.7×10 J 3
(2) 直流电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，从而将电能转化为机械能。
A ．A 图是探究电磁感应现象的装置，是发电机的工作原理，故 A 不符合题意；
B ．B 图是探究通电导体在磁场中受力的装置，是电动机的工作原理，故 B 符合题意；
C ．C 图是探究电磁铁磁性强弱的装置，利用了电流的磁效应，故 C 不符合题意；
D ．D 图是探究磁极间相互作用规律的实验，故 D 不符合题意。故选 B。
(3) [ 1]由表格数据可得，无人机悬停时流过每个电动机的电流为I1 = = = 5A [2]根据焦耳定律，每个线圈电阻的发热功率为P热 = (I12 )R = (5A)2 0.4Ω = 10W
23．如图所示，“复兴号"动车是我国具有完全自主知识产权的“CR400AF”动车组，且我们的高铁技 术是世界领先。该动车部分参数见表。 (设乘客人均质量为 50kg)
车身质量 m(t) 360
每节车厢长 l(m) 25
车厢数 (节) 8
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第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
第十七章 电动机与发电机 提升卷 (解析版)
每节载客 (人) 100
最高时速 (km/h) 400
( 1)动车在加速行驶的过程中电能转化成 (填“机械能” 、“内能”) ；在减速的过程中，动车受到 的摩擦力 (填“变大”、“变小”或“不变”) ；动车穿越居民区时，周围的隔音墙是在 减弱噪音。
(2)动车的牵引力主要是来源于牵引电动机，“电动机”的工作原理是 。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，“复兴号” 动车运行时的总阻力f 与列车速度 v 满足f = kv2 的关系，其中k = 40N . m2 . s一2 。则“复兴号”动车以 360kmh 的速度满载匀速运行时的推重比是 。若动车牵引电机的效率为 80% ，则牵引电机每
秒耗电 J；
【答案】( 1)机械能 不变 传播过程中；(2)通电导体在磁场中受力会运动 0. 1 5 107 J (1) [ 1]由题可知，动车加速行驶，在此过程中动车消耗的电能转化成自身的机械能；
[2]滑动摩擦力的大小只与压力大小及接触面的粗糙程度有关，在减速过程中，这两个物理量均未 发生变化，故动车受到的摩擦力不变；
[3]动车穿越居民区时，周围的隔音墙是在传播过程中减弱噪音的。
(2) [ 1]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力会运动
[2]“复兴号”动车匀速运行时的速度为v = 360km / h=100m/s
则动车运行时的牵引力等于总阻力，即F = f = kv2 = 40N . m2 .s一2 (100m/s )2 = 4 105 N 车的重量G车 = m车g = 360 1000kg 10N/kg = 3.6 106 N
乘客总重G人 = nm人g = 100 8 50kg 10N/kg = 4 105 N
则车总重G总 = G车 + G人 = 3.6 106 N + 4 105 N = 4 106 N
则“复兴号”动车以360kmh 的速度满载匀速运行时的推重比 = = = 0. 1
[3]根据速度的计算公式可得，动车在一秒内行驶的路程为s = vt = 100m/s 1s= 100m
由做功的计算公式可得，牵引力 1s 内做的功W = Fs = 4 105 N 100m = 4 107 J
(
根据机械效率
的计算公式可得，牵引电机消耗的电能
W
电
=
=
=
5
10
7
J
)W 4 107 J
n 80%
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