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17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
基础过关练
一、发电机的构造和工作原理
1 ．发电机工作原理
（1）构造：发电机由_________和_________两部分组成。大型发电机一般采用_________旋转的方式来发电。
（2）工作原理：____________________________________ 。线圈转动时，电流表指针偏转；当线圈转动到后半周时，切割磁感线方向相反，若没有换向器，电流表指针偏转方向相反。
（3）能量转化：_________转化为_________能。
2 ．小明按人类对磁的认识历程，对“电与磁”知识进行梳理，请填写图中对应序号位置的内容：
（1）_________ ；（2）_________ ；（3）_________。
3 ．发电机是利用_________现象制成的（选填“电磁感应” 或“摩擦起电” ），我国发电厂发出的交变电流的频率是_________Hz ，周期是 0.02s。
4 ．图为动圈式话筒的构造示意图，话筒由线圈、永磁体、膜片等组成。当声音到达话筒时，声波会引起膜片振动，处在磁场中的线圈跟随着膜片一起运动，产生携带声音信号的电流。则话筒的工作原理与_________（选填“发电机”“电动机”或“电磁继电器”）相同。
二、电磁感应现象
5 ．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是 ( )
A ．电磁感应现象是由奥斯特首先发现的
B ．只要把矩形线圈放在磁场中，线圈中就会产生感应电流
C ．只要导体在磁场中做切割磁感线运动，就一定有感应电流产生
D ．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中一定有感应电流产生
6．物理学每一次重大的发现都会推动社会的进步和发展，英国物理学家_________发现了电磁感应现象，促成了_________ 的发明，使人类迈入电气化时代。
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7 ．如图所示为动圈式话筒的构造示意图，话筒由线圈、永磁体、膜片等组成。当人对着话筒说话时，声波引起膜片振动，磁场中的线圈跟随着膜片一起运动。下列说法正确的是 ( )
A ．话筒是依据电磁感应现象制成的 B ．线圈中的电流方向一定是不变的
C ．话筒的工作原理与电动机的工作原理相同 D ．话筒在使用过程中，将电能转化为机械能
8 ．实验装置如图所示，探究感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向的关系。在实验中采取控制变量法。
（1）控制磁场方向不变，改变_________方向，观察灵敏电流计的指针偏转方向；
（2）控制导体ab 的运动方向不变，改变_________方向，观察灵敏电流计的指针偏转方向。
（3）实验结论：感应电流的方向与_________方向和_________方向有关。只改变其中一个方向，感应电流的方向_________ ；若同时改变两个方向，感应电流的方向_________。
三、影响感应电流大小和方向的因素
9 ．小明学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣利用如题图所示装置，探究电磁感应现象。
（1）他应在 M、N 之间接入_________；
（2）闭合开关，让导体棒 AB 从图示位置上下运动时，电路中________（选填“有”或“没有”）感应电流产生；若导体棒 AB 不动，左右移动磁铁，电路中_______（选填“有”或“没有”）感应电流产生；
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显，在不增加器材的前提下，请提出一条改进措施：_____________________________________________；
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（4）从能量的角度分析，产生感应电流的过程就是机械能转化为电能的过程，生活中利用电磁感应原理的实例有____________________________________（列举 1 个）。
10 ．在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，移动导体 AB 在蹄形磁体中斜向左上运动，电流表指针_________偏转（选填“会”或“不会”）；保持 AB 棒运动方向不变，将磁体 N、S 极对调，重复实验，是为了探究感应电流方向与_________ 的关系，在这个实验中机械能转化为________能。
11．如图所示是探究电与磁关系的部分实验装置，在线圈导线的自由端 MN 之间接入不同元件可以进行不同的探究，下列说法正确的是 ( )
A ．接入灵敏电流计，可探究电磁感应现象
B ．接入电源，探究的是电磁铁的工作原理
C ．接入电源，蹄型磁体相当于电路中的用电器
D ．接入发光二极管，使线圈左右运动，二极管能持续发光
12 ．小明学习了“电磁感应”后进行了深度学习，通过查阅资料发现感应电流的方向可以通过“右手定则”来判断，如图甲所示：伸出右手，让磁感线穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则四指指向为感应电流的方向。请你根据上述方法判断图乙中导体棒沿竖直导体框下落的过程中电阻 R 内的电流方向是________（选填“由a 到 b”或“由b 到 a”），图中“×”表示垂直导体框向里的磁感线。
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四、产生感应电流的条件
13 ．英国物理学家法拉第经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了_________现象，由此发明了_________（选填“电动机”或“发电机”），开创了电气时代的新纪元。
14．如图所示是公交车自动爆玻器，它利用电磁线圈在通电时产生一个冲击力，带动钨钢头击打车窗玻璃边角部位，达到击碎玻璃的目的．下列选项中与自动爆玻器的原理相同的是 ( )
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A．
B．
C．
D．
15 ．关于如图所示实验，下列说法正确的是 ( )
A ．装置中的 AB 是轻质塑料棒
B ．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
C ．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转
D ．根据该实验揭示的原理发明了电动机
16 ．如图所示，小明和小刚利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体 AB 和若干导线等器材来探究
感应电流产生的条件。闭合开关，他们完成操作，将观察到的现象记入表格：
序号 导体 AB 的运动情况 有无感应电流
① 左右运动 有
② 上下运动 无
③ 前后运动 无
④ 斜向上、斜向下运动 有
（1）分析①、②两次实验现象，小明说：“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准确，因为导体 AB_________运动时，其运动方向也与磁场方向垂直，但无感应电流；
（2）采纳小刚意见后，小明又说：“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时，电路中才会产生感应电流” ，小刚认为不全面，因为导体 AB_________运动时，也有感应电流；
（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将_________能转化为电能；如果将图中的灵敏电流计换成_________ ，可以探究磁场对电流的作用。
能力提升练
一、单选题
1 ．对于外地游客，旅游景区电动观光车是一种非常适合在海南岛使用的交通工具。电动观光车的主要部件是电动机，下列图片中，能够说明电动机工作原理的是 ( )
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A．
B ． C．
D．
2 ．如图所示，风吹小风车，电流表的指针会发生偏转。下列说法正确的是 ( )
A ．风车转动时将电能转化为机械能
B ．为使电流表偏转更明显，可更换磁性更强的磁体
C ．此装置的工作原理与扬声器的工作原理相同
D ．此装置说明了通电导体周围存在磁场
3．如图是实验室电流表的内部结构图，磁场内的线圈中有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。
线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。下列选项中与其工作原理相同的是 ( )
A ．电磁铁 B ．电磁继电器 C ．电动机 D ．发电机
4 ．图甲是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部的线圈相连， 自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁体转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是 ( )
A ．该装置是一种电动机 B ．该装置将电能转化为机械能
C ．增大车轮转速会使灯泡亮度变大 D ．该装置和扬声器的工作原理相同
二、填空题
5．如图所示，将导体 AB 的两端用细线悬挂起来，置于一个蹄形磁体的磁场中；将另一根导体A,B,的两端用细线悬挂起来，置于另一个蹄形磁体的磁场中，两根导体用导线相连，闭合开关后，左右移动 AB，将看到A,B, _________（填“运动”或“静止”），并解释原因：_____________________________。
6．如图是动圈式话筒内部结构。对着话筒说话时，声带_________发出声音，使膜片带动线圈做切割磁感线运动，产生的_________进入扩音机，通过扬声器还原成声音，此时改变了声音的_________ （选填“音调”或“响度”）。线圈做切割磁感线运动的过程中，将_________能转化为电能。
7 ．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”）。
8 ．1820 年，丹麦物理学家_________通过实验证明电流周围存在磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系；英国物理学家法拉第经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，由此发明了_________（选填“电动机”或“发电机”），开创了电气化时代的新纪元。
三、实验题
9 ．（1）小明同学用图 A 的实验装置探究“某固体熔化时温度的变化规律” 。加热过程中某一时刻温度计的示数如图 B 所示，读数为_________℃；根据实验数据，小明绘出了熔化图像 C ，由图像可知，此固体是_________（选填“晶体”或“非晶体”）；
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（2）小华在探究电磁现象的实验中，设计了如图 D 所示的实验装置。在图甲中将磁体向右插入螺线管中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转，由此可知：电路中_________ 电流产生（选填“有”或“没有”）。图 E 装置的实验结果表明磁场对通电导体有_________ 的作用，电动机就是根据这个原理制成的；
（3）在探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关时，采用了如图 F 所示的实验装置，这是为了探究电流产生的热量与_________ 的关系，通电一段时间后，_________（选填“左侧”或“右侧”） U 形管中液面高度的变化较大。
10 ．实验小组的同学进行电磁学实验。
（1）在如图甲所示的实验中，当闭合开关后，可以观察到磁场中金属棒ab 在导轨上运动，这说明磁场对通电导体_________ ，_________是利用这一原理工作的；（选填“发电机”或“电动机”）
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到金属棒ab 向相反的方向运动，说明力的方向与_________方向有关；
（3）在如图乙所示的实验中，闭合开关，保持蹄形磁体不动，若使导体AB 沿水平方向运动，则电流表指针将发生偏转。与此现象原理相同的是_________（选填“话筒”或“扬声器”）；
（4）根据图丙所示的情境，可得出结论：____________________________________ 。如图电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是：____________________________________。
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11 ．小雪设计了以下探究实验，请回答下列问题。
（1）图甲中，闭合开关，给铜棒 ab 通电，ab 向右运动，表明ab 在磁场中受到_________ 的作用；
（2）图甲中，磁场方向不变，对调电源正负极，连接电路，闭合开关，发现铜棒ab 向左运动，这表明_____________________________________________；
（3）图乙中，当开关闭合，导体棒 AB 向右运动时，灵敏电流计指针_________（填“会”或“不会”）发生偏转；
（4）通过图乙实验可得：闭合电路的部分导体在磁场中做_________，导体中会产生感应电流；如图丙，让条形磁体在线圈中竖直上下运动，灵敏电流计的指针_________（填“会”或“不会”）偏转；
（5）请列举一个利用图乙实验结论的生活实例：___________________________________。
四、计算题
12．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-1所示。叶片横截面的设计原理如图-2 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。
（1）图-1 中的发电机是根据_________原理制成的。当风正面垂直吹向静止叶片时，如图-2 所示，从正面看，叶片 A 会_________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；
（2）某风力发电机正在发电，其发电功率为 8×104W。该风力发电机工作 0.25h 发出的电能是多少？
（3）上述风力发电机 0.25h 获得的风能为 7.2×108J ，它发电时风能的利用率是多大？
（4）若上述风力发电机 0.25h 发出的电能全部供给一辆电动汽车，假设该电动汽车将电能全部转化为机械能，该电动汽车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为 1000N，请通过计算判断这些电能能否供该电动汽车在平直公路上行驶 70km。
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五、综合题
13．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示。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 只能向上开启，S2 只能向上开启）
（1）当线圈中的电流从 A 流向 B 时，活塞向_________（选填“左”或“右”）运动，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；
（2）在检查“人工心脏泵”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；
（3）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。
14 ．2024 年，国产新能源汽车强势崛起，以技术先进、功能丰富、性价比高等优点备受消费者青睐。小乐家借国家“汽车以旧换新补贴政策”的东风，换购了一辆“可油、可电”的新能源汽车，图甲是该车的主要部件结构图；
（1）该车具有动能回收功能，在刹车或减速时，利用车身动能带动线圈切割磁感线发电，并把电能储存到蓄电池里，从而起到节能的作用。该过程中：发电原理是___________________________；
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蓄电池在电路中相当于_________（选填“电源”或“用电器”）。在某段行程中，通过该系统回收了4.6 kW·h 的电能，若这些能量由汽油发动机燃烧汽油来提供，则至少需要燃烧热值为 4.6×107J/kg的汽油_________kg；
（2）图乙所示是新能源汽车充电的场景，图中显示充电线很粗，这是因为_______________________。小乐家的汽车有两种充电模式可供选择，相关信息如下表所示，现需要把蓄电池电量从 30%充电 到 80% ，从节省充电时间的角度考虑，应选择模式_________（选填“ 一”或“二”）。
蓄电池容量 38kW·h
充电模式 适用范围 充电电压 充电电流
一 公共充电桩 380V 100A
二 家用充电桩 220V 30A
（3）如图乙所示，该车后视镜内部镶嵌了电热丝，使镜片具有防雾、除霜的功能。这是利用了电流的_________效应，并通过_________（选填“做功”或“热传递”）的方式来增大镜片内能、升高镜片温度，使水蒸气遇到镜片后不能_________（选填“吸收”或“放出”）热量，也就无法起雾或结霜，以保障行车安全。若通过电热丝的电流为 0.5A ，电热丝阻值为 24Ω , 则 1min 内电流在该电热丝上产生的热量是_________J。
拓展培优练
一、单选题
1 ．部分新能源汽车应用了能量回收技术：汽车在滑行或制动过程中，线圈在磁场中转动产生感应电流，将机械能转化为电能。下列实验能说明该技术原理的是 ( )
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A．
C．
B．
D．
2 ．下列实例与发电机原理相同的是 ( )
A ．图甲：由环形电流方向可判断小磁针的 N 极
B ．图乙：便携式按压手电筒工作原理
C ．图丙：扬声器工作原理
D ．图丁：录音磁头录音时的工作原理
3．德州马拉松作为城市文化品牌，已发展成为彰显城市形象的重要载体。比赛过程中，运动员佩戴感应芯片通过起点和终点磁场地带时，芯片里的线圈会产生电流，激发芯片发送编码信息，系统自动获取信息并计时。其工作原理与此相同的是 ( )
A ．手摇发电机 B ．司南 C ．电磁起重机 D ．扬声器
4 ．某位同学对电与磁知识进行梳理，图中对应位置的内容填写正确的是 ( )
A ．电流的热效应 B ．动圈式话筒 C ．电磁起重机 D ．法拉第
5 ．某同学利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。下列说法正确的是 ( )
A ．换用磁性更强的磁体，保持导线 ab 和磁体静止，闭合开关，电流表指针偏转
B ．将导线 ab 换成匝数很多的线圈，保持磁体和线圈静止，闭合开关，电流表指针偏转
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C ．保持磁体静止，闭合开关，使导线 ab 从图中位置竖直向上运动，电流表指针偏转
D ．保持导线 ab 静止，闭合开关，使磁体从图中位置水平向右运动，电流表指针偏转
二、填空题
6 ．如图甲所示，将一条长约5 米的软导线两端与微电流传感器相连，形成闭合回路。微电流传感器与计算机相连。让两位同学快速甩动软导线，计算机显示的微电流波形如图乙所示，这是________现象，此过程中产生的电流是_________（选填“直流电”或“交变电流”），利用这一原理，可制成_________（写出一种即可）。
7．某同学用如图所示的装置进行实验，使金属棒ab 向左做切割磁感线运动，灵敏电流计指针向右偏转，说明回路中有电流产生，这是_________现象。灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向，若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向，可进行的操作是_______________________。
8 ．如图所示，悬挂在蹄形磁体两极间的导体与灵敏电流计构成闭合回路。当导体静止不动时，电流计指针_________ ；当导体向右运动时，电流计指针_________（选填“偏转”或“不偏转”）。
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三、实验题
9 ．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称之美。
（1）如图甲所示，导线通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明通电导线周围存在_________；
（2）如图乙所示为水位自动报警器的原理图。当水位到达金属块 A 时，_________灯亮，控制电路中电磁铁的上端为_________极（选填“S”或“N”）；
（3）如图丙所示，电路中的开关为单刀双掷开关。
①将开关掷于 1 ，观察到导体棒ab 运动，说明_________（选填字母）；
A ．电路中产生了感应电流 B ．通电导体在磁场中受力的作用
②将开关掷于 2，使导体棒ab 向右运动，观察到灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以_________（选填字母）。
A ．保持磁体不动，使导体棒ab 向左运动
B ．将磁体的磁极对调，使导体棒ab 向左运动
10．在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中，某小组利用电流计、开关、U 形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
（1）探究小组将观察到的现象记录在下表中：
开 关 闭 合 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 开 关 断 开 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况
竖直上下（乙图） 不偏转 竖直上下（乙图） 不偏转
垂直里外（丙图） 不偏转 垂直里外（丙图） 不偏转
水平左右（丁图） 偏转 水平左右（丁图） 不偏转
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分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做_________运动；
（2）探究小组观察到磁体不动时，导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转；若导体棒静止不动，磁体向右运动时，观察到电流表指针向_________偏转；
（3）探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小，你有什么方法使指针偏转角度变大？答： ___________________________（写出一种即可）。
11 ．小明学习了电磁知识后，从物理学的视角对图所涉及的物理问题进行了分析。
（1）如图甲所示，在 A 处接入_________ ，可探究电动机的工作原理；（填实验器材名称）
（2）在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，俯视图如图乙所示（磁感线垂直纸面向外，用“ ·”表示）；在外力的作用下，金属杆 ab 沿光滑金属轨道向右运动，请判断静止在光滑轨道上的金属杆 cd 是否运动并说明理由，判断：_________ ；理由：____________________________________；
（3）电吉他中电拾音器基本结构如图丙所示，磁体附近金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经电路放大后传送到音响发出声音，则弦振动时，线圈中的感应电流方向_________（选填“变化”或“不变”）。
四、综合题
12 ．中国高铁位居世界前列，成为了中国一张亮丽的名片，具有节能、快速、高效、安全、智能和舒适等优势。
（1）节能；动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，实现节能。图_________（填“a”或“b”）与其工作原理相同。
（2）快速；复兴号某动车组在高速运行时，若空气阻力f气 占总阻力的 80% ，f气 与速度v 的关系为f气 = kv2 （ k = 0.4N . h2 / km2 ，v 的单位为km / h ），当该动车组以 400km/h 的速度匀速直线运动时，该动车组牵引力每小时至少做功_________J 。（为方便计算，数据已作简化处理）
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（3）高效；列车网络控制系统可以依托大数据优化停靠站，提高效率。优化前，一动车组以速度v匀速行驶，经停某站，先减速一段时间t1 ，然后停一段时间t2 ，再加速一段时间t3 ，恰好恢复到原速度v 继续匀速行驶。优化后，该动车组不停靠此站，可视为在原路线上一直以速度v 匀速行驶，则该动车组因不停靠此站而节省的时间为_________ 。（该动车组加速阶段、减速阶段的平均速度均为 ，题中所给的物理量均为已知量）
（4）安全；如图（c），受电弓安装在高铁车箱的顶部，受电弓的碳钢滑板与供电线接触。如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，那么图_________（填“d”或“e”）的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。
（5）智能；某小组设计了一个冻雨预警电路，如图（f）所示。闭合 S 后，当环境温度低于 0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于 80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。已知：电源电压恒为 6V ，定值电阻R0 为 10 Ω , 警示灯标有“6V；0.5A” 。当电磁铁线圈中的电流I ≥ 0. 1A 时，电磁铁吸下衔铁，使动触点与下方静触点接触。为实现预警功能，温控开关与湿控开关应_________联，请选择合适的接线柱，用笔画线代替导线将电路连接完整。（图中温控开关与湿控开关之间已正确连接，电磁铁线圈的电阻、温控开关与湿控开关的电阻均忽略不计，只能在标有字母的接线柱上连接导线，导线不能交叉）
（6）中国高铁的发展，彰显了我国在科技创新领域的强大实力。请写出你想象的中国高铁最智慧的样子：_____________________________________________。
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一、发电机的构造和工作原理
1 ．发电机工作原理
（1）构造：发电机由_________和_________两部分组成。大型发电机一般采用_________旋转的方式来发电。
（2）工作原理：_________。线圈转动时，电流表指针偏转；当线圈转动到后半周时，切割磁感线方向相反，若没有换向器，电流表指针偏转方向相反。
（3）能量转化：_________转化为_________能。
【答案】（1）转子 定子 磁极；（2）电磁感应；（3）机械能 电
（1）[1][2][3]简单的发电机由固定不动的定子（磁体）和转动的转子（线圈）组成，实际
的发电机比模型发电机复杂得多，但仍是由转子和定子两部分组成。大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电，这种发电机叫做旋转磁极式发电机。
（2）发电机原理是电磁感应；闭合回路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动可以产生感应电流。
（3）[1][2]发电机是把机械能转化为电能的装置。
2 ．小明按人类对磁的认识历程，对“电与磁”知识进行梳理，请填写图中对应序号位置的内容：
（1）_________ ；（2）_________ ；（3）_________。
【答案】 指南针 电流 发电机
[1]磁体在地磁场的作用下具有指南性，N 极指北，S 极指南，利用该特点制成了指南针。
[2]由于通电导体在磁场中受到力的作用，所以电动机的原理是磁场对通电导体有力的作用。
[3]法拉第发现了电磁感应现象，发电机就是利用该原理制成的。
3 ．发电机是利用_________现象制成的（选填“电磁感应” 或“摩擦起电” ），我国发电厂发出的交变电流的频率是_________Hz ，周期是 0.02s。
【答案】 电磁感应 50
[1][2]交流发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，其在工作过程中能量的转化是机械能转化为电能；我国供生产和生活用的交流电的频率是 50Hz。
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4 ．图为动圈式话筒的构造示意图，话筒由线圈、永磁体、膜片等组成。当声音到达话筒时，声波会引起膜片振动，处在磁场中的线圈跟随着膜片一起运动，产生携带声音信号的电流。则话筒的工作原理与_________（选填“发电机”“电动机”或“电磁继电器”）相同。
【答案】发电机
当声音到达话筒时，声波会引起膜片振动，处在磁场中的线圈跟随着膜片一起运动切割磁
感线产生感应电流，这是电磁感应现象，发电机原理为电磁感应现象，电动机原理为通电导体在磁场中受力的作用，电磁继电器的原理是电生磁，因此话筒的工作原理与发电机相同。
二、电磁感应现象
5 ．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是 ( )
A ．电磁感应现象是由奥斯特首先发现的
B ．只要把矩形线圈放在磁场中，线圈中就会产生感应电流
C ．只要导体在磁场中做切割磁感线运动，就一定有感应电流产生
D ．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中一定有感应电流产生
【答案】D
A ．电磁感应现象是由法拉第首先发现的，故 A 错误；
BCD ．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中一定有感应电流产生，故 BC错误，D 正确。
故选 D。
6．物理学每一次重大的发现都会推动社会的进步和发展，英国物理学家_________发现了电磁感应现象，促成了_________ 的发明，使人类迈入电气化时代。
【答案】 法拉第 发电机
[1][2]由文字记载得，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，促成了发电机的发明，使人类迈入电气化时代。
7 ．如图所示为动圈式话筒的构造示意图，话筒由线圈、永磁体、膜片等组成。当人对着话筒说话时，声波引起膜片振动，磁场中的线圈跟随着膜片一起运动。下列说法正确的是 ( )
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
第 17 页 共 42 页
A ．话筒是依据电磁感应现象制成的 B ．线圈中的电流方向一定是不变的
C ．话筒的工作原理与电动机的工作原理相同 D ．话筒在使用过程中，将电能转化为机械能
【答案】A
A ．声波引起膜片振动，线圈和膜片是连在一起的，连在膜片上的线圈就一起振动，线圈
在永久磁体的磁场里振动，切割磁感线产生感应电流，所以话筒是依据电磁感应现象制成的，故 A正确；
B ．线圈中的电流是交变电流，电流方向一直变化，故 B 错误；
C．话筒是依据电磁感应现象制成的，电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故 C 错误；
D．话筒在使用过程中，通过线圈振动切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，故 D 错误。故选 A。
8 ．实验装置如图所示，探究感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向的关系。在实验中采取控制变量法。
（1）控制磁场方向不变，改变_________方向，观察灵敏电流计的指针偏转方向；
（2）控制导体ab 的运动方向不变，改变_________方向，观察灵敏电流计的指针偏转方向。
（3）实验结论：感应电流的方向与_________方向和_________方向有关。只改变其中一个方向，感应电流的方向_________ ；若同时改变两个方向，感应电流的方向_________。
【答案】（1）导体运动
（2）磁场
（3） 导体切割磁感线运动 磁场 改变 不变
（1）感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关。实验中，探究感应电流方向与导体运动方向的关系时，应控制磁场方向不变，改变导体运动方向。
（2）探究感应电流方向与磁场方向的关系时，应控制导体运动方向不变，改变磁场方向。
（3）[1][2][3][4]感应电流方向与磁场的方向和导体切割磁感线的运动方向有关，只改变其中一个方向，感应电流的方向会发生改变，若同时改变影响感应电流方向的两个因素，则感应电流的方向不改变。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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三、影响感应电流大小和方向的因素
9 ．小明学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣利用如题图所示装置，探究电磁感应现象。
（1）他应在 M、N 之间接入_________；
（2）闭合开关，让导体棒 AB 从图示位置上下运动时，电路中________（选填“有”或“没有”）感应电流产生；若导体棒 AB 不动，左右移动磁铁，电路中_______（选填“有”或“没有”）感应电流产生；
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显，在不增加器材的前提下，请提出一条改进措施：_________；
（4）从能量的角度分析，产生感应电流的过程就是机械能转化为电能的过程，生活中利用电磁感应原理的实例有_________（列举 1 个）。
【答案】（1）灵敏电流计；（2）没有 有；（3）增大导体 AB 切割磁感线的速度；（4）动圈式话筒
（1）为显示电路中有无电流，他应在 M、N 之间接入灵敏电流计。
（2）闭合开关，让导体棒 AB 从图示位置上下运动时，因此时导体没有切割磁感线，故感应电路中没有感应电流产生；若导体棒 AB 不动，左右移动磁铁，相当于磁铁不动，导体棒 AB 向右向左移动，导体切割切割磁感线，电路中有感应电流产生。
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显，说明产生的感应电流过小，为增大感应电流，在不增加器材的前提下，改进措施：可以增大导体 AB 切割磁感线的速度。
（4）动圈式话筒：线圈随声音的振动在磁场中做切割磁感运动时产生感应电流，将声信号转化为电信号，工作原理是电磁感应现象。生活中利用电磁感应原理的实例有动圈式话筒。
10 ．在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，移动导体 AB 在蹄形磁体中斜向左上运动，电流表指针_________偏转（选填“会”或“不会”）；保持 AB 棒运动方向不变，将磁体 N、S 极对调，重复实验，是为了探究感应电流方向与________ 的关系，在这个实验中机械能转化为_________能。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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【答案】 会 磁场方向 电能
[1]闭合开关，让导体 AB 在蹄形磁体中斜向左上运动，导体 AB 切割磁感线，会产生感应电流，因此电流表指针会偏转。
[2]保持 AB 棒运动方向不变，仅将磁体 N 、S 极对调，重复上述实验时，只有磁场的方向发生了改变，因此是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系。
[3]在此过程中，消耗机械能，产生电能，主要是将机械能转化为电能。
11．如图所示是探究电与磁关系的部分实验装置，在线圈导线的自由端 MN 之间接入不同元件可以进行不同的探究，下列说法正确的是 ( )
A ．接入灵敏电流计，可探究电磁感应现象
B ．接入电源，探究的是电磁铁的工作原理
C ．接入电源，蹄型磁体相当于电路中的用电器
D ．接入发光二极管，使线圈左右运动，二极管能持续发光
【答案】A
A ．在线圈导线的自由端 MN 之间接入灵敏电流计，线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，可以探究电磁感应现象，故 A 正确；
BC ．在线圈导线的自由端 MN 之间接入电源，线圈中有电流通过时会发生运动，探究磁场对通电导体有力的作用，线圈消耗电能，相当于电路中的用电器，故 BC 错误；
D ．二极管具有单向导电性，在线圈导线的自由端 MN 之间接入发光二极管，使线圈左右运动，产生电流的方向不断变化，二极管不能持续发光，故 D 错误。
故选 A。
12 ．小明学习了“电磁感应”后进行了深度学习，通过查阅资料发现感应电流的方向可以通过“右手定则”来判断，如图甲所示：伸出右手，让磁感线穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则四指指向为感应电流的方向。请你根据上述方法判断图乙中导体棒沿竖直导体框下落的过程中电阻 R 内的电流方向是________（选填“由a 到 b”或“由b 到 a”），图中“×”表示垂直导体框向里的磁感线。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
【答案】由 b 到 a
图中“×”表示垂直导体框向里的磁感线，由右手定则可得，四指所指的方向为电流的方向，
导体棒中的电流方向由 P 到 Q ，运动的导体棒在电路中相当于电源，所以定值电阻 R 的电流由b到 a。
四、产生感应电流的条件
13 ．英国物理学家法拉第经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了_________现象，由此发明了_________（选填“电动机”或“发电机”），开创了电气时代的新纪元。
【答案】 电磁感应 发电机
[1][2]根据法拉第发现的电磁感应现象，人们发明了发电机，为人类大规模获得电能提供了可能，开创了电气时代的新纪元。
14．如图所示是公交车自动爆玻器，它利用电磁线圈在通电时产生一个冲击力，带动钨钢头击打车窗玻璃边角部位，达到击碎玻璃的目的．下列选项中与自动爆玻器的原理相同的是 ( )
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A．
B．
C．
D．
【答案】C
由题可知，自动爆玻器的线圈在磁场中受到力的作用而运动，产生一个冲击力而击碎玻璃，该过程中将电能转化为机械能，相当于电动机的原理。
A ．图中是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流，是电磁感应现象，故 A 不符合题意；
B ．图中是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故 B 不符合题意；
C ．图中当处于磁场中的部分导体中有电流通过时，通电导体受磁场作用与运动，将电能转化为机械能，是电动机的原理，故 C 符合题意；
D ．图中的电磁铁是利用电流的磁效应工作，图中实验是探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验图。故 D 不符合题意。
故选 C。
15 ．关于如图所示实验，下列说法正确的是 ( )
A ．装置中的 AB 是轻质塑料棒
B ．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
C ．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转
D ．根据该实验揭示的原理发明了电动机
【答案】B
A ．塑料棒是绝缘体，不容易导电，不能产生感应电流，实验不能成功，故 A 错误；
B ．金属棒在磁场中以不同的方式运动，观察电流表的指针是否发生偏转，是否会产生感应电流，探究“什么情况下磁可以生电” ，故 B 正确；
C ．只闭合开关，金属棒不切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不会偏转，故 C 错误；
D ．该实验是探究电磁感应现象，根据该实验的原理发明了发电机，故 D 错误。故选 B。
16 ．如图所示，小明和小刚利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体 AB 和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件。闭合开关，他们完成操作，将观察到的现象记入表格：
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
序号 导体 AB 的运动情况 有无感应电流
① 左右运动 有
② 上下运动 无
③ 前后运动 无
④ 斜向上、斜向下运动 有
（1）分析①、②两次实验现象，小明说：“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准确，因为导体 AB_________运动时，其运动方向也与磁场方向垂直，但无感应电流；
（2）采纳小刚意见后，小明又说：“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时，电路中才会产生感应电流” ，小刚认为不全面，因为导体 AB_________运动时，也有感应电流；
（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将_________能转化为电能；如果将图中的灵敏电流计换成_________ ，可以探究磁场对电流的作用。
【答案】 前后 斜向上/斜向下 机械 电源
（1）[1]根据表格中收集现象可以发现，导体 AB 在蹄形磁体中前后运动时，在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，但这个时候没有感应电流产生，所以小明的说法不正确。
（2）[2]根据表格中收集现象可以发现，导体 AB 在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动时，此时虽然在切割磁感线，但不是垂直切割，也有感应电流产生，所以小明说：“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时，电路中才会产生感应电流”是不全面的。
（3）[3]闭合电路的一部分导体在磁场切割磁感线运动时，从而产生感应电流，从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将机械能转化为电能。
[4]要探究磁场对电流的作用，电流中需要有电源，所以可将图中的灵敏电流计换成电源。
能力提升练
一、单选题
1 ．对于外地游客，旅游景区电动观光车是一种非常适合在海南岛使用的交通工具。电动观光车的主要部件是电动机，下列图片中，能够说明电动机工作原理的是 ( )
(
C
．
) (
B
．
) (
D
．
)A．
【答案】C
电动观光车主要依靠电动机来工作，其原理是通电导线在磁场中受力运动；
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AB ．该装置说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，发电机是利用该原理制成的，故 A 不符合题意；
C ．该装置说明通电导体在磁场中会受到力的作用，是电动机的原理，故 C 符合题意；
D ．该装置可以探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故 D 不符合题意。故选 C。
2 ．如图所示，风吹小风车，电流表的指针会发生偏转。下列说法正确的是 ( )
A ．风车转动时将电能转化为机械能
B ．为使电流表偏转更明显，可更换磁性更强的磁体
C ．此装置的工作原理与扬声器的工作原理相同
D ．此装置说明了通电导体周围存在磁场
【答案】B
A ．风车转动带动线圈切割磁感线运动，将机械能转化为电能，故 A 错误；
B ．增强磁场可增大感应电流，使电流表偏转更明显，故 B 正确；
C ．此装置原理为电磁感应，扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故 C 错误；
D ．本装置未体现电流的磁效应，不能说明通电导体周围存在磁场，故 D 错误。故选 B。
3．如图是实验室电流表的内部结构图，磁场内的线圈中有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。下列选项中与其工作原理相同的是 ( )
A ．电磁铁 B ．电磁继电器 C ．电动机 D ．发电机
【答案】C
通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
AB ．电磁铁、电磁继电器是利用电流的磁效应原理制成的，工作原理不同，故 AB 不符合题意；
C ．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故 C 符合题意；
D ．发电机是利用电磁感应原理制成的，工作原理不同，故 D 不符合题意。故选 C。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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4 ．图甲是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部的线圈相连， 自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁体转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是 ( )
A ．该装置是一种电动机 B ．该装置将电能转化为机械能
C ．增大车轮转速会使灯泡亮度变大 D ．该装置和扬声器的工作原理相同
【答案】C
ABC ．该装置依靠自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，就能使前端的照明灯
发光，这说明电路中产生了电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，在该过程中，机械能转化为电能；增大车轮转速，线圈切割磁感线速度变大，感应电流变大，灯泡亮度变大，故 C 正确，AB 错误；
D ．扬声器主要应用的是电动机，是利用通电导线在磁场中受到力的作用工作的，故 D 错误。故选 C。
二、填空题
5．如图所示，将导体 AB 的两端用细线悬挂起来，置于一个蹄形磁体的磁场中；将另一根导体A,B,的两端用细线悬挂起来，置于另一个蹄形磁体的磁场中，两根导体用导线相连，闭合开关后，左右移动AB ，将看到A,B, _________（填“运动”或“静止”），并解释原因：_________。
【答案】 运动 见解析
闭合开关后构成闭合回路，当导体左右运动时，AB 在磁场中做切割磁感线的运动，根据
电磁感应原理，在导体内会产生感应电流，导体A,B, 通过电流后，右边的磁场对A,B, 有力的作用，A,B,会运动。
6．如图是动圈式话筒内部结构。对着话筒说话时，声带_________发出声音，使膜片带动线圈做切割磁感线运动，产生的_________进入扩音机，通过扬声器还原成声音，此时改变了声音的_________ （选填“音调”或“响度”）。线圈做切割磁感线运动的过程中，将_________能转化为电能。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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【答案】 振动 感应电流 响度 机械
[1][2][3][4]声音是由物体振动产生的，对着话筒说话时，声带振动发出声音，使膜片带动
线圈做切割磁感线运动，产生的感应电流进入扩音机，将声音放大，改变了声音的响度。线圈在磁场中做切割磁感线运动时，闭合的回路中有感应电流产生，是发电机的工作原理，该过程中将机械能转化为电能。
7 ．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。
8 ．1820 年，丹麦物理学家_________通过实验证明电流周围存在磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系；英国物理学家法拉第经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，由此发明了_________（选填“电动机”或“发电机”），开创了电气化时代的新纪元。
【答案】 奥斯特 发电机
[1]1820 年，丹麦物理学家奥斯特通过实验证明电流周围存在磁场，他把一根导线平行地
放在小磁针上方，当导线中通过电流时，磁针发生了偏转，从而在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。
[2]英国物理学家法拉第经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。根据电磁感
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应现象发明了发电机，发电机是将机械能转化为电能的装置，开创了电气化时代的新纪元；而电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。
三、实验题
9 ．（1）小明同学用图 A 的实验装置探究“某固体熔化时温度的变化规律” 。加热过程中某一时刻温度计的示数如图 B 所示，读数为_________℃；根据实验数据，小明绘出了熔化图像 C ，由图像可知，此固体是_________（选填“晶体”或“非晶体”）；
（2）小华在探究电磁现象的实验中，设计了如图 D 所示的实验装置。在图甲中将磁体向右插入螺线管中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转，由此可知：电路中_________ 电流产生（选填“有”或“没有”）。图 E 装置的实验结果表明磁场对通电导体有_________ 的作用，电动机就是根据这个原理制成的；
（3）在探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关时，采用了如图 F 所示的实验装置，这是为了探究电流产生的热量与_________ 的关系，通电一段时间后，_________（选填“左侧”或“右侧”） U 形管中液面高度的变化较大。
【答案】（1）36 晶体；（2）有 力；（3）电流 左侧
（1）[1]由图 B 可知，温度计的分度值为 1℃ , 此时温度计的示数为 36℃。
[2]晶体有固定的熔点，在熔化过程中温度保持不变；非晶体没有固定的熔点，熔化过程中温度持续上升。由图C 可知，该固体在熔化过程中温度保持不变，所以此固体是晶体。
（2）[1]在图 D 中，将磁体向右插入螺线管中时，此时闭合电路的一部分导体（线圈）在磁场中做切割磁感线运动，观察到灵敏电流计的指针向右偏转，这表明电路中有电流产生。
[2]图 E 装置中有电源，是通电导体在磁场中，导体通电后发生了运动，说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据这个原理制成的。
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（3）[1]该装置 F 中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律可知，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故实验可以研究电流产生的热量与电流的关系。
[2]根据 Q=I2Rt 可知，通电一段时间左侧容器内的电阻丝产生的热量多，所以，左侧 U 形管中液面高度的变化较大。
10 ．实验小组的同学进行电磁学实验。
（1）在如图甲所示的实验中，当闭合开关后，可以观察到磁场中金属棒ab 在导轨上运动，这说明磁场对通电导体_________ ，_________是利用这一原理工作的；（选填“发电机”或“电动机”）
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到金属棒ab 向相反的方向运动，说明力的方向与_________方向有关；
（3）在如图乙所示的实验中，闭合开关，保持蹄形磁体不动，若使导体AB 沿水平方向运动，则电流表指针将发生偏转。与此现象原理相同的是_________（选填“话筒”或“扬声器”）；
（4）根据图丙所示的情境，可得出结论：_________。如图电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是：
_________。
【答案】（1）有力的作用 电动机；（2）磁场；（3）话筒；（4）电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强 见解析
（1）[1][2]甲图中，当闭合开关后，磁场中的金属棒 ab 在导轨上运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用；电动机就是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的。
（2）只将磁体的两极对调，磁场的方向发生变化，接通电源，金属棒ab 的运动方向会改变，说明力的方向与磁场的方向有关。
（3）乙装置中，闭合开关后，如果让导体 AB 沿水平方向运动，做切割磁感线运动，电流表的指针就会发生偏转，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，此实验是将机械能转化成电能的过程，话筒利用了该原理，扬声器利用的是通电导线在磁场中受力的作用的原理。
（4）[1]图丙中，甲乙两个电磁铁串联，电流相等，甲线圈匝数较多，吸引的大头针数目多，说明甲的磁性强。可得结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
[2]电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是大头针被磁化，下端的极性相同，而同名磁极相互排斥，所以大头针下端分散。
11 ．小雪设计了以下探究实验，请回答下列问题。
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（1）图甲中，闭合开关，给铜棒 ab 通电，ab 向右运动，表明ab 在磁场中受到_________ 的作用；
（2）图甲中，磁场方向不变，对调电源正负极，连接电路，闭合开关，发现铜棒ab 向左运动，这表明_________；
（3）图乙中，当开关闭合，导体棒 AB 向右运动时，灵敏电流计指针_________（填“会”或“不会”）发生偏转；
（4）通过图乙实验可得：闭合电路的部分导体在磁场中做_________，导体中会产生感应电流；如图丙，让条形磁体在线圈中竖直上下运动，灵敏电流计的指针_________（填“会”或“不会”）偏转；
（5）请列举一个利用图乙实验结论的生活实例：_________。
【答案】（1）力；（2）通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关；（3）会；（4）切割磁感线运动 会；（5）发电机
（1）铜棒 ab 本来静止，当通电后运动状态改变，向右运动，说明此时受到了磁场力的作用。
（2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，此时电流的方向发生了改变，这时发现铜棒ab 由原来的向右运动变成向左运动，说明电流方向会影响通电导线在磁场中的受力方向。
（3）图乙中，当开关闭合，导体棒 AB 向右运动时，导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流，灵敏电流计指针发生偏转。
（4）[1]图乙中，闭合电路中的一部分导体向右运动时，在磁场中做切割磁感线的运动，导体中就会产生感应电流，灵敏电流计的指针会偏转。
[2]图丙中，条形磁体在线圈中竖直上下运动，线圈切割了磁感线，导体中就会产生感应电流，所以，灵敏电流计的指针会偏转。
（5）图乙实验中，闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流，发电机利用了该结论。
四、计算题
12．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-1所示。叶片横截面的设计原理如图-2 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。
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（1）图-1 中的发电机是根据_________原理制成的。当风正面垂直吹向静止叶片时，如图-2 所示，从正面看，叶片 A 会_________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；
（2）某风力发电机正在发电，其发电功率为 8×104W。该风力发电机工作 0.25h 发出的电能是多少？
（3）上述风力发电机 0.25h 获得的风能为 7.2×108J ，它发电时风能的利用率是多大？
（4）若上述风力发电机 0.25h 发出的电能全部供给一辆电动汽车，假设该电动汽车将电能全部转化为机械能，该电动汽车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为 1000N，请通过计算判断这些电能能否供该电动汽车在平直公路上行驶 70km。
【答案】（1）电磁感应，顺时针；（2）7.2×107J；（3）10% ；（4）70km
（1）[1]发电机是根据电磁感应原理制成，即利用闭合电路中的部分导体切割磁感线，产生关于电流。
[2]由图得，叶片 A 向下凸起，叶片 A 上表面的空气流速较小，压强较大，叶片 A 受到向下的压力差，则叶片 A 会顺时针转动。
（2）[2]发电机工作 0.25h 发出的电能W电 = Pt = 8 × 104 W × 0.25× 3600s = 7.2 × 107 J
（3）[3]发电时风能的利用率
（4）[4]电动汽车的牵引力F牵 = F阻 = 1000N
牵引力所做的功W = F牵s = 1000N× 70× 103 m = 7 × 107 J因为W < W电
所以能供该电动汽车在平直公路上行驶 70km。
五、综合题
13．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示。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 只能向上开启，S2 只能向上开启）
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（1）当线圈中的电流从 A 流向 B 时，活塞向_________（选填“左”或“右”）运动，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；
（2）在检查“人工心脏泵”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；
（3）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。
【答案】（1）左 铁；（2）滑片向左移动；（3）电磁感应
（1）[1]由图可知，当线圈中的电流从 A 流向 B 时，由安培定则可知，螺线管左端为 S
极，此时异名磁极相互吸引，故活塞左移，活塞筒内压强减小，S2 打开，S1 关闭，血液从 S2 流入活塞筒中，此时处于抽血状态。
[2]铁是磁性材料，能被永磁体吸引，从而带动活塞运动，而铜和铝合金不是磁性材料，不能被永磁体吸引，所以活塞柄适宜用铁材料制作。
（2）向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，产生的作用力变大。
（3）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，这是电磁感应现象，产生了感应电流；当血流速度趋快时，切割磁感线的速度变快，产生的感应电流变大，所以电流表示数越大。
14 ．2024 年，国产新能源汽车强势崛起，以技术先进、功能丰富、性价比高等优点备受消费者青睐。小乐家借国家“汽车以旧换新补贴政策”的东风，换购了一辆“可油、可电”的新能源汽车，图甲是该车的主要部件结构图；
（1）该车具有动能回收功能，在刹车或减速时，利用车身动能带动线圈切割磁感线发电，并把电能储存到蓄电池里，从而起到节能的作用。该过程中：发电原理是_________ ；蓄电池在电路中相当于_________（选填“电源”或“用电器”）。在某段行程中，通过该系统回收了 4.6kW·h 的电能，
若这些能量由汽油发动机燃烧汽油来提供，则至少需要燃烧热值为 4.6×107J/kg 的汽油_________kg；
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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（2）图乙所示是新能源汽车充电的场景，图中显示充电线很粗，这是因为_________。小乐家的汽车有两种充电模式可供选择，相关信息如下表所示，现需要把蓄电池电量从 30%充电到 80% ，从节省充电时间的角度考虑，应选择模式_________（选填“一”或“二”）。
蓄电池容量 38kW·h
充电模式 适用范围 充电电压 充电电流
一 公共充电桩 380V 100A
二 家用充电桩 220V 30A
（3）如图乙所示，该车后视镜内部镶嵌了电热丝，使镜片具有防雾、除霜的功能。这是利用了电流的_________效应，并通过_________（选填“做功”或“热传递”）的方式来增大镜片内能、升高镜片温度，使水蒸气遇到镜片后不能_________（选填“吸收”或“放出”）热量，也就无法起雾或结霜，以保障行车安全。若通过电热丝的电流为 0.5A ，电热丝阻值为 24Ω , 则 1min 内电流在该电热丝上产生的热量是_________J。
【答案】（1）电磁感应 用电器 0.36；（2）见解析 一；（3）热 热传递 放出 360
（1）[1]在刹车或减速时，利用车身动能带动线圈切割磁感线发电，属于电磁感应现象，发电原理是电磁感应原理。
[2]蓄电池在电路中把电能转化为化学能，相当于用电器。
[3]在某段行程中，通过该系统回收了4.6kW. h 的电能，若这些能量由汽油发动机燃烧汽油来提供，则至少需要燃烧热值为4.6 × 107 J / kg 的汽油的质量为m kg
（2）[1]由热量公式Q = I2Rt 可知，在电流和通电时间一定时，电阻越小，产生的热量越少，能减少电能损耗。因此其它条件相同时，增大导线的横截面积，可以减小导线电阻，从而减小导线产生过多热量。
[2]根据W = UIt 可知，在W 相同的情况下，电压U 越高，电流I 越大的充电模式下，所用的时间t 越短，所以从节省充电时间的角度考虑，应选择模式一。
（3）[1]电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应，后视镜内部镶嵌电热丝利用的就是电流的热效应。
[2]改变内能的方式有两种：做功和热传递。电流通过电热丝产生热量，热量传递给镜片，这是通过热传递的方式增大镜片的内能。
[3]水蒸气遇冷会液化或凝华，液化和凝华过程都会放出热量，要使水蒸气无法起雾或结霜，就是不让水蒸气放出热量发生液化或凝华现象。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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[4]根据已知条件，由热量公式Q = I2Rt 可得，在1min 内，电流在该电热丝上产生的热量是Q = I2Rt = (0.5A)2 × 24Ω × 1 × 60s = 360J
拓展培优练
一、单选题
1 ．部分新能源汽车应用了能量回收技术：汽车在滑行或制动过程中，线圈在磁场中转动产生感应电流，将机械能转化为电能。下列实验能说明该技术原理的是 ( )
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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A．
C．
B．
D．
【答案】B
新能源汽车能量回收技术的原理是电磁感应，机械能转化为电能。
A ．展示的是电流的磁效应（奥斯特实验），与电磁感应无关，故 A 不符合题意；
B ．导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针偏转，产生感应电流，属于电磁感应现象，符合能量回收技术原理，故 B 符合题意；
C．展示的是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），是电能转化为机械能，故 C 不符合题意；
D ．展示的是电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，与电磁感应无关，故 D 不符合题意。故选 B。
2 ．下列实例与发电机原理相同的是 ( )
A ．图甲：由环形电流方向可判断小磁针的 N 极
B ．图乙：便携式按压手电筒工作原理
C ．图丙：扬声器工作原理
D ．图丁：录音磁头录音时的工作原理
【答案】B
发电机的原理是电磁感应现象。
A．环形电流周围有磁场，小磁针指示磁场的方向，由环形电流方向可判断小磁针的 N 极，利用的是电流的磁效应，故 A 不符合题意；
B．便携式按压手电筒是利用电磁感应现象发电，供给灯泡工作，与发电机原理相同，故 B 符合题意；
C ．扬声器的原理是通电导体在磁场中受力运动，故 C 不符合题意；
D ．录音磁头录音时的工作原理是利用电流产生的磁场对磁带进行磁化，故 D 不符合题意。故选 B。
3 ．德州马拉松作为城市文化品牌，已发展成为彰显城市形象的重要载体。比赛过程中，运动员佩戴感应芯片通过起点和终点磁场地带时，芯片里的线圈会产生电流，激发芯片发送编码信息，系统自动获取信息并计时。其工作原理与此相同的是 ( )
A ．手摇发电机 B ．司南 C ．电磁起重机 D ．扬声器
【答案】A
运动员佩戴的感应芯片，线圈在磁场中运动产生电流，利用的是电磁感应原理。
A．手摇发电机的工作原理是电磁感应（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流），故 A 符合题意；
B ．司南是利用地磁场（磁体的指向性）来指示方向，与电磁感应无关，故 B 不符合题意；
C ．电磁起重机利用的是电流的磁效应（通电导体周围存在磁场），通过通电产生磁性来吸引铁磁性物质，与电磁感应无关，故 C 不符合题意；
D ．扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用（将电信号转化为声信号），与电磁感应无关，故 D 不符合题意；
故选 A。
4 ．某位同学对电与磁知识进行梳理，图中对应位置的内容填写正确的是 ( )
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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A ．电流的热效应 B ．动圈式话筒 C ．电磁起重机 D ．法拉第
【答案】D
AB ．奥斯特通过实验发现通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应，动圈式话筒的原理是电磁感应，属于磁生电，不属于电流的磁效应的应用，故 AB 错误；
C ．电磁起重机通电有磁性，断电没有磁性，利用的原理是电流的磁效应，属于电生磁，因此电磁起重机不是磁场对电流的作用的应用，故 C 错误；
D ．法拉第通过实验发现闭合电路的一部分导体切割磁感线会产生感应电流，即电磁感应现象，故D 正确。
故选 D。
5 ．某同学利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。下列说法正确的是 ( )
A ．换用磁性更强的磁体，保持导线 ab 和磁体静止，闭合开关，电流表指针偏转
B ．将导线 ab 换成匝数很多的线圈，保持磁体和线圈静止，闭合开关，电流表指针偏转
C ．保持磁体静止，闭合开关，使导线 ab 从图中位置竖直向上运动，电流表指针偏转
D ．保持导线 ab 静止，闭合开关，使磁体从图中位置水平向右运动，电流表指针偏转
【答案】D
A ．导线 ab 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，闭合开关，导体在磁场中没有发
生相对运动，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故 A 错误；
B ．导线 ab 在磁场中静止，将导线 ab 换成匝数很多的线圈，闭合开关，导体在磁场中没有发生相对运动，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故 B 错误；
C ．保持磁体静止，闭合开关，使导线 ab 从图中位置竖直向上运动，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故 C 错误；
D ．保持导线 ab 静止，闭合开关，使磁体从图中位置水平向右运动，导体 ab 做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故 D 正确。
故选 D。
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二、填空题
6 ．如图甲所示，将一条长约5 米的软导线两端与微电流传感器相连，形成闭合回路。微电流传感器与计算机相连。让两位同学快速甩动软导线，计算机显示的微电流波形如图乙所示，这是________现象，此过程中产生的电流是_________（选填“直流电”或“交变电流”），利用这一原理，可制成_________（写出一种即可）。
【答案】 电磁感应 交变电流 发电机
[1][2][3]地球的周围存在磁场，两位同学快速甩动软导线，闭合电路的一部分导体在磁场
中做切割磁感线运动，由图乙可知，产生电流，这是电磁感应现象，由图乙可知，电流的大小和方向发生变化，产生的电流是交变电流，发电机就是根据此原理制成的。
7．某同学用如图所示的装置进行实验，使金属棒ab 向左做切割磁感线运动，灵敏电流计指针向右偏转，说明回路中有电流产生，这是_________现象。灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向，若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向，可进行的操作是_________。
【答案】 电磁感应 将磁体的磁极对调/使金属棒ab 向右做切割磁感线运动
[1]闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现
象。所以如图装置，当金属棒ab 向左做切割磁感线运动，灵敏电流计指针向右偏转，说明回路中有电流产生，这是电磁感应现象。
[2]感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关，所以若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向，可进行的操作是保持其他不变，只将磁体的磁极对调或使金属棒ab 向右做切割磁感线运动。
8 ．如图所示，悬挂在蹄形磁体两极间的导体与灵敏电流计构成闭合回路。当导体静止不动时，电流计指针_________ ；当导体向右运动时，电流计指针_________（选填“偏转”或“不偏转”）。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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【答案】 不偏转 偏转
电磁感应现象是指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 电流。产生感应电流需要满足两个条件：一是电路闭合；二是部分导体做切割磁感线运动。
[1]当导体静止不动时，导体没有做切割磁感线运动，不满足产生感应电流的条件，所以电流计指针不偏转。
[2]当导体向右运动时，导体做切割磁感线运动，满足产生感应电流的条件，电路中有感应电流产生，所以电流计指针偏转。
三、实验题
9 ．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称之美。
（1）如图甲所示，导线通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明通电导线周围存在_________；
（2）如图乙所示为水位自动报警器的原理图。当水位到达金属块 A 时，_________灯亮，控制电路中电磁铁的上端为_________极（选填“S”或“N”）；
（3）如图丙所示，电路中的开关为单刀双掷开关。
①将开关掷于 1 ，观察到导体棒ab 运动，说明_________（选填字母）；
A ．电路中产生了感应电流 B ．通电导体在磁场中受力的作用
②将开关掷于 2，使导体棒ab 向右运动，观察到灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以_________（选填字母）。
A ．保持磁体不动，使导体棒ab 向左运动
B ．将磁体的磁极对调，使导体棒ab 向左运动
【答案】（1）磁场；（2）红 S ；（3）B A
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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（1）导线通电后小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁力的作用，断电后小磁针复位，小磁针没有受到磁力的作用，实验表明通电导体周围存在磁场。
（2）[1]当水位到达金属块 A 时，一般的水是导体，AB 之间导通，电磁铁有了磁性，吸下衔铁，动触点向下运动，接通红灯电路，红灯亮。
[2]控制电路的电源右端为正极时，根据安培定则可以判定，电磁铁的上端为 S 极，下端为 N 极。
（3）[1]将开关掷于 1 ，导体棒ab 中有电流通过，导体棒 ab 会发生运动，说明通电导体在磁场中受力的作用，故 B 符合题意，A 不符合题意。
故选 B。
[2]产生感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关；若保持磁体不动，将导体 ab 水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以将磁体的磁极对调或导体ab 向左运动，两者不能同时改变，故 B 不符合题意，A 符合题意。
故选 A。
10．在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中，某小组利用电流计、开关、U 形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
（1）探究小组将观察到的现象记录在下表中：
开 关 闭 合 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 开 关 断 开 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况
竖直上下（乙图） 不偏转 竖直上下（乙图） 不偏转
垂直里外（丙图） 不偏转 垂直里外（丙图） 不偏转
水平左右（丁图） 偏转 水平左右（丁图） 不偏转
分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做_________运动；
（2）探究小组观察到磁体不动时，导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转；若导体棒静止不动，磁体向右运动时，观察到电流表指针向_________偏转；
（3）探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小，你有什么方法使指针偏转角度变大？答： _________ （写出一种即可）。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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【答案】（1）切割磁感线运动；（2）左；（3）增大导体切割磁感线的速度/换用磁场更强的 U 形磁铁
（1）由表中数据可知，当导体棒竖直向下、垂直里外运动时，导体棒没有切割磁感线，
电流表指针不偏转，没有产生感应电流；当导体棒水平左右运动时，切割磁感线，电流表指针偏转，说明此时产生了感应电流，因此可知，开关闭合，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。
（2）导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转，若导体棒静止不动，磁体向右运动时，相当于导体向左切割磁感线，电流表指针向左偏转。
（3）感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，灵敏电流计指针偏转角度较小，要偏转更明显，可以增大导体切割磁感线的速度或换用磁场更强的 U 形磁铁。
11 ．小明学习了电磁知识后，从物理学的视角对图所涉及的物理问题进行了分析。
（1）如图甲所示，在 A 处接入_________ ，可探究电动机的工作原理；（填实验器材名称）
（2）在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，俯视图如图乙所示（磁感线垂直纸面向外，用“ ·”表示）；在外力的作用下，金属杆 ab 沿光滑金属轨道向右运动，请判断静止在光滑轨道上的金属杆 cd 是否运动并说明理由，判断：_________ ；理由：_________；
（3）电吉他中电拾音器基本结构如图丙所示，磁体附近金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经电路放大后传送到音响发出声音，则弦振动时，线圈中的感应电流方向_________（选填“变化”或“不变”）。
【答案】（1）电源；（2）运动 见解析；（3）变化
（1）电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用；如图甲所示，在 A 处接入电源，闭合开关后，金属轨道上原来静止的轻质金属杆会朝着某个方向运动。
（2）[1][2]在外力的作用下，金属杆 ab 沿光滑金属轨道向右运动，金属杆 ab 切割磁感线产生感应电流，在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，cd 中有电流通过，周围产生新的磁场，与原磁场相互作用使得 cd 运动起来。
（3）弦振动过程中，磁场方向不变，弦的运动方向会不断变化，则线圈中的电流方向不断变化。
四、综合题
12 ．中国高铁位居世界前列，成为了中国一张亮丽的名片，具有节能、快速、高效、安全、智能和舒适等优势。
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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（1）节能；动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，实现节能。图_________（填“a”或“b”）与其工作原理相同。
（2）快速；复兴号某动车组在高速运行时，若空气阻力f气 占总阻力的 80% ，f气 与速度v 的关系为f气 = kv2 （ k = 0.4N . h2 / km2 ，v 的单位为km / h ），当该动车组以 400km/h 的速度匀速直线运动时，该动车组牵引力每小时至少做功_________J 。（为方便计算，数据已作简化处理）
（3）高效；列车网络控制系统可以依托大数据优化停靠站，提高效率。优化前，一动车组以速度v匀速行驶，经停某站，先减速一段时间t1 ，然后停一段时间t2 ，再加速一段时间t3 ，恰好恢复到原速度v 继续匀速行驶。优化后，该动车组不停靠此站，可视为在原路线上一直以速度v 匀速行驶，则该动车组因不停靠此站而节省的时间为_________ 。（该动车组加速阶段、减速阶段的平均速度均为 ，题中所给的物理量均为已知量）
（4）安全；如图（c），受电弓安装在高铁车箱的顶部，受电弓的碳钢滑板与供电线接触。如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，那么图_________（填“d”或“e”）的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。
（5）智能；某小组设计了一个冻雨预警电路，如图（f）所示。闭合 S 后，当环境温度低于 0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于 80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。已知：电源电压恒为 6V ，定值电阻R0 为 10 Ω , 警示灯标有“6V；0.5A” 。当电磁铁线圈中的电流I ≥ 0. 1A 时，电磁铁吸下衔铁，使动触点与下方静触点接触。为实现预警功能，温控开关与湿控开关应_________联，请选择合适的接线柱，用笔画线代替导线将电路连接完整。（图中温控开关与湿控开关之间已正确连接，电磁铁线圈的电阻、温控开关与湿控开关的电阻均忽略不计，只能在标有字母的接线柱上连接导线，导线不能交叉）
17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
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17.3 发电机发电的原理 分层练习（解析版）
（6）中国高铁的发展，彰显了我国在科技创新领域的强大实力。请写出你想象的中国高铁最智慧的样子：_________。
【答案】（1）b；（2）3.2 × 1010 ；（3） + + t2 ；（4）e；（5）串 ；
（6）智能节能系统，实现绿色低碳运营
（1）动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，属于电磁感应现象，图 b 为电磁感应现象，图 a 为通电导体在磁场中受力的作用，故图 b 与其工作原理相同。
（2）空气的阻力为f气 = kv2 = 0.4N . h2 / km2 × (400km / h)2 = 6.4 × 104 N总阻力为f总 N
该动车组匀速直线运动，牵引力和阻力二力平衡，大小相等，牵引力大小为F牵 = f总 = 8 × 104 N该动车组牵引力每小时运动的路程为s = vt = 400km / h× 1h = 400km = 4 × 105 m
该动车组牵引力每小时至少做功W = F牵s = 8 × 104 N × 4 × 105 m = 3.2 × 1010 J
（3）由题意可知，经停某站运动的路程为s t3
经停某站的总时间t总 = t1 + t2 + t3
匀速运动通过的时间t
该动车组因不停靠此站而节省的时间为Δt = t总 — t = t1 + t2 + t3 — ( + ) = + + t2
（4）如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，需要尽量每个位置都能摩擦，故图 e 的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。
（5）[1]闭合 S 后，当环境温度低于 0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于 80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。说明两个开关同时闭合，灯泡才亮，发出预警，故温控开关与湿控开关应串联。
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[2]根据题意可知，开关S 闭合，温控开关与湿控开关闭合，灯泡一直亮，通过定值电阻R0 和电磁铁的短路与否来改变电路中的总电阻，改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮暗。闭合开关S ，环境温度低于 0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于 80%（湿控开关闭合）时，灯泡与电阻串联，灯泡发光，由于电源电压为6V ，灯泡分得的电压小于额定电压6V ，灯泡发光较暗，灯泡电阻为
(
灯
)
总电阻为R总 = R0 + R灯 = 10Ω +12Ω = 22Ω电流为I A
电流I＞0. 1A ，衔铁被吸下，定值电阻与电磁铁被短路，此时电路为灯泡的简单电路，灯泡两端电压等于电源电压6V ，达到额定电压，发光较亮，此时由于电磁铁被短路，没有电流流过电磁铁，电磁铁磁性消失，衔铁被松开，重复以上现象，灯泡会亮暗交替，故如下图所示：
（6）我想象的中国高铁最智慧的样子是智能节能系统，实现绿色低碳运营。
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