第十七章 电动机与发电机（专项训练）物理新教材沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机 聚焦本章 4 类典型题型，通过 “题型建模（思路固化）→ 例题解析（方法落地）→ 突破技巧（规律总结）” 的逻辑，帮助快速掌握解题关键，实现专题突破。 一、概念辨析题：抓本质，辨差异 题型建模 核心思路：紧扣定义+对比核心特征+排除法，从“能量转化、核心原理、结构组成、电源需求”四大维度区分易混淆概念，避免“张冠李戴”。 子题型 1：区分电动机与发电机（能量转化、原理、结构） 1．下列关于电动机和发电机的说法中，正确的是（ ） A. 两者都需要电源才能工作 B. 电动机将机械能转化为电能，发电机将电能转化为机械能 C. 电动机基于电磁感应现象，发电机基于磁场对通电导体的作用力 D. 两者都包含线圈和磁体，电动机有换向器，交流发电机有滑环 详细解析 解题关键：对比电动机与发电机的核心特征，排除矛盾选项 核心特征对比： 维度 电动机 发电机 能量转化 电能→机械能 机械能→电能 核心原理 磁场对通电导体的作用力 电磁感应现象 电源需求 需要（提供电流） 不需要（产生电流） 特殊结构 换向器（直流电动机） 滑环（交流发电机） 选项分析： A错误：发电机不需要电源，靠机械能驱动产生电流； B错误：能量转化方向颠倒，电动机是“电→机械”，发电机是“机械→电”； C错误：原理颠倒，电动机基于“磁场对电流的力”，发电机基于“电磁感应”； D正确：两者核心部件均为线圈和磁体，结构差异对应特殊部件。 答案：D 子题型 2：判断感应电流产生的条件 2．下列哪种情况能产生感应电流（ ） A. 闭合电路的一部分导体在磁场中静止 B. 断开电路的导体在磁场中做切割磁感线运动 C. 闭合电路的导体整体在磁场中做切割磁感线运动 D. 闭合电路的一部分导体在磁场中斜着切割磁感线运动 详细解析 解题关键：紧扣感应电流产生的“三个缺一不可”条件——①电路闭合；②导体是“闭合电路的一部分”；③导体做“切割磁感线运动”（不平行于磁感线）。 选项分析： A错误：导体静止，未切割磁感线，无感应电流； B错误：电路断开，缺少“闭合”条件，无感应电流； C错误：导体是“整体”，不是“闭合电路的一部分”，无感应电流； D正确：满足“闭合电路”“一部分导体”“切割磁感线”三个条件，产生感应电流。 答案：D 子题型 3：区分交流电与直流电 3．关于交流电和直流电，下列说法正确的是（ ） A. 干电池提供的是交流电，家庭电路提供的是直流电 B. 交流电的方向和大小都周期性变化，直流电的方向不变 C. 发电机产生的都是交流电，电动机使用的都是直流电 D. 交流电的传播距离比直流电近，所以家庭电路不用直流电 详细解析 解题关键：紧扣定义核心——“方向是否变化”是区分交、直流电的关键。 定义对比： 交流电（AC）：方向和大小周期性变化（如家庭电路220V交流电，频率50Hz，每秒变化50次）； 直流电（DC）：方向不变（如干电池、蓄电池供电）。 选项分析： A错误：干电池是直流电，家庭电路是交流电； B正确：符合交、直流电的定义特征； C错误：发电机可产生交流电（多数）或直流电，电动机有直流和交流之分（如家用风扇电动机用交流电）； D错误：交流电便于高压输电（减少损耗），传播距离更远，并非“传播近”。 答案：B 专题突破技巧 1．核心口诀：“有电源→电动机，无电源→发电机；电转机械→电动机，机械转电→发电机；闭合、部分、切割→感应电流；方向变→交流，方向不变→直流”。 2．对比框架：遇到概念辨析题，先构建“能量转化+原理+结构+条件”的对比框架，逐一匹配选项，排除矛盾项。 二、实验探究题：控变量，析现象 题型建模 核心思路：实验目的→变量控制→现象观察→结论推导，聚焦“控制变量法”“转换法”的应用，明确“自变量→因变量→无关变量”的逻辑关系。 子题型 1：探究磁场对通电导体的作用力（电动机原理） 4．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。 （1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 （选填“铁”或“铝”）棒为好； （2）在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，这说明通电导体在磁场中受到 的作用；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与 方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？ ； （3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表（已知铜的密度均大于铁和铝的密度）来改变电路中的电流，进行对比实验。 ①实验过程中，小明应根据 （选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小； ②闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明得出结论：“在同一磁场中，通过导线的电流越大，磁场对导线的作用力就越小”。小明的这种说法是 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 。 【答案】 铝 力 磁场 没有改变铝棒中电流方向 导线摆动的角度 错误 铜棒的质量和原先的金属棒不同 【解析】（1）[1]因为磁铁可以吸引铁钴镍，因此在做实验前，为了防止铁棒被磁体吸引着而影响实验，因此应选择铝棒。 （2）[2]在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，运动状态改变了，说明通电导体在磁场中受到力的作用。 [3]在探究导线在磁场中受力方向与电流方向，小明先仅对调磁极位置，再闭合开关，受力方向改变，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。 [4]小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，此时没有改变铝棒中电流方向，所以小明的做法错误。 （3）[5]实验过程中，小明应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小。 [6][7]闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，由于导体棒变为了铜棒，质量变大，重力变大，摆动角度相同，但受到的力不同，因此小明的这种说法是错误。 子题型 2：探究电磁感应现象（发电机原理） 5．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。 【证据】 （1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转； （2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转； 【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”） 【交流】 （1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转； （2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关； （3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。 【答案】 没有 有 金属棒根数 会 速度 方向 磁场的强度 【解析】【解释】 [1]由图丙给出的条形磁体的磁感线分布可知，当金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，它的运动方向是与磁感线平行的，不能切割磁感线，所以不会产生感应电流。 [2]由图丙可知，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，它能够较为明显地切割磁感线，所以产生的感应电流也比较明显，灵敏电流计会产生明显地偏转。 【交流】 （1）[3]线圈相当于是很多金属棒叠在一起，所以是相当于增加了金属棒根数。 [4]当线圈左右运动时，相当于很多个金属棒并联在一起切割磁感线，产生的感应电流较为明显，所以灵敏电流计的指针会发生明显偏转。 （2）[5]根据实验现象可知，当导体向同一方向运动的速度越大时，灵敏电流计指针偏转的角度越大，说明感应电流越大，故可知感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关。 （3）[6]将条形磁体插入线圈内和从线圈内拔出的过程中，线圈切割磁感线运动的方向发生了改变，而灵敏电流计指针偏转的方向也随之改变，这说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动时的方向有关。 [7]换用磁场强度更大的磁体后，还是用相同的速度插入或拔出条形磁体即导体做切割磁感线运动的速度不变，发现灵敏电流计的指针偏转的角度比之前更大，所以由控制变量法可知，导体做切割磁感线运动产生的感应电流的大小与磁场的强度有关。 专题突破技巧 1．变量控制口诀：“探究A对B的影响，控制其他变量不变，只改A，看B”，明确自变量、因变量、无关变量的划分； 2．转换法应用：实验中“看不见、摸不着”的物理量（如力、电流），需通过直观现象（运动、指针偏转）间接反映，牢记“力→运动，电流→指针偏转”的对应关系； 3．故障分析：实验现象异常（如不运动、无电流），从“电源（电流）、磁场（磁性）、电路（接触）、操作（是否切割）”四个角度排查。 三、应用分析题：联实际，溯原理 题型建模 核心思路：实际现象→拆解流程→匹配知识点→逻辑推导，按“现象→原理→能量转化”的逻辑链，将生活设备与教材知识点对应。 子题型 1：解析生活设备的工作原理 6．阅读下列短文，回答问题。 无线充电技术 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机、电动牙刷，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。常见的无线充电技术有电磁感应、磁共振、无线电波等方式。 市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合“Qi”规格。“Qi”源自汉语“气功”中的“气”。“Qi”技术的原理即为电磁感应，在发射端和接收端各有一个线圈，如图为手机无线充电原理示意图，电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电。采用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单，适合短距离充电，但需特定的摆放位置才能精确充电。 磁共振方式的原理与声音的共振原理相同，即排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的、具有相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。磁共振式无线充电技术由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率上共振时，它们就可以交换彼此的能量。相比电磁感应方式，利用磁共振可延长传输距离，无需使线圈间的位置完全吻合。这种方式有望广泛应用于电动汽车，但在技术上实现小型化、高效率化比较难，现在的技术能力大约是直径0.5m的线圈，在1m左右的距离供电功率约为60W。 无线电波方式主要由微波发射装置和微波接收装置组成，其原理类似于无线电广播的发射与接收。“太空太阳能发电技术”就是利用了该原理：利用铺设在巨大平板上的太阳能电池，在太阳光照射下产生电流，转换成无线电微波，发送给地面接收站，地面接收后，将微波恢复为直流电或交流电，送给用户使用。 请回答下列问题： （1）图中四个实验与“Qi”技术原理相同的是 （填字母）； （2）根据文中所述，利用电磁感应方式给手机充电时，传播能量的介质是 ，能量转化的方式是 能转变成 能； （3）关于无线充电技术，下列说法正确的是 （填字母）； A．采用电磁感应方式的无线充电技术无需特定位置就能精确充电 B．相比电磁感应方式，利用磁共振方式传输距离更短 C．采用无线电波方式的无线充电技术的实现说明电磁波可以传递能量 D．太空太阳能发电技术是将电能转化为化学能发送给地面接收站 （4）若利用直径为0.5m的线圈在1m左右的距离范围内以磁共振方式为电动汽车提供0.9kW⋅h的电能，则充电时间约为 h。 【答案】 A 磁场 电 化学 C 15 【解析】（1）[1]由短文内容可知，Qi技术的原理即为电磁感应。 A．由图知，开关闭合后，在外力作用下使导体左右移动，做切割磁感线运动，此时有感应电流产生，是电磁感应现象，故A符合题意； B．图中是奥斯特实验，说明了通电导体周围有磁场，故B不符合题意。 C．C图中，通电线圈周围有磁场，是电流的磁效应，故C不符合题意； D．D图有电源，通电导体在磁场中受力而运动，这是电动机的原理图，故D不符合题意。 故选A。 （2）[2]手机充电时，发射线圈会产生变化的磁场，接收线圈靠近变化磁场时，会产生感应电流给手机充电，所以传播能量的介质是磁场。 [3][4]给手机充电过程中，消耗电能得到化学能，在手机电池中储存起来，所以是将电能转化为化学能。 （3）[5]A．由短文知，采用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单，适合短距离充电，但需特定的摆放位置才能精确充电，故A错误； B．由短文知，相比电磁感应方式，利用磁共振可延长传输距离，故B错误； C．无线电波方式主要由微波发射装置和微波接收装置组成，微波属于电磁波，说明电磁波可以传递能量，故C正确； D．太空太阳能发电技术就是利用无线电波方式：利用铺设在巨大平板上的太阳能电池，在太阳光照射下产生电流，此过程中太阳能转化为电能，转换成无线电微波，发送给地面接收站。故D错误。 故选C。 （4）[6]由短文内容可知，利用磁共振方式，现在的技术能力大约是直径0.5m的线圈，在1m左右的距离供电功率约为P=60W=0.06kW 为电动汽车提供0.9kW⋅h的电能，则充电时间约为 解题关键：区分“磁生电”（电磁感应）和“电生磁→磁场对电流的力”（电动机原理），匹配设备工作流程 （1）动圈式话筒： 流程：声音→膜片振动→带动线圈在磁场中切割磁感线→产生感应电流； 核心原理：电磁感应现象； 能量转化：机械能（声音振动）→电能。 （2）动圈式扬声器： 流程：变化的电流→通过线圈→线圈在磁场中受力振动→带动振膜振动→发出声音； 核心原理：磁场对通电导体的作用力； 能量转化：电能→机械能（振动）→声能。 （3）手机无线充电器： 流程：充电器线圈通交流电→产生变化的磁场→手机线圈切割变化的磁场→产生感应电流→给手机充电； 核心原理：电磁感应现象； 能量转化：电能→磁场能→电能。 子题型 2：分析电动机不转动的原因及解决方案 7．在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始时不转的原因可能是（　　） A．磁铁的磁性不强 B．通过线圈的电流太小了 C．电动机线圈平面恰好处在平衡位置 D．电刷与换向器之间的摩擦太大了 【答案】C 【解析】A．若是磁铁的磁性不强，即线圈所受的磁场力小于摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项不符合题意； B．若是线圈中的电流太小，同样线圈所受的磁场力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也不符合题意； C．平衡位置是电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动，故该选项正确； D．若是电刷与换向器之间的摩擦太大，即磁场力不能克服摩擦力，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故该选项也是错误的； 故选C。 专题突破技巧 1．设备原理口诀：“话筒、充电器→磁生电（电磁感应）；扬声器、电动机→电生磁→磁场对电流的力”； 2．流程拆解方法：将设备工作过程拆解为“输入→中间过程→输出”，中间过程必然对应核心原理（电磁感应或磁场对电流的力）； 3．故障解决：电动机不转动，先“机械排查”（是否在平衡位置、接触是否良好），再“电路排查”（电流大小、电源），最后“磁场排查”（磁性强弱）。 四、综合对比题：建框架，理逻辑 题型建模 核心思路：构建对比框架→梳理异同点→串联流程逻辑，通过表格对比明确概念差异，按能量转化流程串联电力生产与应用的完整链条。 子题型 1：对比电动机与发电机的异同点 8．如图所示，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的推力而向前弹射飞出。下列仪器与电磁弹射装置工作原理相同的是（　　） A．发电机 B．电动机 C．验电器 D．电磁继电器 【答案】B 【解析】由题意可知，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强大电流时，即可受到强大的推力，由此可知其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。 A．发电机的原理是电磁感应现象，故A不符合题意； B．电动机的原理是通电导体在磁场中受力，或者说通电线圈在磁场中受力转动，故B符合题意； C．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故C不符合题意； D．电磁继电器的主要元件是电磁铁，电磁铁的原理是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选B。 解题关键：基于教材核心知识点，逐一匹配对比维度，明确相同点和差异点 对比维度 电动机 发电机 能量转化 电能→机械能 机械能→电能 核心原理 磁场对通电导体的作用力 电磁感应现象 结构组成 均有线圈和磁体；特有换向器 均有线圈和磁体；特有滑环 电源需求 需要（提供电流） 不需要（产生电流） 应用场景 高铁、洗衣机 水力发电站、火力发电站 子题型 2：分析电力生产与应用的完整流程 9．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ；水蒸气喷出，推动扇叶转动后，会因为内能减少温度降低而发生 形成“白气”； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是： ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 【答案】(1)内能 机械能 液化；(2)见解析；(3)见解析 【解析】（1）[1][2]酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 [3]水蒸气喷出，推动扇叶转动后，内能转化为机械能，内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小液滴，即“白气”。 （2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有： ①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。 ②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。 ③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。 （3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 专题突破技巧 1．对比框架构建：遇到对比题，先列出核心对比维度（能量、原理、结构、需求、应用），再逐一填充知识点，避免遗漏； 2．流程梳理方法：按“能量转化方向”梳理流程，每个环节明确“能量形式→设备→原理”，确保逻辑连贯； 3．异同点记忆：相同点聚焦“核心部件”（线圈、磁体），差异点聚焦“能量方向、原理、特殊结构”，用“反向记忆”（电动机的相反就是发电机）辅助掌握。 一、单选题 1．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁体，在线圈中通入变化的电流后，导致线圈的磁极不断变化，通过磁体吸引或排斥线圈，带动纸杯振动发声，下列与其原理相同的是（　　） A．金属探测仪 B．手摇发电机 C．电动机 D．动圈式话筒 【答案】C 【解析】根据题意描述，扬声器的原理为通电导体在磁场中受力的作用。 A．探测仪靠近金属物体时，会产生感应电流，发出报警信号，与扬声器原理不相同，其原理为电磁感应，故A不符合题意； B．手摇发电机中闭合电路的一部分导体切割磁感线产生感应电流，与扬声器原理不相同，其原理为电磁感应，故B不符合题意； C．电动机原理是通电导体在磁场中受力的作用，与扬声器原理相同，故C符合题意； D．利用电磁感应，将声信号转化为电信号，与扬声器原理不相同，故D不符合题意。 故选C。 2．2024年春晚节目中，杭州宇树机器人扭秧歌的舞蹈大放异彩，其动力核心部件是直流电机，直流电机工作时，将电能转换成机械能。下列实验中，能说明电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】电动机的工作原理是通过导体在磁场中受力的作用而运动。 A．当导线中有电流经过时，小磁针指向发生了改变，说明导线周围存在磁场，A不符合题意； B．该实验探究的是影响电磁铁磁性强弱的因素，和电动机工作原理无关，B不符合题意； C．当线圈在磁场中转动时，做切割磁感线运动，从而产生感应电流，使灯泡发光，C不符合题意； D．闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力作用而运动，与电动机的原理相同，D符合题意。 故选D。 3．（多选题）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则（　　） A．螺线管F端为S极，P端为N极 B．螺线管F端为N极，P端为S极 C．若将电源的正、负极对调，从O点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动 D．若将电源的正、负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将逆时针转动 【答案】AC 【解析】AB．由图可知，电流从螺线管EF的左端流入，根据安培定则可知，E端为N极，F端为S极。电流从螺线管PQ的左端流入，根据安培定则可知，Q端为S极，P端为N极，故A符合题意，B不符合题意； CD．由题意知，闭合开关，此时从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动。线圈受力转动的方向与磁场方向和电流方向有关，若将电源的正负极对调，则螺线管中电流方向与原来反向，根据安培定则可知，螺线管的磁极改变，且电动机线圈中的电流方向与原来相反，则线圈受到磁场力的方向不会发生改变，即从O点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动，故C符合题意，D不符合题意。 故选AC。 4．如图所示是学校饭卡内部构造。当其靠近刷卡器时，铜线圈产生感应电流，从而为芯片供电使芯片工作。下列说法正确的是（   ） A．饭卡的工作原理是摩擦起电现象 B．饭卡的工作原理是电流的磁效应 C．饭卡的工作原理与电动机相同 D．饭卡的工作原理与发电机相同 【答案】D 【解析】当饭卡靠近刷卡器时，铜线圈在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，线圈给芯片供电使芯片工作，这是电磁感应现象，线圈相当于电源，与发电机的原理相同，故D正确，ABC错误。 故选D。 5．（多选题）电与磁的应用遍布生活各个领域，下列关于电与磁在生活中的应用说法正确的是（　　） A．冰箱门的磁条周围存在磁场，磁场是由真实存在的磁感线组成的 B．通电的电铃利用电流的磁效应工作，奥斯特实验最早证明了这一现象 C．家用电磁炉中的通电螺线管，其磁极可以用安培定则判断 D．发电机是利用电磁感应现象工作的，而电动机的工作原理与之相同 【答案】BC 【解析】A．磁场是真实存在的，但磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，并非真实存在。所以冰箱门磁条周围有磁场，却不是由磁感线组成，故A错误； B．电铃的工作原理是利用电流通过电磁铁产生磁性，吸引衔铁敲击铃铛，这是电流的磁效应。奥斯特实验最早证明了电流周围存在磁场，即电流的磁效应，故B正确； C．家用电磁炉中的线圈是通电螺线管，通电会产生磁场，其磁极方向可以用安培定则判断，虽然电磁炉使用交流电，磁极方向不断变化，但是安培定则仍适用，故C正确； D．发电机是利用电磁感应现象工作的，电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，两者原理不同，故D错误。 故选BC。 6．（多选题）如图甲所示，学习过电与磁的相关知识后，小华自己动手制作了一个电磁小秋千，其结构图和电磁铁的磁感线方向如图乙所示。闭合开关后，推动一下永磁体，它在电磁铁的排斥作用下来回摆动。下列关于电磁小秋千的说法正确的是（    ） A．利用电磁小秋千的原理可以制成电动机 B．电磁小秋千是将电能转化为化学能的装置 C．增大电源电压，电磁铁的磁性强弱不变 D．永磁体的上端为S极，电源的上端为负极 【答案】AD 【解析】AB．由题图可知，该电磁小秋千的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，与电动机的工作原理相同，将电能转化为机械能，故A正确，B错误； C．增大电源电压，根据欧姆定律可知，电路中电流也增加，电磁铁的磁性增强，故C错误； D．在磁体外部，磁感线的方向是从N极指向S极，则电磁铁的上端为N，下端为S极，线圈能够来回摆动是由于同名磁极互相排斥，则永磁体的上端为S极，下端为N极；由安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的N极，所以螺线管中的电流由下端流入，上端流出，电源的上端为负极，故D正确。 故选AD。 二、填空题 7．嘉宾戴着“运动手环”运动时，手环中小磁体在管内反复运动，线圈中便会产生电流，通过传感器实现运动追踪，该过程中 转化为电能，这与 （选填“乙”或“丙”）工作原理相似。 【答案】 机械能 丙 【解析】[1]手环中小磁体在管内反复运动，则小磁体具有机械能，线圈中便会产生电流，即有电能产生，所以该过程中机械能转化为电能。 [2]手环中发生的是电磁感应现象，是发电机的工作原理，图乙中，通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机的工作原理相似；图丙中，闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，与发电机的工作原理相似。因此这与丙工作原理相似。 8．小红同学在家找到两个外观一样，额定电压均为220V的普通白炽灯，如图所示，其铭牌已经模糊，看不出额定功率，但是可以直接通过观察灯丝比较出两只灯泡的额定功率，若将两只灯泡串联起来，接在220V的电路中，两灯的亮度情况是 （选填“甲灯更亮”，“乙灯更亮”或“两灯一样亮”），小刚将灯泡接在家庭电路上，闭合开关，用一蹄形磁铁去靠近灯泡的玻璃泡，如图丙所示，他发现发光的灯丝在晃动，类似于 。（填“电动机原理”或“发电机原理”） 【答案】 乙灯更亮 电动机原理 【解析】[1]材料相同的情况下，灯丝越细，电阻越大，灯丝越长，电阻越大，因此乙灯灯丝的电阻大于甲灯灯丝的电阻。在串联电路中，电流处处相等，所以通过两灯电流大小相等，根据电功率公式，在电流相等的条件下，电阻越大，灯丝的实际电功率也就越大，灯也就越亮，因此乙灯更亮。 [2]灯泡发光时，灯丝中有电流通过。此时，如果用磁铁靠近灯泡，灯丝会轻微晃动，说明灯丝在蹄形磁铁的磁场中受到了力的作用，这个现象类似于电动机的工作原理，即通电导体在磁场中会受到力的作用。 9．如图为玩具小汽车内直流电动机的结构简图，该电动机工作时将电能转化为 能和内能。直流电动机中换向器的作用是 。如果想改变该直流电动机的转动方向，你可以采取的方法是 （写一条合理方法即可）。 【答案】 机械 见解析 改变电流方向 【解析】[1]电动机工作时，需要消耗电能，同时电动机转动，可知将电能转化为机械能。 [2]为使线圈持续转动，直流电动机中安装了换向器。直流电动机中换向器的作用是：当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。 [3]线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关。改变电动机的转动方向有两种方法：①可保持磁场方向不变，改变电流方向；②可保持电流方向不变，改变磁场的方向。 10．如图所示，放在磁场中的导体棒ab、cd用导线串联，闭合开关。当用力使导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，发现用绝缘细线悬挂着的导体棒cd也随之摆动，此时图中乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于 （选填“电动机”或“发电机”）；图中甲部分应用的物理原理是 。 【答案】 电动机 电磁感应 【解析】[1][2]闭合开关后，当导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，即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，即甲部分相当于一个电源，产生感应电流，这是电磁感应现象。产生的感应电流通过导体棒cd，导体棒cd在磁场中受到力的作用而摆动，电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，所以图中乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于电动机。 三、实验题 11．如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验装置，蹄形磁体放置在水平桌面上。请按要求回答： (1)实验中小海闭合开关，发现无论导体如何运动，电流计指针均不偏转。请分析可能导致该现象的一种原因： （可从电路连接、器材选择等方面分析）。 (2)排除故障后，小明进行实验。下表是他的实验记录，请根据实验现象在横线上填写相应结论： 实验操作 灵敏电流计指针偏转情况 是否产生感应电流 导体ab竖直上下运动 不偏转 否 导体ab水平左右运动（切割磁感线） 偏转 是 导体ab斜向运动（切割磁感线） 偏转 是 结论：只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中才会产生感应电流。 (3)实验中，通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断感应电流是否产生，这种研究方法属于 （选填“转换法”或“控制变量法”）。实验中，保持其他条件不变，改变导体的运动方式，继续探究感应电流产生的条件。 (4)若想进一步探究“感应电流方向与导体运动方向是否有关”，请写出你的实验设计思路（步骤）： 。（合理即可） 【答案】(1)见解析；(2)切割磁感线；(3)转换法；(4)见解析 【解析】（1）当闭合电路的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。由题意可知，无论导体ab 如何运动，电路中没有产生感应电流，其原因可能是：①电路连接方面：开关未闭合、导线接触不良等；②器材选择方面：灵敏电流计损坏、磁体没有磁性等。 （2）由表格数据可知，当导体ab竖直上下运动，此时导体的运动方向与磁感线方向平行，导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计指针不偏转；当导体ab水平左右运动或斜向运动时，此时导体做切割磁感线运动，灵敏电流计指针发生偏转，由此可知，只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会产生感应电流。 （3）实验中通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断感应电流是否产生，若指针发生偏转，说明电路有电流产生，若指针不发生偏转，说明电路中没有电流产生，这种研究方法属于转换法。 （4）若要探究“感应电流方向与导体运动方向是否有关”，根据控制变量法可知，应控制其他条件不变，只改变导体在磁场中的运动方向。若电流计指针的偏转方向不同，说明感应电流的方向与导体的运动方向有关；若电流计指针的偏转方向相同，说明感应电流的方向与导体的运动方向无关。 12．在探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验中： (1)如下图所示，a表示垂直于纸面的一根导体，它是闭合电路的一部分，它在各图中按所示方向运动时，______图不会产生感应电流； A． B． C． D． (2)如图所示要使感应电流的方向改变，可以采取的两种方法是： ； (3)若保持磁场强度不变，加快导体切割磁感线的速度，感应电流大小会 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】(1)C；(2)只改变磁场方向；只改变导体切割磁感线的运动方向；(3)增大 【解析】（1）感应电流产生条件是“闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动”，图C中导体的运动方向与磁感线方向平行，没有切割磁感线，因此不会产生感应电流。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （2）感应电流方向与磁场方向和导体运动方向都有关，所以要使感应电流的方向改变，可以通过只改变磁场方向或者只改变导体切割磁感线的运动方向。 （3）感应电流大小与磁场强度和导体切割磁感线的速度有关，若保持磁场强度不变，加快导体切割磁感线的速度，感应电流大小会增大。 四、综合题 13．骑行爱好者使用的夜骑灯用USB接口充电不够方便。某小组决定自制一款新能源夜骑灯来辅助解决这一问题。 【项目分析】 (1)某款夜骑灯的电池容量为2000mA·h，若充电时的电流恒为1A，则充满电最多需要 h； (2)小组决定增加太阳能电池板辅助充电，将太阳能先转化为 能，再以化学能的形式储存在蓄电池中。 【项目实施】 如图甲所示是小组设计的简化电路示意图。 (3)图乙是小组所用的太阳能电池板，整个板面为正方形。某天在阳光下照射5h，太阳能电池板每平方米的平均发电功率为160W，则此太阳能电池板的发电量为 kW·h，能供额定功率为0.5W的灯正常发光 h。 【项目优化】 (4)考虑到太阳能充电只能在阳光下进行，小组在以上设计的基础上，增加风力供电模式，利用风力带动风轮旋转，把风能转为风轮的机械能，再带动发电机发电，发电机的原理是 。 (5)如图丙，风轮扫风面积S=3×10-2m2，用固定风速v空气=5m/s进行测试，时间t=100s内风轮扫风体积V空气= m3。 仅风力供电时测得该段时间内照明灯两端的电压U=2.5V和通过的电流I=0.2A。 经查阅资料了解到，空气密度可取ρ空气=1.2kg/m3，风能，若风能转为风轮机械能的效率为40%，则风轮机械能转化为照明灯电能的效率约为 %（保留整数）。 【答案】(1)2；(2)电；(3) 4；(4)电磁感应；(5)15 【解析】（1）夜骑灯的电池容量，充电电流 充满电最多需要时间 （2）太阳能电池板将太阳能先转化为电能，再以化学能的形式储存在蓄电池中。 （3）[1][2]图乙中刻度尺分度值为1mm，电池板边长为 面积为 照射时间，每平方米发电功率 则发电量为 灯额定功率 则灯正常发光时间为 （4）发电机的原理是电磁感应现象，即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。 （5）[1][2]风轮扫风面积内扫风距离，扫风体积 空气的质量 风能为 风能转为风轮的机械能为 照明灯消耗的电能为 所以风轮机械能转化为照明灯电能的效率为 五、科普阅读题 14．请阅读《最强“弹弓”——电磁发射系统》并回答下题。 最强“弹弓”——电磁发射系统 如图甲所示，分别将两块软铁朝强磁体（导体）吸在干电池的两极，将该电池从铜线圈的一端放入，会观察到电池从另一端快速“弹出”（如图乙所示）。这是因为电池放入线圈后，其两极所吸的强磁体与线圈接触，使其间的线圈中有较大的电流通过，通电线圈与磁体之间存在相互作用力，将电池“弹出”，电磁发射系统的原理与以上实验的原理相似。 电磁发射系统适宜短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛的应用前景。如图丙所示是一种电磁发射系统的基本原理，当电流通过飞行体时，飞行体会在磁场中受力而向前飞出，进而带动与之连接的载荷高速飞出。通过调节电流的大小，可以方便地控制发射的力度和速度，从而实现对各类型载荷的有效弹射。 电磁发射系统中的技术难关之一是解决轨道烧蚀问题，如某次电磁发射实验中，在发射的时候有几十万安培的电流会经铜导轨从飞行体的一端流入另一端，这时飞行体受力向前运动，最终以几千米每秒的速度飞出。实验后观察到电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑，严重影响后续的使用。因此，电磁发射系统的导轨必须能承受强大的电流，发射过程中复杂的机械、电气和热作用及强大的侧向力，对导轨材料的耐瞬间高温、高硬度等特性提出了极为苛刻的要求。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)以下应用中，与电磁发射过程的能量转化相同的是______（选填选项前的字母，正确选项只有一个）。 A．发电机 B．电动机 C．汽油机 (2)导轨的材料应具有的特性是______（选填选项前的字母，正确选项多于一个）。 A．导电性弱 B．耐高温 C．硬度大 (3)“电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑”，请写出这一过程中，电流产生巨大热量的依据 。 (4)小明尝试模拟电磁发射系统，他将待发射的金属棒放置在磁场中的两平行铜导轨上，给导轨通电，就有电流通过金属棒，使金属棒在磁场中受力而弹出。如果要增大金属棒弹出的速度，可行的方案是 （写出一条即可）。 【答案】(1)B；(2)BC；(3)焦耳定律；(4)增大电流/增强磁场 【解析】（1）电磁发射系统的原理是通电导体在磁场中受力运动，能量转化为电能→机械能。电动机的工作原理与之一致；发电机利用电磁感应（机械能→电能），汽油机利用内能→机械能，故选B。 （2）题干明确提到导轨材料需“耐瞬间高温、高硬度”，因此B（耐高温）、C（硬度大）符合要求；导电性弱会阻碍电流通过，不符合电磁发射的需求，故选BC。 （3）电流通过导体产生热量的规律由焦耳定律揭示，即电流产生的热量Q与电流I的平方、导体电阻R、通电时间t成正比，公式，这是电流形成烧蚀坑的依据。 （4）通电导体在磁场中受力的大小与电流大小、磁场强弱有关。增大电流（如换用更大电压的电源）、增强磁场（如换用更强的磁体）等，均可增大金属棒的受力，从而提高弹出速度。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电动机与发电机 聚焦本章 4 类典型题型，通过 “题型建模（思路固化）→ 例题解析（方法落地）→ 突破技巧（规律总结）” 的逻辑，帮助快速掌握解题关键，实现专题突破。 一、概念辨析题：抓本质，辨差异 题型建模 核心思路：紧扣定义+对比核心特征+排除法，从“能量转化、核心原理、结构组成、电源需求”四大维度区分易混淆概念，避免“张冠李戴”。 子题型 1：区分电动机与发电机（能量转化、原理、结构） 1．下列关于电动机和发电机的说法中，正确的是（ ） A. 两者都需要电源才能工作 B. 电动机将机械能转化为电能，发电机将电能转化为机械能 C. 电动机基于电磁感应现象，发电机基于磁场对通电导体的作用力 D. 两者都包含线圈和磁体，电动机有换向器，交流发电机有滑环 详细解析 解题关键：对比电动机与发电机的核心特征，排除矛盾选项 核心特征对比： 维度 电动机 发电机 能量转化 电能→机械能 机械能→电能 核心原理 磁场对通电导体的作用力 电磁感应现象 电源需求 需要（提供电流） 不需要（产生电流） 特殊结构 换向器（直流电动机） 滑环（交流发电机） 子题型 2：判断感应电流产生的条件 2．下列哪种情况能产生感应电流（ ） A. 闭合电路的一部分导体在磁场中静止 B. 断开电路的导体在磁场中做切割磁感线运动 C. 闭合电路的导体整体在磁场中做切割磁感线运动 D. 闭合电路的一部分导体在磁场中斜着切割磁感线运动 详细解析 解题关键：紧扣感应电流产生的“三个缺一不可”条件——①电路闭合；②导体是“闭合电路的一部分”；③导体做“切割磁感线运动”（不平行于磁感线）。 子题型 3：区分交流电与直流电 3．关于交流电和直流电，下列说法正确的是（ ） A. 干电池提供的是交流电，家庭电路提供的是直流电 B. 交流电的方向和大小都周期性变化，直流电的方向不变 C. 发电机产生的都是交流电，电动机使用的都是直流电 D. 交流电的传播距离比直流电近，所以家庭电路不用直流电 详细解析 解题关键：紧扣定义核心——“方向是否变化”是区分交、直流电的关键。 定义对比： 交流电（AC）：方向和大小周期性变化（如家庭电路220V交流电，频率50Hz，每秒变化50次）； 直流电（DC）：方向不变（如干电池、蓄电池供电）。 专题突破技巧 1．核心口诀：“有电源→电动机，无电源→发电机；电转机械→电动机，机械转电→发电机；闭合、部分、切割→感应电流；方向变→交流，方向不变→直流”。 2．对比框架：遇到概念辨析题，先构建“能量转化+原理+结构+条件”的对比框架，逐一匹配选项，排除矛盾项。 二、实验探究题：控变量，析现象 题型建模 核心思路：实验目的→变量控制→现象观察→结论推导，聚焦“控制变量法”“转换法”的应用，明确“自变量→因变量→无关变量”的逻辑关系。 子题型 1：探究磁场对通电导体的作用力（电动机原理） 4．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。 （1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 （选填“铁”或“铝”）棒为好； （2）在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，这说明通电导体在磁场中受到 的作用；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与 方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？ ； （3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表（已知铜的密度均大于铁和铝的密度）来改变电路中的电流，进行对比实验。 ①实验过程中，小明应根据 （选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小； ②闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明得出结论：“在同一磁场中，通过导线的电流越大，磁场对导线的作用力就越小”。小明的这种说法是 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 。 子题型 2：探究电磁感应现象（发电机原理） 5．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。 【证据】 （1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转； （2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转； 【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”） 【交流】 （1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转； （2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关； （3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。 专题突破技巧 1．变量控制口诀：“探究A对B的影响，控制其他变量不变，只改A，看B”，明确自变量、因变量、无关变量的划分； 2．转换法应用：实验中“看不见、摸不着”的物理量（如力、电流），需通过直观现象（运动、指针偏转）间接反映，牢记“力→运动，电流→指针偏转”的对应关系； 3．故障分析：实验现象异常（如不运动、无电流），从“电源（电流）、磁场（磁性）、电路（接触）、操作（是否切割）”四个角度排查。 三、应用分析题：联实际，溯原理 题型建模 核心思路：实际现象→拆解流程→匹配知识点→逻辑推导，按“现象→原理→能量转化”的逻辑链，将生活设备与教材知识点对应。 子题型 1：解析生活设备的工作原理 6．阅读下列短文，回答问题。 无线充电技术 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机、电动牙刷，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。常见的无线充电技术有电磁感应、磁共振、无线电波等方式。 市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合“Qi”规格。“Qi”源自汉语“气功”中的“气”。“Qi”技术的原理即为电磁感应，在发射端和接收端各有一个线圈，如图为手机无线充电原理示意图，电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电。采用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单，适合短距离充电，但需特定的摆放位置才能精确充电。 磁共振方式的原理与声音的共振原理相同，即排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的、具有相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。磁共振式无线充电技术由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率上共振时，它们就可以交换彼此的能量。相比电磁感应方式，利用磁共振可延长传输距离，无需使线圈间的位置完全吻合。这种方式有望广泛应用于电动汽车，但在技术上实现小型化、高效率化比较难，现在的技术能力大约是直径0.5m的线圈，在1m左右的距离供电功率约为60W。 无线电波方式主要由微波发射装置和微波接收装置组成，其原理类似于无线电广播的发射与接收。“太空太阳能发电技术”就是利用了该原理：利用铺设在巨大平板上的太阳能电池，在太阳光照射下产生电流，转换成无线电微波，发送给地面接收站，地面接收后，将微波恢复为直流电或交流电，送给用户使用。 请回答下列问题： （1）图中四个实验与“Qi”技术原理相同的是 （填字母）； （2）根据文中所述，利用电磁感应方式给手机充电时，传播能量的介质是 ，能量转化的方式是 能转变成 能； （3）关于无线充电技术，下列说法正确的是 （填字母）； A．采用电磁感应方式的无线充电技术无需特定位置就能精确充电 B．相比电磁感应方式，利用磁共振方式传输距离更短 C．采用无线电波方式的无线充电技术的实现说明电磁波可以传递能量 D．太空太阳能发电技术是将电能转化为化学能发送给地面接收站 （4）若利用直径为0.5m的线圈在1m左右的距离范围内以磁共振方式为电动汽车提供0.9kW⋅h的电能，则充电时间约为 h。 解题关键：区分“磁生电”（电磁感应）和“电生磁→磁场对电流的力”（电动机原理），匹配设备工作流程 （1）动圈式话筒： 流程：声音→膜片振动→带动线圈在磁场中切割磁感线→产生感应电流； 核心原理：电磁感应现象； 能量转化：机械能（声音振动）→电能。 （2）动圈式扬声器： 流程：变化的电流→通过线圈→线圈在磁场中受力振动→带动振膜振动→发出声音； 核心原理：磁场对通电导体的作用力； 能量转化：电能→机械能（振动）→声能。 （3）手机无线充电器： 流程：充电器线圈通交流电→产生变化的磁场→手机线圈切割变化的磁场→产生感应电流→给手机充电； 核心原理：电磁感应现象； 能量转化：电能→磁场能→电能。 子题型 2：分析电动机不转动的原因及解决方案 7．在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始时不转的原因可能是（　　） A．磁铁的磁性不强 B．通过线圈的电流太小了 C．电动机线圈平面恰好处在平衡位置 D．电刷与换向器之间的摩擦太大了 专题突破技巧 1．设备原理口诀：“话筒、充电器→磁生电（电磁感应）；扬声器、电动机→电生磁→磁场对电流的力”； 2．流程拆解方法：将设备工作过程拆解为“输入→中间过程→输出”，中间过程必然对应核心原理（电磁感应或磁场对电流的力）； 3．故障解决：电动机不转动，先“机械排查”（是否在平衡位置、接触是否良好），再“电路排查”（电流大小、电源），最后“磁场排查”（磁性强弱）。 四、综合对比题：建框架，理逻辑 题型建模 核心思路：构建对比框架→梳理异同点→串联流程逻辑，通过表格对比明确概念差异，按能量转化流程串联电力生产与应用的完整链条。 子题型 1：对比电动机与发电机的异同点 8．如图所示，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的推力而向前弹射飞出。下列仪器与电磁弹射装置工作原理相同的是（　　） A．发电机 B．电动机 C．验电器 D．电磁继电器 解题关键：基于教材核心知识点，逐一匹配对比维度，明确相同点和差异点 对比维度 电动机 发电机 能量转化 电能→机械能 机械能→电能 核心原理 磁场对通电导体的作用力 电磁感应现象 结构组成 均有线圈和磁体；特有换向器 均有线圈和磁体；特有滑环 电源需求 需要（提供电流） 不需要（产生电流） 应用场景 高铁、洗衣机 水力发电站、火力发电站 子题型 2：分析电力生产与应用的完整流程 9．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ；水蒸气喷出，推动扇叶转动后，会因为内能减少温度降低而发生 形成“白气”； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是： ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 专题突破技巧 1．对比框架构建：遇到对比题，先列出核心对比维度（能量、原理、结构、需求、应用），再逐一填充知识点，避免遗漏； 2．流程梳理方法：按“能量转化方向”梳理流程，每个环节明确“能量形式→设备→原理”，确保逻辑连贯； 3．异同点记忆：相同点聚焦“核心部件”（线圈、磁体），差异点聚焦“能量方向、原理、特殊结构”，用“反向记忆”（电动机的相反就是发电机）辅助掌握。 一、单选题 1．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁体，在线圈中通入变化的电流后，导致线圈的磁极不断变化，通过磁体吸引或排斥线圈，带动纸杯振动发声，下列与其原理相同的是（　　） A．金属探测仪 B．手摇发电机 C．电动机 D．动圈式话筒 2．2024年春晚节目中，杭州宇树机器人扭秧歌的舞蹈大放异彩，其动力核心部件是直流电机，直流电机工作时，将电能转换成机械能。下列实验中，能说明电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 3．（多选题）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则（　　） A．螺线管F端为S极，P端为N极 B．螺线管F端为N极，P端为S极 C．若将电源的正、负极对调，从O点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动 D．若将电源的正、负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将逆时针转动 4．如图所示是学校饭卡内部构造。当其靠近刷卡器时，铜线圈产生感应电流，从而为芯片供电使芯片工作。下列说法正确的是（   ） A．饭卡的工作原理是摩擦起电现象 B．饭卡的工作原理是电流的磁效应 C．饭卡的工作原理与电动机相同 D．饭卡的工作原理与发电机相同 5．（多选题）电与磁的应用遍布生活各个领域，下列关于电与磁在生活中的应用说法正确的是（　　） A．冰箱门的磁条周围存在磁场，磁场是由真实存在的磁感线组成的 B．通电的电铃利用电流的磁效应工作，奥斯特实验最早证明了这一现象 C．家用电磁炉中的通电螺线管，其磁极可以用安培定则判断 D．发电机是利用电磁感应现象工作的，而电动机的工作原理与之相同 6．（多选题）如图甲所示，学习过电与磁的相关知识后，小华自己动手制作了一个电磁小秋千，其结构图和电磁铁的磁感线方向如图乙所示。闭合开关后，推动一下永磁体，它在电磁铁的排斥作用下来回摆动。下列关于电磁小秋千的说法正确的是（    ） A．利用电磁小秋千的原理可以制成电动机 B．电磁小秋千是将电能转化为化学能的装置 C．增大电源电压，电磁铁的磁性强弱不变 D．永磁体的上端为S极，电源的上端为负极 二、填空题 7．嘉宾戴着“运动手环”运动时，手环中小磁体在管内反复运动，线圈中便会产生电流，通过传感器实现运动追踪，该过程中 转化为电能，这与 （选填“乙”或“丙”）工作原理相似。 8．小红同学在家找到两个外观一样，额定电压均为220V的普通白炽灯，如图所示，其铭牌已经模糊，看不出额定功率，但是可以直接通过观察灯丝比较出两只灯泡的额定功率，若将两只灯泡串联起来，接在220V的电路中，两灯的亮度情况是 （选填“甲灯更亮”，“乙灯更亮”或“两灯一样亮”），小刚将灯泡接在家庭电路上，闭合开关，用一蹄形磁铁去靠近灯泡的玻璃泡，如图丙所示，他发现发光的灯丝在晃动，类似于 。（填“电动机原理”或“发电机原理”） 9．如图为玩具小汽车内直流电动机的结构简图，该电动机工作时将电能转化为 能和内能。直流电动机中换向器的作用是 。如果想改变该直流电动机的转动方向，你可以采取的方法是 （写一条合理方法即可）。 10．如图所示，放在磁场中的导体棒ab、cd用导线串联，闭合开关。当用力使导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，发现用绝缘细线悬挂着的导体棒cd也随之摆动，此时图中乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于 （选填“电动机”或“发电机”）；图中甲部分应用的物理原理是 。 三、实验题 11．如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验装置，蹄形磁体放置在水平桌面上。请按要求回答： (1)实验中小海闭合开关，发现无论导体如何运动，电流计指针均不偏转。请分析可能导致该现象的一种原因： （可从电路连接、器材选择等方面分析）。 (2)排除故障后，小明进行实验。下表是他的实验记录，请根据实验现象在横线上填写相应结论： 实验操作 灵敏电流计指针偏转情况 是否产生感应电流 导体ab竖直上下运动 不偏转 否 导体ab水平左右运动（切割磁感线） 偏转 是 导体ab斜向运动（切割磁感线） 偏转 是 结论：只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中才会产生感应电流。 (3)实验中，通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断感应电流是否产生，这种研究方法属于 （选填“转换法”或“控制变量法”）。实验中，保持其他条件不变，改变导体的运动方式，继续探究感应电流产生的条件。 (4)若想进一步探究“感应电流方向与导体运动方向是否有关”，请写出你的实验设计思路（步骤）： 。（合理即可） 12．在探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验中： (1)如下图所示，a表示垂直于纸面的一根导体，它是闭合电路的一部分，它在各图中按所示方向运动时，______图不会产生感应电流； A． B． C． D． (2)如图所示要使感应电流的方向改变，可以采取的两种方法是： ； (3)若保持磁场强度不变，加快导体切割磁感线的速度，感应电流大小会 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 四、综合题 13．骑行爱好者使用的夜骑灯用USB接口充电不够方便。某小组决定自制一款新能源夜骑灯来辅助解决这一问题。 【项目分析】 (1)某款夜骑灯的电池容量为2000mA·h，若充电时的电流恒为1A，则充满电最多需要 h； (2)小组决定增加太阳能电池板辅助充电，将太阳能先转化为 能，再以化学能的形式储存在蓄电池中。 【项目实施】 如图甲所示是小组设计的简化电路示意图。 (3)图乙是小组所用的太阳能电池板，整个板面为正方形。某天在阳光下照射5h，太阳能电池板每平方米的平均发电功率为160W，则此太阳能电池板的发电量为 kW·h，能供额定功率为0.5W的灯正常发光 h。 【项目优化】 (4)考虑到太阳能充电只能在阳光下进行，小组在以上设计的基础上，增加风力供电模式，利用风力带动风轮旋转，把风能转为风轮的机械能，再带动发电机发电，发电机的原理是 。 (5)如图丙，风轮扫风面积S=3×10-2m2，用固定风速v空气=5m/s进行测试，时间t=100s内风轮扫风体积V空气= m3。 仅风力供电时测得该段时间内照明灯两端的电压U=2.5V和通过的电流I=0.2A。 经查阅资料了解到，空气密度可取ρ空气=1.2kg/m3，风能，若风能转为风轮机械能的效率为40%，则风轮机械能转化为照明灯电能的效率约为 %（保留整数）。 五、科普阅读题 14．请阅读《最强“弹弓”——电磁发射系统》并回答下题。 最强“弹弓”——电磁发射系统 如图甲所示，分别将两块软铁朝强磁体（导体）吸在干电池的两极，将该电池从铜线圈的一端放入，会观察到电池从另一端快速“弹出”（如图乙所示）。这是因为电池放入线圈后，其两极所吸的强磁体与线圈接触，使其间的线圈中有较大的电流通过，通电线圈与磁体之间存在相互作用力，将电池“弹出”，电磁发射系统的原理与以上实验的原理相似。 电磁发射系统适宜短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛的应用前景。如图丙所示是一种电磁发射系统的基本原理，当电流通过飞行体时，飞行体会在磁场中受力而向前飞出，进而带动与之连接的载荷高速飞出。通过调节电流的大小，可以方便地控制发射的力度和速度，从而实现对各类型载荷的有效弹射。 电磁发射系统中的技术难关之一是解决轨道烧蚀问题，如某次电磁发射实验中，在发射的时候有几十万安培的电流会经铜导轨从飞行体的一端流入另一端，这时飞行体受力向前运动，最终以几千米每秒的速度飞出。实验后观察到电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑，严重影响后续的使用。因此，电磁发射系统的导轨必须能承受强大的电流，发射过程中复杂的机械、电气和热作用及强大的侧向力，对导轨材料的耐瞬间高温、高硬度等特性提出了极为苛刻的要求。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)以下应用中，与电磁发射过程的能量转化相同的是______（选填选项前的字母，正确选项只有一个）。 A．发电机 B．电动机 C．汽油机 (2)导轨的材料应具有的特性是______（选填选项前的字母，正确选项多于一个）。 A．导电性弱 B．耐高温 C．硬度大 (3)“电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑”，请写出这一过程中，电流产生巨大热量的依据 。 (4)小明尝试模拟电磁发射系统，他将待发射的金属棒放置在磁场中的两平行铜导轨上，给导轨通电，就有电流通过金属棒，使金属棒在磁场中受力而弹出。如果要增大金属棒弹出的速度，可行的方案是 （写出一条即可）。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $