15.9 发电机实例 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦发电机实例，通过14道题构建“电磁感应原理→能量转化→电路分析”逻辑链，覆盖传统与新型发电装置，强化模型建构与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |传统电磁感应发电机|5题（风力/按压式/旋转电枢式）|选择为主，考查交变电流参量、楞次定律|从线圈转动模型出发，推导电动势公式，关联有效值计算| |新型发电装置|9题（磁流体/海流/波浪/半导体热电偶）|选择+计算，结合实际情境|以洛伦兹力平衡为核心，整合电阻定律、能量守恒，体现能量观念|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.9 发电机实例 【考点精练】 1. (2026湖南长沙质检） 风能是一种可再生清洁能源，如图甲所示为一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为r的圆面，某时间内该地区的风速为v，且风向恰好与叶片转动形成的圆面垂直，每立方米空气质量为。图乙是该地区学生实验小组模拟风力发电、输电的简易装置，已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可等效为一个定值电阻。当用户端接入一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A．每秒冲击叶片圆面的气流质量为πv B．每秒冲击叶片圆面的气流的动能为 C．风速增加，若转子角速度增加为3ω，则上消耗的功率为9P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为4P 答案 AC 解析：设风速为v，每秒内，冲击叶片圆面的气流体积为V=πv，每立方米空气质量为，沿空气移动每秒冲击叶片圆面的气流质量为△m=πv，A正确；每秒冲击叶片圆面的气流的动能为=△m=, B错误； 设发电机线圈匝数为N，磁感应强度为B，线圈面积为S，由=NBSω，可得有效值E==，可知当转子角速度增加为3ω，电动势有效值变为原来的3倍，中电流增大到原来的3倍；则上消耗的功率为P’===9P，C正确；若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，等效到输电回路后，总电阻=+。在用户端再并联一个完全相同的电阻R后，用户总电阻变为R/2， =0.5，总电阻=+。因此输电电流小于原来的2倍，则上消耗的功率小于4P，D错误。 2（北京通州区2025年高三年级模拟考试）半导体热电偶是一种将热能直接转化为电能的装置，其结构如图所示。它是由一对型半导体和型半导体串联而成。其中，型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量为。若两种半导体相连的一端和高温热源接触，而另一端、与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在、两端形成稳定的电势差。电势差的大小与高温热源和低温热源间的温度差满足，其中称为塞贝克系数，是衡量材料热电转换能力的关键参数。下列说法正确的是（ ） A. A端是半导体热电偶的正极 B. 若只交换高、低温热源的位置，则A、B两端不能形成稳定的电势差 C. 塞贝克系数越大，说明材料热电转换能力越弱 D. 半导体热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同 【答案】D 【解析】．n型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，A端聚集电子，所以A端是温差发电装置的负极，A错误； 只交换高、低热源的位置，二者之间存在温差，载流子依然可以定向移动，从而可以在A、B两端形成电势差，B错误； 根据可知，温差一定时，塞贝克系数越大，A、B端的电势差就越大，说明材料热电转换能力越强，C错误； 载流子从高温端向低温端扩散的“驱动力”是非静电力，其方向与载流子扩散方向相同，D正确。 3.(2025·山东百师联盟联考)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的正弦交变电流。已知发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为10 mA、阻值为50 Ω，发电机内阻可忽略不计，则灯泡正常发光时，此发电机(　　) A.输出的交变电流频率为50 Hz B.输出电流的方向每秒改变5次 C.输出电压的最大值为3 V D.产生电动势的瞬时值表达式为e＝3sin(10πt)V 答案　D 解析　根据发电机的e－t图像可得周期为T＝0.2 s，则输出的交变电流频率为f＝＝5 Hz，故A错误;输出电流的方向在一个周期改变2次，则每秒改变10次方向，故B错误;发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为10 mA、阻值为50 Ω，发电机内阻可忽略不计，灯泡正常发光，则输出电压的最大值为Um＝U＝×6IR＝×6×0.01×50 V＝3 V，故C错误;发电机的线圈从中性面开始计时转动，则初相为零，角速度为ω＝＝10π rad/s，电动势的最大值Em＝3 V，则瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝3sin(10πt)V，故D正确。 4 (2025·重庆九龙坡模拟)如图甲，风吹向风力发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中转动，发电机简化模型如图乙。矩形线圈以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO'顺时针匀速转动产生交变电流，已知n匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则(　　) A.图示位置时AB边产生的感应电流方向为A到B B.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C.图示位置时磁通量的变化率最小 D.穿过线圈的最大磁通量为 答案　AD 解析　根据右手定则知当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为A到B，故A正确;电流表示数显示的是有效值而不是瞬时值，因而电流表示数不为零，故B错误;图示位置与中性面垂直，此时电动势最大，磁通量的变化率最大，故C错误;因Em＝nωBS，所以穿过线圈的最大磁通量为Φm＝BS＝，故D正确。 5. 为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2 Ω，把线圈与阻值R＝8 Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是(　　) A.小灯泡的额定电压为3 V B.线圈中电流的有效值为0.5 A C.发电机的输出功率为1.28 W D.一周期内线圈产生的焦耳热为0.32 J 答案　C 解析　由题图乙可知，感应电动势有效值为E＝＝4 V，根据闭合电路的欧姆定律知，线圈中的电流I＝ A＝0.4 A，由于小灯泡恰好正常发光，则小灯泡的额定电压U＝IR＝0.4×8 V＝3.2 V，故A、B错误;发电机输出功率为P＝UI＝3.2×0.4 W＝1.28 W，故C正确;根据焦耳定律，一周期内线圈产生的焦耳热为Q＝I2rT＝0.42×2×0.4 J＝0.128 J，故D错误。 6. 一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中心线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交变电流通过电刷M、N与外电路连接，如图所示，外电路灯泡电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　) A.电压表V的示数为 B.通过灯泡的电荷量为 C.灯泡中产生的焦耳热为 D.从线圈平行于磁场方向位置开始计时，线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝sin ωt 答案　C 解析　当线圈位于垂直于中性面位置时电动势最大，其峰值Em＝nωBS，所以，电流的有效值I＝，电压表示数U＝IR＝，故A错误;线圈转过90°的过程中通过灯泡的电荷量为q＝t＝·，故B错误;感应电流的周期T＝，灯泡中产生的焦耳热Q＝I2R，故C正确;电流的最大值为Im＝，从线圈平行磁场方向位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i＝cos ωt，故D错误。 7. （2024湖南永州重点高中质检）在磁流体发电机燃烧室产生的高温燃气中加入钠盐，电离后的钠盐经喷管加速被高速喷入发电通道，如图所示。若喷入发电通道的离子速度，发电通道处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，发电通道的截面是边长为的正方形，长为，其内导电离子可视为均匀分布，等效电阻率为，在段接上阻值为R的电阻，忽略边缘效应，则下列说法正确的是（　　） A. 电阻R中的电流方向为从Q到P B. 洛伦兹力对高温粒子做了正功 C. 当外接电阻为时，电压表的示数为 D. 当外接电阻为时，发电机的输出功率最大 【答案】C 【解析】 根据左手定则可知高温正离子受到向上的洛伦兹力作用向上偏转，负离子受到向下的洛伦兹力作用向下偏转，故上极极为正极，下极板为负极，因此电阻R中的电流方向为从P到Q，故A错误； 洛伦兹力方向始终与速度垂直，只改变速度的方向不改变大小，洛伦兹力永不做功，故B错误； 磁流体发电机的等效内阻为 离子在发电通道中匀速运动时，由 可得磁流体发电机的电动势为 当外接电阻为时，则流过电阻的电流为 则电压表的示数为，故C正确； 根据题意可知，电源输出功率为 由数学知识可知，当 即外电路总电阻 时，发电机的输出功率最大，故D错误。 8. (2024·内蒙古赤峰模拟)“海流发电机”的工作原理如图6所示，用绝缘防腐材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道上、下两个表面装有防腐导电板M、N，板长为a、宽为b(未标出)，两板间距为d，将管道沿着海水流动方向固定于海水中，将航标灯L与两导电板M和N连接，加上垂直于管道前后面向后的匀强磁场，磁感应强度大小为B，海水流动方向向右，海水流动速率为v，已知海水的电阻率为ρ，航标灯电阻不变且为R。则下列说法正确的是(　　) A.“海流发电机”对航标灯L供电的电流方向是M→L→N B.“海流发电机”产生感应电动势的大小是E＝Bav C.通过航标灯L电流的大小是 D.“海流发电机”发电的总功率为 答案　AC 解析　由左手定则可知，海水中正、负离子受洛伦兹力的方向分别指向M板和N板，则M板带正电，N板带负电，发电机对航标灯提供电流方向是M→L→N，故A正确；在M、N两板间形成稳定的电场后，其中的正、负离子受电场力和洛伦兹力作用而平衡，在两板间形成稳定电压，则有＝qvB，解得“海流发电机”产生感应电动势的大小为E＝U＝Bdv，故B错误；海水的电阻为r＝ρ＝ρ，由闭合电路欧姆定律可得，通过航标灯的电流为I＝＝，故C正确；“海流发电机”发电的总功率为P＝IE＝，故D错误。 9. （江西吉安一中2025学年度下学期全真模拟考试）如图所示是磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的电阻连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里，如果等离子源以速度发射质量均为m、带电量大小均为q的等离子粒子，沿着与板面平行的方向射入两板间，单位体积内正负离子的个数均为n。忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。下列说法正确的是（　　） A. 开关断开的情况下，稳定后上极板电势高于下极板 B. 设等离子体的电阻率为，没有接通电路时，等离子体受到阻力为f，则接通电路后，为了维持速度不变在通道两侧所加的压强差为 C. 电键闭合时，若正离子在通道中的运动轨迹如图中虚线所示（负离子与之类似），设此时两极板电压为U，图中轨迹的最高点和最低点的高度差为 D. 图中轨迹的最高点和最低点的高度差为h，在h＜a的情况下，通过电阻的电流为 【答案】AD 【解析】，可知上极板电势高。A正确；．根据电阻定律可知发电机板间部分的等离子体等效内阻，接通电路，此时发电通道内电荷量为q的离子受力平衡有 解得。由欧姆定律可得 该电流在发电通道内受到的安培力大小为FA=BIa 要使等离子做匀速直线运动，所需推力 整理后解得，B错误； 两板间电场强度为 配速 其中 离子受到的洛伦兹力 故离子以线速度做匀速圆周运动和以做匀速直线运动合运动。 那么 做匀速圆周运动的半径为 则，C错误； 当在的情况下，即，解得 此时与极板距离小于2R的粒子可以打到极板而形成电流，单位时间内打到一块极板上的粒子数为 此时发电机的输出电流为，D正确。 10. （2025年葫芦岛市普通高中高三年级第二次模拟考试）被称为“空中电站”的S1000型涵道式浮空风力发电系统（如图），于2025年1月首次稳定悬停于高空，并顺利发电。该系统叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将此圆面内10%的空气动能转化为电能。已知悬停位置的风速为v时，该系统的发电功率为，则悬停位置的风速为时，该系统的发电功率为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由题意可知，空气动能 该系统的发电功率 当风速为时，系统的发电功率，故选D。 11 （2025湖南质检）磁流体发电技术指的是利用高温加热使气体电离，再让已电离的气体在磁场中高速运动而产生电动势，以实现将内能转化为电能的目的。本题我们通过一个简化的模型更好地了解这一技术。如图所示，现有一横截面为矩形的管道，长为l，高为b，宽为a。与宽垂直的两个侧面是电阻可以忽略的导体，将它们用电阻不计的导线和阻值为R的电阻连接在一起。与高垂直的两个侧面为绝缘体，一匀强磁场垂直于该侧面，方向向上，大小为B。再让大量电阻率为的已电离气体以一定速度在管道中流动，假设同一横截面上各点气体的流速都相同。 (1)若忽略气体和管道间的摩擦，当气体以速度v匀速流动时，求此时回路中的电流和管道两端气体的压强差； (2)若气体和管道之间的摩擦力和气体的流速平方成正比，且管道两端气体的压强差始终保持为△p，求无磁场时和有磁场B时管道内单位质量的气体动能之比。 解析 （1）当气体以速度v匀速流动时，将电离气体等效成长度为a的导体棒切割磁感线，产生的感应电动势E=Bav， 回路的总电阻为R+r=R+ρ 回路中的电流 I== 等效导体棒所受安培力=BIa=, 忽略气体和管道间的摩擦，由平衡条件可得管道两端气体的压力强差F= 管道两端气体的压强差p== 管道两端气体的压强差始终保持为△p，则管道两端的压力差=△pab. 设气体和管道之间的摩擦力和气体的流速平方成正比的比例系数为k，无磁场时，气体的流速为，=k，由平衡条件， = 即 k=△pab. 有磁场时，设气体的流速为，=k， 由平衡条件， + = ，= 即 k=△pab. 无磁场时和有磁场B时管道内单位质量的气体动能之比为 == 12. （2024上海松江二中质检）如图，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽度为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变。试求： （1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小； （2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化； 【答案】 （1）；（2） 【解析】（1）设带电离子所带的电荷量为，由洛伦兹力与电场力平衡，有 可得 （2）根据题意可知，设开关闭合之前的压强差为p1，则有 设开关闭合之后的压强差为p2，由电阻定律可得M、N间液体的电阻为 则电流为 由于洛伦兹力的作用，正离子向极板M偏，电流方向由M指向N，液体受到安培力，对液体有 则管道两端压强差的变化 13 (2024广州质检)动能回收系统（KineticEnergyRecoverySystem）是新能源汽车时代一项重要的技术，其主要原理是利用电磁制动回收动能以替代传统的刹车制动模式，其能源节省率高达37%。其原理为，当放开油门进行轻制动时，汽车由于惯性会继续前行，此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈，切割磁场并产生电流对电池进行供电。设汽车的质量为M，若把动能回收系统的发电机看成理想模型：线圈匝数为N，面积为S，总电阻为r，且近似置于一磁感应强度为B的匀强磁场中。若把整个电池组等效成一外部电阻R，则： （1）若汽车系统显示发电机组此时的转速为n，则此时能向外提供多少有效充电电压？ （2）某厂家研发部为了把能量利用达到最大化，想通过设计“磁回收”悬挂装置对汽车行驶过程中微小震动能量回收，实现行驶更平稳，更节能的目的。其装置设计视图如图甲、乙所示，其中，避震筒的直径为D，震筒内有辐向磁场且匝数为n₁的线圈所处位置磁感应强度均为，线圈内阻及充电电路总电阻为，外力驱动线圈，使得线圈沿着轴线方向往复运动，其纵向震动速度图像如图丙所示，忽略所有的摩擦。试写出此避震装置提供的电磁阻力随时间的表达式。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）由线圈转动产生的交变电流电动势最大值为 由题意得，电动势的有效值为 由闭合电路欧姆定律，电池组获得的实际充电电压为 又因 联立解得 （2）电磁避震筒通过切割辐向磁场产生感应电流，其电动势表达式为 由题图可知，阻尼线圈的切割速度函数表达式为 线圈中的总电流 感应电流产生的安培力与运动方向相反且其大小为 联立解得 14 (15 分) （2012·江苏物理）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示.。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =l、bc =ad =2 l. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求： (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em； (2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F； (3)外接电阻上电流的有效值I。. 【答案】：(1) Em=2NBl2ω。(2) F=。 (3) 。 【解析】：(1)bc、ad 边的运动速度v=ωl/2 ， 感应电动势 Em=2NB·2lv ， 解得 Em=2NBl2ω。 (2)电流Im=， 安培力 F=2NBIml ,， 解得F=。 (3)一个周期内，通电时间 t=4T/9 R 上消耗的电能 W=Im2Rt，且W=I2RT， 联立解得： 。 【考点定位】此题考查交变电流的产生、有效值及其相关知识。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.9 发电机实例 【考点精练】 1. (2026湖南长沙质检） 风能是一种可再生清洁能源，如图甲所示为一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为r的圆面，某时间内该地区的风速为v，且风向恰好与叶片转动形成的圆面垂直，每立方米空气质量为。图乙是该地区学生实验小组模拟风力发电、输电的简易装置，已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可等效为一个定值电阻。当用户端接入一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A．每秒冲击叶片圆面的气流质量为πv B．每秒冲击叶片圆面的气流的动能为 C．风速增加，若转子角速度增加为3ω，则上消耗的功率为9P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为4P 2（北京通州区2025年高三年级模拟考试）半导体热电偶是一种将热能直接转化为电能的装置，其结构如图所示。它是由一对型半导体和型半导体串联而成。其中，型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量为。若两种半导体相连的一端和高温热源接触，而另一端、与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在、两端形成稳定的电势差。电势差的大小与高温热源和低温热源间的温度差满足，其中称为塞贝克系数，是衡量材料热电转换能力的关键参数。下列说法正确的是（ ） A. A端是半导体热电偶的正极 B. 若只交换高、低温热源的位置，则A、B两端不能形成稳定的电势差 C. 塞贝克系数越大，说明材料热电转换能力越弱 D. 半导体热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同 3.(2025·山东百师联盟联考)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的正弦交变电流。已知发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为10 mA、阻值为50 Ω，发电机内阻可忽略不计，则灯泡正常发光时，此发电机(　　) A.输出的交变电流频率为50 Hz B.输出电流的方向每秒改变5次 C.输出电压的最大值为3 V D.产生电动势的瞬时值表达式为e＝3sin(10πt)V 4 (2025·重庆九龙坡模拟)如图甲，风吹向风力发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中转动，发电机简化模型如图乙。矩形线圈以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO'顺时针匀速转动产生交变电流，已知n匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则(　　) A.图示位置时AB边产生的感应电流方向为A到B B.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C.图示位置时磁通量的变化率最小 D.穿过线圈的最大磁通量为 5. 为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2 Ω，把线圈与阻值R＝8 Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是(　　) A.小灯泡的额定电压为3 V B.线圈中电流的有效值为0.5 A C.发电机的输出功率为1.28 W D.一周期内线圈产生的焦耳热为0.32 J 6. 一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中心线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交变电流通过电刷M、N与外电路连接，如图所示，外电路灯泡电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　) A.电压表V的示数为 B.通过灯泡的电荷量为 C.灯泡中产生的焦耳热为 D.从线圈平行于磁场方向位置开始计时，线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝sin ωt 7. （2024湖南永州重点高中质检）在磁流体发电机燃烧室产生的高温燃气中加入钠盐，电离后的钠盐经喷管加速被高速喷入发电通道，如图所示。若喷入发电通道的离子速度，发电通道处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，发电通道的截面是边长为的正方形，长为，其内导电离子可视为均匀分布，等效电阻率为，在段接上阻值为R的电阻，忽略边缘效应，则下列说法正确的是（　　） A. 电阻R中的电流方向为从Q到P B. 洛伦兹力对高温粒子做了正功 C. 当外接电阻为时，电压表的示数为 D. 当外接电阻为时，发电机的输出功率最大 8. (2024·内蒙古赤峰模拟)“海流发电机”的工作原理如图6所示，用绝缘防腐材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道上、下两个表面装有防腐导电板M、N，板长为a、宽为b(未标出)，两板间距为d，将管道沿着海水流动方向固定于海水中，将航标灯L与两导电板M和N连接，加上垂直于管道前后面向后的匀强磁场，磁感应强度大小为B，海水流动方向向右，海水流动速率为v，已知海水的电阻率为ρ，航标灯电阻不变且为R。则下列说法正确的是(　　) A.“海流发电机”对航标灯L供电的电流方向是M→L→N B.“海流发电机”产生感应电动势的大小是E＝Bav C.通过航标灯L电流的大小是 D.“海流发电机”发电的总功率为 9. （江西吉安一中2025学年度下学期全真模拟考试）如图所示是磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的电阻连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里，如果等离子源以速度发射质量均为m、带电量大小均为q的等离子粒子，沿着与板面平行的方向射入两板间，单位体积内正负离子的个数均为n。忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。下列说法正确的是（　　） A. 开关断开的情况下，稳定后上极板电势高于下极板 B. 设等离子体的电阻率为，没有接通电路时，等离子体受到阻力为f，则接通电路后，为了维持速度不变在通道两侧所加的压强差为 C. 电键闭合时，若正离子在通道中的运动轨迹如图中虚线所示（负离子与之类似），设此时两极板电压为U，图中轨迹的最高点和最低点的高度差为 D. 图中轨迹的最高点和最低点的高度差为h，在h＜a的情况下，通过电阻的电流为 10. （2025年葫芦岛市普通高中高三年级第二次模拟考试）被称为“空中电站”的S1000型涵道式浮空风力发电系统（如图），于2025年1月首次稳定悬停于高空，并顺利发电。该系统叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将此圆面内10%的空气动能转化为电能。已知悬停位置的风速为v时，该系统的发电功率为，则悬停位置的风速为时，该系统的发电功率为（　　） A. B. C. D. 11 （2025湖南质检）磁流体发电技术指的是利用高温加热使气体电离，再让已电离的气体在磁场中高速运动而产生电动势，以实现将内能转化为电能的目的。本题我们通过一个简化的模型更好地了解这一技术。如图所示，现有一横截面为矩形的管道，长为l，高为b，宽为a。与宽垂直的两个侧面是电阻可以忽略的导体，将它们用电阻不计的导线和阻值为R的电阻连接在一起。与高垂直的两个侧面为绝缘体，一匀强磁场垂直于该侧面，方向向上，大小为B。再让大量电阻率为的已电离气体以一定速度在管道中流动，假设同一横截面上各点气体的流速都相同。 (1)若忽略气体和管道间的摩擦，当气体以速度v匀速流动时，求此时回路中的电流和管道两端气体的压强差； (2)若气体和管道之间的摩擦力和气体的流速平方成正比，且管道两端气体的压强差始终保持为△p，求无磁场时和有磁场B时管道内单位质量的气体动能之比。 12. （2024上海松江二中质检）如图，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽度为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变。试求： （1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小； （2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化； 13 (2024广州质检)动能回收系统（KineticEnergyRecoverySystem）是新能源汽车时代一项重要的技术，其主要原理是利用电磁制动回收动能以替代传统的刹车制动模式，其能源节省率高达37%。其原理为，当放开油门进行轻制动时，汽车由于惯性会继续前行，此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈，切割磁场并产生电流对电池进行供电。设汽车的质量为M，若把动能回收系统的发电机看成理想模型：线圈匝数为N，面积为S，总电阻为r，且近似置于一磁感应强度为B的匀强磁场中。若把整个电池组等效成一外部电阻R，则： （1）若汽车系统显示发电机组此时的转速为n，则此时能向外提供多少有效充电电压？ （2）某厂家研发部为了把能量利用达到最大化，想通过设计“磁回收”悬挂装置对汽车行驶过程中微小震动能量回收，实现行驶更平稳，更节能的目的。其装置设计视图如图甲、乙所示，其中，避震筒的直径为D，震筒内有辐向磁场且匝数为n₁的线圈所处位置磁感应强度均为，线圈内阻及充电电路总电阻为，外力驱动线圈，使得线圈沿着轴线方向往复运动，其纵向震动速度图像如图丙所示，忽略所有的摩擦。试写出此避震装置提供的电磁阻力随时间的表达式。 14 (15 分) （2012·江苏物理）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示.。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =l、bc =ad =2 l. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求： (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em； (2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F； (3)外接电阻上电流的有效值I。. 1 学科网（北京）股份有限公司 $