19.2 发电机是怎样工作的（高效培优·讲义）物理新教材沪科版九年级全一册

本讲义聚焦“发电机是怎样工作的”核心知识点，系统梳理发电机基于电磁感应的工作原理、定子与转子结构，衔接上一节电磁感应现象构建“原理→应用”知识链条，同时涵盖交流电与直流电区分、火力/水力/核能等发电方式的能量转化及发电机与电动机的差异对比。 该资料以对比归纳法（科学思维）梳理发电机与电动机的原理、能量转化等四维差异，通过DIS实验（科学探究）验证转速对电压的影响，结合三峡工程、秦山核电站等案例（科学态度与责任）体现物理知识的社会价值。课中助力教师高效授课，课后通过避坑指南、真题演练帮助学生精准突破易错点，夯实知识体系。

第19.2节 发电机是怎样工作的 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 发电机的工作原理 考点02 发电机与能量转化 03 避坑指南·解题通法 角度01 发电机原理与设备辨析 角度02 交流电与直流电区分判断 角度03 各类发电方式能量转化辨析 角度04 发电机与电动机核心差异对比 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 回顾电磁感应现象，熟练掌握发电机的核心工作原理，知晓发电机的基本结构组成，区分定子与转子的作用。 2. 了解交流电与直流电的区别，知道手摇发电机的输出电流特点，掌握转速对发电电压、电流的影响规律。 3. 熟记火力、水力、核能等常见发电方式的能量转化全过程，理清各类能量的逐级转化逻辑。 4. 精准辨析发电机与电动机的工作原理、能量转化、结构特点差异，规避易混淆电磁设备认知误区。 5. 了解三峡工程、秦山核电站等我国重大发电工程，体会物理知识对生产生活、社会发展的推动作用，提升科学素养。 1. 采用溯源学习法，衔接上一节电磁感应知识，明确发电机是电磁感应现象的核心应用，构建“原理→应用”的知识链条。 2. 运用对比归纳法，横向对比发电机、电动机、扬声器的原理与能量转化，梳理易混设备的核心区别，形成知识体系。 3. 依托模型实验与DIS实验结论，理解发电机转速与输出电压的关系，掌握交流电的产生特点，夯实实验认知。 4. 分类梳理各类发电方式的能量转化路径，总结优缺点，结合生活实例深化对发电原理的理解，提升知识应用能力。 5. 通过错题归纳、真题演练，固化发电机相关解题思路，精准区分电磁感应与磁场对电流的作用两大核心考点。 考点01 发电机的工作原理 1.工作原理 发电机是依据 电磁感应现象 制成的，是 磁生电 规律的重要应用。闭合电路的部分导体（线圈）在磁场中做 切割磁感线 运动时，电路中会产生 感应电流 ，以此实现发电。 1831年 法拉第 发现电磁感应现象，为发电机的发明奠定了理论基础，彻底实现了人类从“电生磁”到“ 磁生电 ”的突破，推动人类进入电气时代。 2.结构 发电机的结构分为两部分： （1）转子：发电机的转动部分，负责运动 切割磁感线 ；小型发电机中多为线圈，大型高压发电机中为产生磁场的 电磁铁 。 （2）定子：发电机的固定部分，提供稳定磁场或固定线圈；小型发电机中为 永磁体 ，大型发电机中为固定不动的发电线圈。 （3）结构拓展：大型发电机采用“旋转磁场、固定线圈”的结构（转子为电磁铁、定子为线圈），该结构能够稳定产生 高电压 、 强电流 ，适配工业大规模用电需求。 3. 交流电与直流电 （1）交流电：发电机线圈连续转动时，切割磁感线的运动方向周期性改变，产生的 方向 、 大小 周期性变化的电流，生活中电网供电、手摇发电机输出的电流均为交流电。 （2）直流电： 方向 始终不变的电流，常见于干电池、蓄电池供电电路。 4. DIS实验：手摇发电机输出电压特点 （1）实验装置：将电压传感器并联在手摇发电机输出端，连接计算机采集电压数据。 （2）实验现象：缓慢转动手柄，计算机屏幕显示电压随时间周期性变化，电压 大小 和 方向不断改变；加快手柄转动速度，电压波动幅度变大，变化频率加快。 （3）实验结论：① 手摇发电机输出的是 交流 电；② 发电机转速越快，切割磁感线速度越快，产生的感应电压、电流 越大 。 【深化点拨】 1. 发电机工作电路无电源，依靠机械运动切割磁感线自主产生电能，这是区分发电机与电动机的核心标志。 2. 线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次，形成一次完整的交流电周期。 3. 发电机无需接触通电，仅依靠机械运动即可发电，完美契合电磁感应“磁生电”的核心规律。 1．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）如图所示，是一种磁悬浮汽车模型，它的所有车轮的中间都安装了旋转发动机，车轮外侧安装了两个磁铁。车轮旋转时，使得下方路面铝板上的磁场发生变化，产生电流，路面磁场与车轮上的磁铁相互作用产生托力和推动力。下列说法正确的是（     ） A．汽车能够浮在路面上，是因为同种电荷相互排斥 B．车轮旋转时，路面上产生电流的原理是电磁感应 C．路面对车轮上的磁铁产生托力和推动力的原理是与发电机相同 D．即使车轮不安装磁铁，汽车也能够悬浮在路面上 【答案】B 【解析】根据题意，车轮旋转时，使得下方路面铝板上的磁场发生变化，产生电流。这是因为车轮上的磁铁在旋转，导致路面铝板这个导体所处的磁场在不断变化（或者说，导体切割了磁感线），路面铝板中产生了感应电流，这个电流自身也会产生一个磁场。这个由电流产生的磁场与车轮上磁铁的磁场发生相互作用，产生了排斥力（托力）和驱动力（推动力）。这个原理是磁场对电流的作用力，电动机就是利用这个原理工作的。 A．由题可知，汽车能够浮在路面上，路面磁场与车轮上的磁铁相互作用产生托力，即同名磁极相互排斥，故A错误； B．车轮旋转时，路面上产生电流的原理是电磁感应，故B正确； C．由分析可知，产生托力和推动力的原理是“磁场对电流的作用力”，这是电动机的工作原理，故C错误； D．车轮上的磁铁是产生变化磁场的源头。如果没有磁铁，路面铝板上就不会产生感应电流，也就不会有磁场产生，自然无法形成使汽车悬浮的磁力，故D错误。 故选 B。 2．（24-25九年级上·北京海淀·期中）科学社区的磁悬浮月球灯能够悬浮在空中，是利用了___________的原理，月球灯不跟底座接触，却能发光，是利用了___________的原理。（选填“电生磁”或“磁生电”） 【答案】电生磁 磁生电 【解析】磁悬浮月球灯悬浮需通电产生磁场获得磁极间的相互作用力，由电流的磁效应可知利用了电生磁原理。 月球灯不与底座接触即可获得电能发光，因电磁感应现象是磁场变化产生感应电流，故利用了磁生电原理。 3．（2026九年级下·湖北鄂州·专题练习）如图甲所示是小明设计的振动发电装置，它由一个辐向型的永磁铁（磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图乙所示）和一个套在辐向型永磁铁槽中的线圈组成，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做左右往复运动，便有电流通过小灯泡。发电装置是利用__________原理制成的，线圈相当于______（选填“用电器”或“电源”），通过小灯泡的电流是______（选填“直流电”或“交流电”）。 【答案】电磁感应 电源 交流电 【解析】[1]装置中线圈在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，这是电磁感应现象，发电机正是利用这一原理制成的。 [2]线圈产生感应电流，为小灯泡提供电能，因此相当于电路中的电源。 [3]线圈左右往复运动，切割磁感线的方向不断改变，因此感应电流的方向也会周期性变化，所以通过小灯泡的电流是交流电。 考点02 发电机与能量转化 1.发电机的能量转化规律 发电机的作用是将其他形式的能转化为 电能 ，能量转化路径为： 机械 能→ 电 能，发电过程中会有少量能量损耗，转化为 内 能。 2.常见发电方式及能量转化 （1）火力发电 发电原理：通过煤、石油等化石燃料燃烧加热锅炉水，产生高温高压水蒸气，推动汽轮机高速旋转，带动发电机转子转动发电。 能量转化：燃料 化学 能→水和水蒸气的 内 能→发电机转子的 机械 能→ 电 能。 优缺点：技术成熟、供电稳定；消耗化石能源、污染环境、资源不可再生。 （2）水力发电 发电原理：拦河筑坝蓄水，利用高处水流下落的冲击力推动水轮机转动，带动发电机工作发电。 能量转化：水的 机械 能→水轮机 机械 能→发电机转子 机械 能→ 电 能。 工程实例：三峡水利枢纽工程，是世界规模最大的水电工程，总装机容量大，清洁无污染、可再生。 优缺点：清洁可再生、无污染、运营成本低；建设周期长、受水文季节影响大。 （3）核能发电 发电原理：利用铀原子核裂变释放的核能加热水体，产生高温高压蒸汽推动汽轮机，带动发电机转子发电。 能量转化： 核 能→水和水蒸气的 内 能→发电机转子的 机械 能→ 电 能。 工程实例：秦山核电站，是我国首座自主设计建造的核电站。 优缺点：能量密度大、供电量大、无废气污染；核废料处理难度大、建设运维成本高。 （4）拓展发电方式：风力、海浪、地热发电，均是将对应自然形式的 机械 能或 内 能转化为 机械 能，最终通过发电机转化为 电 能，原理均为 电磁感应 。 3.场景设备的原理及能量转化对比 （1）发电机： 电磁感应 原理， 机械 能→ 电 能，无电源； （2）电动机： 磁场对电流的作用 ， 电 能→ 机械 能，有电源； （3）扬声器： 通电导体在磁场中受力振动 ， 电 能→ 声 能（机械能）； （4）动圈式话筒： 电磁感应 原理， 声 能（机械能）→ 电 能。 【深化点拨】 1.所有发电方式的最终核心均依靠电磁感应现象实现机械能到电能的转化，前端能量形式仅为机械能的来源不同。 2.发电过程为多步能量转化，不可直接简写为化学能、核能直接转化为电能，必须完整书写逐级转化过程。 3.可再生发电方式：水力、风力、海浪、地热发电；不可再生发电方式：火力、核能发电。 1．（25-26八年级下·全国·课后作业）揭阳沿海有许多风力发电机（如图所示）。发电机发电的过程是将___________能转化成电能的过程。 【答案】机械 【解析】风吹动风力机的叶片，带动叶轮旋转，将风能转化为机械能；叶轮通过传动装置带动发电机转子转动，利用电磁感应原理，最终把机械能转化为电能。 2．（2026·河南开封·模拟预测）两河口混合式抽水蓄能电站是全球最大的混合式抽水蓄能项目，上游两河口水库库容惊人，295米高的大坝更是我国已建成最高土石坝，上游水库放水时，流下的水的重力势能转化为____________能，从而推动水轮机，带动发电机发电，发电机是利用____________原理发电的。抽水蓄能时，机组反向运转，发电机化身电动机，将____________能转化为水的机械能。 【答案】动 电磁感应 电 【解析】水流下落过程中，高度降低导致重力势能减小，速度增大使动能增大，因此重力势能转化为动能，以此推动水轮机运转； 发电机利用电磁感应原理发电，当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，从而将机械能转化为电能； 电动机工作时将电能转化为机械能，抽水蓄能时，电动机带动设备把水输送至上游，实现电能向水的机械能的转化。 3．（2026·甘肃陇南·二模）陇南境内的白龙江水流湍急，具有丰富的______能；水电站的发电机是将机械能转化为______能。 【答案】机械 电 【解析】水流因运动具有动能，同时处于一定高度的水具有重力势能，动能与势能统称为机械能，因此湍急的水流具有丰富的机械能； 发电机基于电磁感应原理工作，工作过程中会将驱动其运转的机械能转化为电能。 4．（2026·江苏南通·二模）如图所示为甘肃敦煌熔盐塔式光热电站发电原理图。定日镜跟踪太阳时，若入射角为30°，则反射角为_____°；高温熔盐注入蒸汽发生器，使冷水变成水蒸气，该过程是通过_____方式改变水的内能；图中汽轮发电机的工作原理是____；工作中散失的内能无法自动回收，说明能量的转化具有_____性。 【答案】30 热传递 电磁感应 方向 【解析】根据光的反射定律，反射角等于入射角，已知入射角为30°，因此反射角为30°。 高温熔盐将热量传递给冷水，使冷水变成水蒸气，该过程是通过热传递的方式改变水的内能。 汽轮发电机工作时，汽轮机带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，其工作原理是电磁感应现象，该过程实现了机械能到电能的转化。 工作中散失的内能无法自动回收重新利用，说明能量的转化和转移具有方向性。 角度01 发电机原理与设备辨析 1.高频易错点：混淆发电机、电动机、电磁铁的工作原理；误认为发电机依靠电流磁效应工作。 2.解题通法：设备判断万能口诀——无电源发电、机械能变电能=发电机（电磁感应）；有电源转动、电能变机械能=电动机（磁场对电流作用）。 1．（25-26九年级上·河南三门峡·期末）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。以下四个装置中符合发电机工作原理的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．图中是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，不是发电机的工作原理。 故A不符合题意； B．图中是探究影响电磁铁磁性强弱的实验，与发电机工作原理无关。故B不符合题意； C．图中没有电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是电磁感应现象，符合发电机的工作原理。 故C符合题意； D．图中有电源，是通电导体在磁场中受力运动的实验，是电动机的工作原理，不是发电机的工作原理。故D不符合题意。 故选C. 2．（2025·山西忻州·三模）电动车锁车后被推动时会发出报警，是因为车上安装有振动电缆报警器，其中有磁性材料形成永久磁场，当电缆振动时，活动导线切割磁感线产生感应电流触发报警的设备。下列选项中，原理与该设备相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】振动电缆报警器的工作原理，电磁感应现象—— 闭合电路的导体切割磁感线，产生感应电流（机械能转化为电能），对应发电机原理。 A．奥斯特实验，原理是电流的磁效应（电生磁），故A不符合题意； B．导体棒、灵敏电流计组成无电源回路，导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象（发电机模型），故B符合题意； C．有电源，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机原理（通电导体在磁场中受力），故C不符合题意； D．电磁铁实验，原理是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选 B。 3．（2026·河北邯郸·三模）一种超市防盗门的工作原理是：商品上的软磁条通过门框时，检测头内的线圈会产生感应电流，触发警报。如图所示的装置中，同样利用此原理工作的是（     ） A．门吸 B．手摇发电机 C．电磁起重器 D．扬声器 【答案】B 【解析】超市防盗门的工作原理是电磁感应现象，软磁条经过检测头的线圈时，使线圈中产生感应电流，属于电磁感应原理。 A．门吸是利用磁体对铁磁性材料的吸引作用工作，故A不符合题意； B．发电机的工作原理是电磁感应，通过切割磁感线产生感应电流，故B符合题意； C．电磁起重器的核心是电磁铁，利用电流的磁效应工作，故C不符合题意； D．扬声器的原理是通电线圈在磁场中受力运动，将电信号转化为声信号，故D不符合题意。 故选B。 角度02 交流电与直流电区分判断 1.高频易错点：误认为发电机产生的电流方向不变；分不清生活供电电流类型。 2.解题通法：周期性改变大小和方向的电流为交流电；方向始终不变的为直流电；所有发电机正常工作输出均为交流电，生活电网用电为交流电，电池供电为直流电。 4．（25-26九年级上·河北邢台·期末）如图所示为简易手摇发电机的模型。 (1)发电机的工作原理是_____。 (2)将小灯泡和电流表串联后与手摇发电机相连。缓慢摇动轮盘，观察到电流表指针来回摆动，且小灯泡闪烁发光，这说明该发电机产生的是_____（选填“直流”或“交流”）电。 【答案】(1)电磁感应 (2)交流 【解析】（1）发电机的工作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。 （2）电流表指针来回摆动，说明电流的方向在周期性变化，这种电流叫做交流电。故该发电机产生的是交流电 5．（2018·广东东莞·一模）小辉将玩具汽车里的电动机拆下来，在电动机的转轴处加装了一个小齿轮，在电动机尾部的接线柱处连接一个半导体led灯珠，当他将小齿轮在转动的自行车车轮上，如图所示，则齿轮的转动方向是______(选填“顺时针”或“逆时针”），他发现led灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光，通过这个实验证明了该实验产生的电流是_______电（选填“交流”和“直流”），产生电流是利用了_______原理 【答案】顺时针 交流 电磁感应 【解析】如图所示：电动机带动齿轮按顺时针方向转动，齿轮处在电动机的磁场中，做切割磁感线运动，产生感应电流．小灯珠不断地闪烁，说明在产生变化的电流，即该实验产生的是交流电． 角度03 各类发电方式能量转化辨析 1.高频易错点：跳过中间转化过程，直接书写初始能量转化为电能；混淆火力、核能发电的初始能量形式。 2.解题通法：牢记分步转化逻辑，所有发电均遵循「初始能量→内能/机械能→转子机械能→电能」，火力初始为化学能、核能初始为核能、水力初始为机械能。 6．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为化学能 B．储能过程中，压缩空气做功，空气内能增大 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，化学能最终转化为电能 【答案】B 【解析】A．储能过程：电能驱动压缩机压缩空气，电能最终转化为空气的内能，故A错误； B．储能时压缩机对空气做功，机械能转化为内能，空气内能增大，故B正确； C．释能过程中高压空气膨胀推动膨胀机，空气对外做功，自身内能减小，故C错误； D．释能过程储存的空气内能先转化为机械能，再带动发电机转化为电能，故D错误。 故选B。 7．（2026·四川巴中·模拟预测）近年来我国在新能源与技术创新方面取得了举世瞩目的成就。如图甲是熔盐塔式光热电站。它的工作原理如图乙所示，通过定日镜，使太阳光聚集到吸热器上。吸热器将太阳能转化为液态熔盐的内能并存储起来，然后，通过熔盐放热使水变成水蒸气从而推动汽轮发电机发电，供广大用户使用。水蒸气推动汽轮发电机发电，此过程中能量转化顺序正确的是（　　） A．内能→机械能→电能 B．内能→电能→机械能 C．机械能→内能→电能 D．电能→机械能→内能 【答案】A 【解析】水蒸气推动汽轮机转动，内能转化为机械能；汽轮机带动发电机发电，机械能转化为电能。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．（2025·山东·一模）2024年12月31日，黄河流域海拔最高的水电站——青海玛尔挡水电站并网发电。如图是水电站剖面图，下列说法正确的是（　　） A．水的重力势能全部转化为水轮机的动能 B．水轮机带动发电机发电时，机械能转化为电能 C．一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越小 D．一定量的水从高处流下时，重力势能减小，动能不变 【答案】B 【解析】A．山顶水库的水沿导管运动过程中，水的重力势能主要转化为动能，还有一部分克服摩擦做功，转化为内能，故A错误； B．水轮机带动发电机发电的过程中，消耗机械能，产生电能，将机械能转化成电能，故B正确； C．重力势能大小与质量和高度有关，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，故C错误； D．一定量的水从高处流下时，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故D错误。 故选B。 9．（2025·海南·二模）如图所示是水电站的剖面图。拦河坝提高了上游的水位，在坝底安装水轮机，将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起。水电站将水的______势能转化为发电机输出的电能。发电机的工作原理是______。 【答案】重力 电磁感应 【解析】[1]物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。在水电站中，拦河坝提高了上游的水位，使水的高度增加，水的重力势能增大。水从高处流下时，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能，推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电，最终将水的重力势能转化为发电机输出的电能。 [2]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，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。发电机是通过让线圈在磁场中转动，使线圈做切割磁感线运动，从而产生感应电流，将机械能转化为电能。因此发电机的工作原理是电磁感应。 角度04 发电机与电动机差异对比 1.高频易错点：混淆两者原理、能量转化、有无电源；做题时张冠李戴。 2.解题通法：四维对比——原理（发电=电磁感应，电动=磁场对电流作用）、电源（发电无、电动有）、能量（发电机械能变电能、电动电能变机械能）、用途（发电供电、受力转动）。 10．（2026·广西桂林·三模）某幼儿园游乐室里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，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁会往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做___________磁感线运动，闭合电路中产生感应电流，小灯泡发光，这是___________（选填“电动机”或“发电机”）的原理。 【答案】切割 发电机 【解析】[1]电磁感应现象的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。磁铁上下往复运动，相当于固定的线圈在磁场中做切割磁感线运动，满足产生感应电流的条件。 [2]发电机的工作原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能；电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能。小朋友的机械能通过电磁感应转化为电能，因此是发电机的原理。 11．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）下列关于图示器材的说法，正确的是（　　） A．甲工作的原理和发电机相同 B．乙工作的原理和电动机相同 C．甲工作时消耗的电能全部转化为机械能 D．乙工作时线圈中的电流方向不断地改变 【答案】D 【解析】AC．由图可知，甲是扬声器，它利用“通电线圈在磁场中受力而振动”的电动机原理将电能转化为声能，故它的工作原理与发电机不同，扬声器在工作时也会有部分能量转化为热能，不可能“全部”转变为机械能，故AC错误； BD． 乙是动圈式话筒，它利用“线圈切割磁感线产生感应电流”的发电机原理将声信号转化为电信号，工作时线圈中的电流随振动方向不断变化，它与发电机原理相同，故B错误，D正确。 故选D。 12．关于直流电动机和发电机的几种说法中，错误的是（　　） A．电动机是把电能转化为机械能的装置 B．电动机是利用通电线圈在磁场中转动的原理工作的 C．发电机是把电能转化为机械能的装置 D．发电机是利用电磁感应原理工作的 【答案】C 【解析】A．电动机工作时的能量转化：电能转化为机械能，A正确，不合题意； B．电动机的原理：通电线圈在磁场中受力而转动，B正确，不合题意； C．发电机是把机械能转化为电能，C错误，符合题意； D．发电机的工作原理是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会在导体中产生感应电流，即电磁感应原理，D正确，不合题意。 【例1】（2026·广东广州·中考真题）某款可计数的握力训练器结构如图。握、放把手带动线圈在磁场中运动产生电流，使得计数器计数。该握力训练器线圈中产生电流（     ） A．应用了电流的磁效应 B．应用了电流的热效应 C．原理与电动机相同 D．原理与发电机相同 【答案】D 【解析】该装置的工作过程：握放把手带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，闭合的线圈中产生感应电流，使计数器工作，原理是电磁感应现象，与发电机原理相同。故选D。 【变式1-1】（2026·黑龙江·中考真题）2026年1月5日，我国首艘兆瓦级浮空风力电站成功放飞至2000 m高空，下列与高空发电原理相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】浮空风力发电是风力带动发电机转子转动发电，原理是电磁感应现象，工作过程中将机械能转化为电能，发电装置不需要外接电源，据此分析： A．该图是司南，原理是磁体在地磁场中具有指向性，与风力发电原理不同，故A不符合题意； B．该图是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，与风力发电原理不同，故B不符合题意； C．该图电路中有外接电源，探究通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，将电能转化为机械能，与风力发电原理不同，故C不符合题意； D．该图电路中没有外接电源，探究闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象实验，和风力发电的原理相同，故D符合题意。 故选D。 【变式1-2】（2026·新疆·中考真题）白鹤滩水电站安装了目前全球单台发电功率最高的水轮发电机，发电机的工作原理是（     ） A．同名磁极相互排斥 B．电生磁 C．磁场对通电导线的作用 D．电磁感应 【答案】D 【解析】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，发电机正是利用这一原理，将机械能转化为电能，故选D。 【变式1-3】（2026·山西·中考真题）某学校将健身单车改造为“发电单车”。如图所示，同学们在课间骑行时，转动的车轮带动发电机发电，产生的电能储存在蓄电池中，可用于校园小广场照明。“发电单车”的发电原理是（     ） A．电磁感应现象 B．电流的热效应 C．电流的磁效应 D．通电导体在磁场中受到力的作用 【答案】A 【解析】发电单车是靠车轮转动带动发电机发电，发电机的工作原理是电磁感应现象，该过程将机械能转化为电能。 故选A。 【例2】（2026·云南·中考真题）用如图所示装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，磁体水平放置，导体棒ab静止在磁场中。下列说法正确的是（     ） A．保持开关断开，仅水平移动导体棒ab，电流表指针发生偏转 B．保持开关断开，仅水平移动磁体，电流表指针发生偏转 C．保持开关闭合，仅竖直移动导体棒ab，电流表指针发生偏转 D．该装置可以将机械能转化为电能，利用该装置的原理能制成发电机 【答案】D 【解析】AB．保持开关断开时，电路是断路，不满足“闭合电路”的条件，因此即使水平移动导体棒或水平移动磁体，也不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，故AB错误； C．保持开关闭合，电路满足闭合条件；该装置中磁感线沿竖直方向，仅竖直移动导体棒时，导体运动方向与磁感线方向平行，没有切割磁感线，不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，故C错误； D．该装置探究电磁感应现象，实验中消耗导体运动的机械能，得到电能，因此将机械能转化为电能，发电机就是利用电磁感应原理制成的，故D正确。 故选 D。 【变式2-1】（2026·河南周口·模拟预测）实验小组为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，进行了如图所示实验。 (1)通过比较实验________可知产生感应电流的一个条件是电路要闭合。 (2)通过比较乙、丙实验可知产生感应电流的另一个条件是_____________。 (3)实验小组开始进行实验时，发现实验现象不太明显，请你提出一条改进的措施：_________。 (4)在图丙的实验中，AB棒的机械能转化为________。 【答案】(1)甲、丙 (2)导体要做切割磁感线运动 (3)更换一个磁性更强的磁体/将导体AB换成线圈/加快导体AB的运动速度 (4)电能 【解析】（1）探究“电路闭合”这一条件时，控制导体运动情况相同，只改变电路通断：甲电路断开，AB棒切割磁感线无感应电流；丙电路闭合，AB棒同样切割磁感线有感应电流，因此对比甲、丙可得到对应结论。 （2）乙、丙都是闭合电路，乙中AB棒沿磁感线运动，不切割磁感线，无感应电流；丙中AB棒垂直磁感线运动，切割磁感线，有感应电流，因此得出另一条件：导体需要做切割磁感线运动。 （3）实验现象不明显是因为感应电流太小，可以通过增强磁体磁性、加快切割速度、增加导体匝数等方式增大感应电流，使现象更明显。 （4）电磁感应现象中，消耗了AB棒运动的机械能，得到了电能，因此是机械能转化为电能。 【变式2-2】（2026·安徽合肥·一模）在探究产生感应电流条件的实验中，实验装置如图所示，多次实验，收集的信息如表所示。（提示：电流从灵敏电流表的左接线柱流入，指针向左偏转；从右接线柱流入，指针向右偏转。） 次数 磁场方向 开关 导体运动方向 电流表指针的偏转方向 1 上N 下S 断开 左右、上下、里外（垂直纸面） 不偏转 2 闭合 竖直上下 不偏转 3 闭合 里外（垂直纸面） 不偏转 4 闭合 向左 向右 5 闭合 向右 向左 6 上S 下N 闭合 向左 向左 7 闭合 向右 向右 (1)分析表中1-7次实验全部信息，可初步得到结论： ①产生电流的条件：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动； ②导体中感应电流的方向跟________有关。 (2)如果将U形磁铁左右运动，自由悬挂的轻质导体棒________（选填“会”或“不会”）运动。 【答案】(1)磁场方向和导体运动方向 (2)会 【解析】（1）对比第4、5次实验：磁场方向相同，导体运动方向相反，电流表指针偏转方向相反，说明感应电流方向不同；对比第4、6次实验：导体运动方向相同，磁场方向相反，电流表指针偏转方向相反，说明感应电流方向不同；说明感应电流方向与磁场方向和导体运动方向有关。 （2）根据电磁感应原理，只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，就会产生感应电流。若U形磁铁左右运动，以磁铁为参照物，导体ab会相对磁铁做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流。因此通电导体ab会在磁场中受力而运动。 ⚡基础速刷 1．（2026·四川内江·中考真题）现代电动汽车都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量。下列四个装置中与此原理相同的是（     ） A．电动机 B．验电器 C．电磁继电器 D．发电机 【答案】D 【解析】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，与电磁感应无关，故B不符合题意； C．电磁继电器利用的是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场，与题目原理不同，故C不符合题意； D．发电机的工作原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，与汽车能量回收装置的原理相同，故D符合题意。 故选D。 2．（2026·四川南充·中考真题）生产和生活中的电器内部结构非常复杂，“简化”是一种科学方法。关于它们的核心工作原理分析错误的是（　　） A．甲：电动机的工作原理是通电导线在磁场中受力 B．乙：通过其它方式使线圈转动起来，其他形式能量转化为电能 C．丙：扬声器是把声信号转化为电信号的装置 D．丁：动圈式话筒的工作原理是电磁感应 【答案】C 【解析】A．甲是电动机模型，电动机的核心工作原理就是通电导线在磁场中受力运动，故A正确，不符合题意； B．乙是发电机模型，装置无外接电源，外力带动线圈转动，将机械能（其他形式的能）转化为电能，故B正确，不符合题意； C．丙是扬声器，工作时变化的电信号通过线圈，线圈在磁场中受力振动，带动振膜发声，是把电信号转化为声信号的装置，故C错误，符合题意； D．丁是动圈式话筒，声音振动带动线圈切割磁感线产生感应电流，核心工作原理是电磁感应，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．（2025·湖北武汉·三模）一条基于“5G+自动驾驶”的高功率动态无线充电道路系统近日在中国一汽研发总院的创新基地亮相（如图）。当新能源汽车在设定的道路行驶时，汽车底部的线圈会产生感应电流，为汽车电池充电。下列各装置中也利用这一原理工作的是（　　） A．动圈式话筒 B．扬声器 C．自制电磁铁 D．司南 【答案】A 【解析】从题意中知道，汽车底部的线圈是利用闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是利用电磁感应原理工作的； A．动圈式话筒是利用闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流，是利用电磁感应原理工作的，故A符合题意。 B．扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故B不符合题意。 C．电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意。 D．司南是利用地磁场和磁极间的相互作用工作的，故D不符合题意。 故选A。 4．（2025·甘肃酒泉·一模）下列关于电和磁说法错误的是（　　） A．发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的 B．导体中感应电流的方向与导体运动方向和磁感线方向有关 C．通电螺线管磁场方向可用安培定则判断 D．通电导体的周围存在磁场 【答案】A 【解析】A． 发电机的工作原理是电磁感应现象（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流），故A错误，符合题意； B． 感应电流的方向由两个因素共同决定：导体的运动方向和磁感线（磁场）的方向，改变其中任意一个，感应电流的方向都会改变，故B正确，不符合题意； C． 通电螺线管磁场方向可用安培定则判断，用右手握住螺线管，让四指指向电流的方向，大拇指所指的那端就是螺线管的N极，故C正确，不符合题意； D． 据奥斯特实验可知，通电导体周围存在磁场，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．（25-26九年级下·河南·期中）小明以塑料为连接轴将自己家的两个玩具电机的转轴连接起来，如图，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法正确的是（     ） A．甲的工作原理是电磁感应 B．乙相当于发电机 C．增加电池的节数，小灯泡亮度不变 D．将电源正负极对调，灯泡亮度发生改变 【答案】A 【解析】AB．开关S闭合后，乙电机接入电源，通电后转动，因此乙是电动机，原理是通电导体在磁场中受力运动；乙通过连接轴带动甲电机转动，甲转动时切割磁感线产生感应电流，为灯泡供电使灯泡发光，因此甲是发电机，原理是电磁感应。故A正确，B错误； C．增加电池节数，电源电压增大，乙转速变快，所以甲产生的感应电流变大，小灯泡会变亮，故C错误； D．将电源正负极对调，只改变电流方向，不改变电流大小，甲产生感应电流的大小不变，因此灯泡亮度不变，故D错误。 故选A。 6．（2026·江苏盐城·三模）一款不需要电池的自发电门铃，如图所示。当按压门铃压板时，压板后面的弹簧会带动磁体运动，从而在线圈中产生电流，使门铃发出声音。下列设备与这种门铃的工作原理相同的是（　　） A．发电机 B．电风扇 C．汽油机 D．电水壶 【答案】A 【解析】根据题意，该自发电门铃的工作原理是电磁感应现象。 A．发电机正是利用电磁感应原理工作，将机械能转化为电能，和门铃原理相同，故A符合题意； B．电风扇核心部件是电动机，原理是通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，故B不符合题意； C．汽油机属于热机，将内能转化为机械能，和电磁感应无关，故C不符合题意； D．电水壶用电流的热效应工作，将电能转化为内能，故D不符合题意。 故选A。 7．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）新型智能手机无线充电技术风靡社会，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图所示）就能产生感应电流，来实现充电。下列关于无线充电技术说法正确的是（     ） A．充电底座中的磁场是人们想象出来的，实际不存在 B．智能手机充电的原理是电流的磁效应 C．智能手机充电的原理是电磁感应 D．智能手机充电的过程是电能转换为机械能 【答案】C 【解析】无线充电的基本工作原理是，充电底座中的线圈通入交变电流，产生一个变化的磁场。当带有金属线圈的智能手机靠近这个变化的磁场时，手机线圈中就会产生感应电流，从而为手机充电。 A．根据物理学中的电流磁效应，通电导线周围会产生磁场。充电底座中的线圈通入交变电流，必然会产生一个真实存在的、变化的磁场。无线充电正是利用这个真实的磁场来传递能量的，故A错误； B．电流的磁效应是指“电生磁”，即电流可以产生磁场。这是充电底座产生磁场的原理。而智能手机充电的原理是“磁生电”，即变化的磁场在线圈中产生电流，故B错误； C．由分析可知，智能手机充电的原理是电磁感应，故C正确； D．充电的目的是将能量储存在电池中。在这个过程中，充电底座消耗电能，最终在手机电池中以化学能的形式储存起来。因此，整个充电过程的能量转化主要是电能转化为化学能，故D错误。 故选 C。 8．（2026·海南省直辖县级单位·二模）如图甲所示是无链条电动自行车，通过脚踩踏板给锂电池充电获得能量，图乙中与其工作原理相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题可知，无链条电动自行车可以“通过脚踩踏板给锂电池充电获得能量”。这个过程是将人踩踏板的机械能转化为电能。这种将机械能转化为电能的装置是发电机，其工作原理是电磁感应现象。 A．由图可知，这是奥斯特实验，演示了通电导线周围会产生磁场，使小磁针偏转。这是电流的磁效应，故A不符合题意； B．由图可知，图中闭合电路的一部分导体（导体棒ab）在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针会偏转，说明电路中产生了电流。这是电磁感应现象，故B符合题意； C．由图可知，这是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，利用的是电流的磁效应，故C不符合题意； D．由图可知，这是通电导体在磁场中会受到力的作用而运动。这是电动机的工作原理，其能量转化是电能转化为机械能，故D不符合题意。 故选 B。 9．（2026·黑龙江绥化·中考真题）如图是一种便携式按压手电筒。使用时按压手柄，内部的齿轮就会带动磁体转动，使小灯泡发光。该手电筒的工作原理是________；它与生活中的________（选填“发电机”或“电动机”）工作原理相同。 【答案】电磁感应 发电机 【解析】①②按压手柄带动磁体转动时，手电筒内部的线圈相对磁体运动，切割磁感线产生感应电流，使小灯泡发光，该过程的工作原理是电磁感应现象；它与生活中的发电机工作原理相同。 10．（2026·河南平顶山·三模）利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组叶片横截面的示意图如图所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，通过发电机，利用_________原理发电。当风正面垂直吹向图中所示的静止叶片时，从正面看叶片A会_________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动。 【答案】电磁感应 顺时针 【解析】发电机是根据电磁感应原理制成的，即利用闭合电路中的部分导体切割磁感线，产生感应电流。 如图所示，叶片的一面较平，另一面较弯曲。当风吹过时，平的一面流速小，压强大；弯曲的一面流速大，压强小，会形成向下的压强差、压力差，所以叶片A会顺时针转动。 11．（2026·广西柳州·二模）我国自主研发的新能源汽车广泛应用了“能量回收技术”：当汽车滑行或制动时，车轮带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，将机械能转化为电能储存起来，从而增加续航里程，该技术工作原理是__________现象，该原理与__________（选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【答案】电磁感应 发电机 【解析】当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，该现象为电磁感应现象，故该技术工作原理是电磁感应；与发电机的工作原理相同。 12．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）同学们组装好如图的电路，当用外力使左边线圈在磁场中摆动，观察到右边另一个线圈______（选填“会”或“不会”）摆动。利用左边线圈摆动时的原理制成了______。（选填“发电机或电动机”） 【答案】会 发电机 【解析】左边线圈在磁场中摆动，切割磁感线产生感应电流。该电流流经右边线圈，使通电的右边线圈在磁场中受到力的作用而摆动。左边线圈摆动是电磁感应现象，发电机是利用电磁感应原理制成的设备。 13．（2026·陕西·模拟预测）如图是一种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，从而启动一台发电机，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6V　1W”字样的LED灯持续正常发光4min。（g取10N/kg） (1)重力灯的主要构件直流发电机是利用______原理发电。 (2)下落一次，重物的重力做功______J，重力灯的能量转化效率是______。 【答案】(1)电磁感应 (2)600/ 40% 【解析】（1）发电机是将机械能转化为电能的装置，利用的是电磁感应原理。 （2）重物的重力 重物下落过程中重力做的功 LED灯的额定功率 ，持续正常发光的时间 LED灯消耗的电能 能量转化效率 14．（2026·江苏扬州·中考真题）为实现“碳达峰”“碳中和”目标，我国大力发展清洁能源。 (1)目前，三峡水电站是世界上规模最大的水力发电站。如图是发电的原理，摇动手柄带动线圈在磁场中做切割_______运动，LED灯会发光，说明电路中产生了电流，这是_______现象。 (2)全球最大氢氨能源项目已在国内正式生产。将氢气制成更易液化的氨气，是因为标准大气压下液态氨比液态氢的沸点_______。完全燃烧0.5kg的氢气放出的热量是_______J（氢气的热值）。 【答案】(1)磁感线 电磁感应 (2)高 【解析】（1）闭合电路，摇动手柄带动线圈在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，LED灯会发光，这个现象叫做电磁感应现象。 （2）气体沸点越高，越容易液化，标准大气压下液态氨的沸点比液态氢更高，因此氨气比氢气更易液化；完全燃烧0.5kg氢气放出的热量 15．（2026·福建三明·三模）福建沿海筹备新建一座海上风力发电场。其工作原理为风力带动叶片旋转，通过发电机产生电流，再经变压器接入国家电网。工程师可以在监测系统中分析能量损耗。结合所学知识，完成下面小题。 （1）风力带动叶片旋转发电，是________能转化为________能的过程。 （2）发电机工作时，线圈切割磁感线产生电流，这一过程利用了________现象，该现象最早是由________发现的。 （3）若发电机效率为70%，输出功率为840kW，则输入机械功率为________kW，损失的能量主要以________能形式散失。 【答案】（1）机械 电 （2）电磁感应 法拉第 （3）1200 内 【解析】（1）风力发电中，风（流动的空气）具有机械能（风能），风力带动叶片旋转发电，最终将风能（机械能）转化为电能。 （2）闭合电路的一部分线圈切割磁感线产生感应电流的现象叫做电磁感应现象，这一现象最早是物理学家法拉第发现的，发电机就是利用电磁感应原理工作的。 （3）根据发电机效率公式 ，可得输入机械功率 发电过程中，部件摩擦、电流热效应都会损耗能量，损失的能量主要以内能的形式散失。 🚀能力跃升 16．（2026·辽宁大连·二模）燃气联手，减排增电 ——燃气-蒸汽联合循环发电项目中的物理知识 燃气-蒸汽联合循环发电（CCPP）是全球当前高效低碳发电的主流技术，也是中国实现“双碳”目标、优化能源结构的核心技术，它实现了能源的梯级高效利用。下面是部分相关资料，我们共同阅读学习，并回答其中蕴含的物理问题。 如图（a）所示，某燃气-蒸汽联合循环发电系统主要有燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三大核心模块，三者协同运行发电。具体工作过程如下： (1)燃气轮机是联合循环中的“动力心脏”，它的工作就像是一场能量的接力赛：进气道的压气机大量地吸入空气，空气如同被装进了一个高压的“容器”；接下来，空气在燃烧室与天然气混合后被点燃，瞬间产生大量高温高压的燃气，这股强大的气体推动涡轮转动，涡轮驱动转轴带动发电机工作，并排出高温废气。燃气轮机是热机中的一种，它是利用______能做功的机械；它的工作过程与汽油机相似，其中“空气如同装进了一个高压容器”的过程，相当于汽油机的吸气冲程和_______冲程。涡轮转动驱动发电机工作，发电机内部的线圈切割________，将机械能转化为电能。 (2)余热锅炉是能量转换的“枢纽桥梁”，主要包含蒸发器和过热器，利用燃汽轮机排出的高温废气对锅炉内部进行加热。水进入锅炉内的蒸发器被加热生成以下的饱和蒸汽；饱和蒸汽再进入过热器继续被加热，变为以上的高压过热蒸汽。进入余热锅炉内的高温废气可达以上，分别给蒸发器和过热器加热。如图（b）所示，为了能够更好的产生温度更高的高压过热蒸汽，余热锅炉内蒸发器和过热器最优的排列方式应该是_________（选填“甲”或“乙”）。 (3)蒸汽轮机是循环的“二次发电引擎”。余热锅炉中输出的高压过热蒸汽进入蒸汽轮机，迅速膨胀推动内部的涡轮转动，并驱动发电机工作。在工程实际中，对蒸汽做功的宏观估算是基于焓的变化。焓是热力学中的一个重要参数，表示系统本身的总能量。如果有的蒸汽通入蒸汽轮机，此时每千克的蒸汽焓值为，做功后排出的每千克的蒸汽焓值为，此过程中每千克蒸汽的散热损失为，那么这些蒸汽所做的功为_______。 (4)某燃气-蒸汽联合循环发电系统中，燃气轮机工作的效率为，余热锅炉和蒸气轮机联合工作的效率为，发电机发电时损失的能量很少，可以忽略不计。如果进入燃气轮机的天然气体积流量为，天然气的热值为，那么该燃气-蒸汽联合循环发电系统理论上可输出的最大电功率为_______。 【答案】(1)内 压缩 磁感线 (2)乙 (3) (4) 【分析】首先回忆热机的工作能量来源，判断燃气轮机利用的能量形式；再对比汽油机四个冲程的特点，分析空气被压缩为高压的过程对应的冲程；最后依据发电机的工作原理，确定线圈切割的对象； 明确高温废气流动方向上温度逐渐降低，因为需要让温度更高的废气先加热需要更高温度的过热器，再加热蒸发器，所以据此判断蒸发器和过热器的排列方式； 依据能量守恒，每千克蒸汽的焓降减去散热损失等于每千克蒸汽做的功，再乘以蒸汽总质量即可得到总功； 首先计算单位时间内天然气完全燃烧释放的总能量，再分别计算燃气轮机的输出功率、余热锅炉和蒸汽轮机利用燃气轮机排出能量的输出功率，两者相加得到总电功率，注意单位换算。 【解析】（1）热机是利用内能做功的机械，因此第一空填内； 压气机压缩空气提升压强，对应汽油机吸气冲程后压缩气体的压缩冲程，因此第二空填压缩； 发电机基于电磁感应原理工作，工作时线圈切割磁感线产生感应电流，因此第三空填磁感线。 （2）根据题意，饱和蒸汽需要加热到560℃以上，比蒸发器需要的350℃温度更高，因此过热器需要接触温度更高的废气；高温废气从右侧进入，放热后温度从右向左逐渐降低，右侧温度最高，将过热器布置在右侧高温区、蒸发器布置在左侧低温区，可以让最高温的废气加热饱和蒸汽，得到温度更高的高压过热蒸汽，对应图中的乙，因此选乙。 （3）根据能量守恒，每千克蒸汽焓的减少量等于做功大小加热散热损失，因此每千克蒸汽做功 总质量，总功 （4）每分钟进入燃气轮机的天然气完全燃烧放出总热量 燃气轮机输出做功，剩余的能量被余热锅炉和蒸汽轮机利用，输出做功 总输出能量 时间，电功率 17．（2026·广东东莞·三模）阅读短文，回答问题。 S2000浮空风力发电系统 2026年1月，我国自主研制的全球首台兆瓦级浮空风力发电系统S2000成功试飞。如图1所示，该装置本质上是一个充满氦气的浮空飞艇，在空中利用浮力悬停，且能在高空利用风能发电。其设计相对轻量化，总质量为1.1×104 kg，主气囊采用高强度复合纤维材质，装置采用碳纤维复合材质的高强度系留缆绳固定于地面，缆绳抗拉强度大，可抵御12级台风的极端风况。利用高空风能发电的优势在于高空的风速受地形、气候等自然因素影响较小，且风能密度更大。风能密度是衡量风能资源的参量，它是指气流在单位时间内垂直通过单位面积的风能。在一次试飞中，该装置从地面由静止开始爬升，在2200 s内到达2000 m的预定高度，并稳定悬停（悬停时装置不受缆绳拉力），2000 m高空的空气密度ρ空气＝1.0 kg/m3、g取10N/kg。 (1)浮空风电装置的主气囊采用高强度复合纤维能有效减轻自身质量，说明该材料具有较小的________（选填“弹性”“密度”或“硬度”）。 (2)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用________________原理。 (3)装置在空中悬停时，其所受的浮力为________N，装置的总体积是________m3。 (4)在2000 m高空，风能密度与风速关系如表所示： 风速（m/s） 1 2 3 4 5 风能密度（W/m²） 0.5 4.0 13.5 32 62.5 分析表中数据，已知风能密度和风速的三次方成正比，则当风速20 m/s时，该处风能密度为________W/m2； (5)装置中有一台风力发电机旋转时叶片扫过的面积为200 m2，当风速达到4 m/s的时候，叶片开始转动，为保护装置安全，当风速大于20 m/s时，叶片转速不会增加，风向始终与叶片扫过的面积垂直，发电机所在的2000 m的高空中1 h内输出电能102 kW·h，风速的变化情况如图2所示，则该风力发电机对风能的利用率为________。 【答案】(1)密度 (2)电磁感应 (3) (4) (5) 【解析】（1）根据密度公式，气囊体积一定时，材料密度越小，自身质量越小，该材料可减轻质量，说明它具有较小的密度。 （2）发电机的工作原理是电磁感应，通过电磁感应将机械能转化为电能。 （3）装置悬停时受力平衡，浮力等于总重力：；根据阿基米德原理，装置总体积等于排开空气的体积：。 （4）由题意，风能密度和风速三次方成正比的，得结合表格数据得，解得，关系，代入得：。 （5）结合图2分段计算总捕获风能：①：风速，叶片不转动，捕获风能；②：风速，捕获风能；③：风速大于，按规则转速不变，捕获风能；④：风速，捕获风能；总捕获风能，风能利用率：。 18．（2025·广东肇庆·二模）阅读短文，回答问题。 纯电动汽车 近些年中国大力开发新能源汽车。如图是国产某品牌新能源纯电动人工智能轿车EU5。电池是纯电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，即单位质量储存的电能。EUS搭载了高性能三元锂电池，能量密度达到了。EU5配备专利电池管理系统及超低温预热充电技术——零下35度亦可正常启动和充电，最高续航里程更是达到了。EU5支持快充、慢充和普通插座充电。快充半小时即可将电量由30%充至80%；慢充7小时充满；若选配随车充电宝，普通插座就可充，25小时充满。EU5的部分参数如下表。 整车质量 电池容量 电动机最大功率 最高时速 电动汽车具备能量回收功能，其安装了可逆电机，车辆在减速或制动时车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能量回收利用的效果，同时具有辅助制动功能。 (1)电动汽车行驶时，蓄电池属于________；给电动汽车的蓄电池充电时，蓄电池属于________（均选填“用电器”或“电源”）； (2)电动汽车的可逆电机在汽车减速或制动时，即切除电源时，将机械能转化为电能并储存在蓄电池中，其工作原理是________________； (3)关于EU5纯电动汽车，下列说法不正确的是________； A．EU5纯电动汽车的电池质量约为 B．若按每度电0.5元计算，在最经济的情况下行驶100公里的电费为5元 C．能量回收系统可提高汽车的续航里程 D．快充使用的电源电压为，且导线要比慢充细 (4)EU5在快充时（由30%充至80%）的充电功率为________； (5)在未来，电动汽车可在光伏路面移动充电（图甲），当汽车经过充电区域时，充电垫发出高频电磁波，汽车底盘上的接收装置将电磁波能量转化为电能为电池充电。一辆电量不足的汽车，以速度v匀速通过充电区域（图乙），已知充电区域长为，两段充电区域之间距离为，忽略汽车在充电过程中消耗的电能；接收装置接受到的电磁波功率为，它将电磁波能量转化为电池电能的效率为20%，汽车行驶时受到的阻力为。若汽车电池消耗电能全部用于维持汽车行驶，为了使汽车能顺利到达下一段充电区域，汽车在充电时速度不能大于________。 【答案】(1)电源 用电器 (2)电磁感应 (3)AD (4)60 (5)10 【解析】（1）电动汽车行驶时，蓄电池向外输出电能，因此属于电源； 给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存，因此属于用电器。 （2）减速制动时可逆电机作为发电机工作，发电机的工作原理是电磁感应。 （3）A．电池容量，能量密度，因此电池质量，故A错误； B．总续航对应总电能度，因此消耗度电，电费为，故B正确； C．能量回收系统可以将机械能转化为电能重新利用，能提高续航里程，故C正确； D．普通是慢充/充电宝充电使用，快充功率更大，电压高于；且快充电流更大，为减少导线发热，需要电阻更小的粗导线，因此快充导线比慢充粗，故D错误。 本题选择描述错误的，故选AD。 （4）快充充入的电能为 充电时间，根据功率公式得 （5）汽车匀速行驶s2，牵引力等于阻力，消耗的电能等于克服阻力做的功 根据效率公式，需要接收的总电磁波能量 汽车通过充电区域的时间，且 最大速度 因此汽车充电时速度不能大于10m/s。 19．（2025·山东聊城·三模）阅读下列短文，回答问题。 无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点如：省力、耐用、安静、灵便、结构简单等，因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。 如图甲所示为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电池动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进，使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染，为保持电池的使用寿命，行驶过程中电池的放电量不能超过总量的80%。 为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度（能量密度为存储能量与电池质量的比值）为0.16kW·h/kg的锂电池供电。 整车 整车质量 40kg 最大车速 24km/h 最大噪声 锂电池 电压 48V 质量 3kg 电动机 额定功率 180W (1)电动车行驶时很安静，与汽车相比，除减弱噪声外，电动自行车还有________等优点； (2)脚踩踏板获得的能量转化为电能，图乙中与其工作原理相同的是________； (3)给锂电池充电时，锂电池属于电路中的________（选填“电源”或“用电器”），电动车所用锂电池最多所储存的电能为________kW·h； (4)骑行时，靠充满电的锂电池驱动，在平直路面上，以最大车速最多可匀速行驶1.5h，自行车所受的阻力为32N。如果同时利用踩脚踏板混合动力提供能量，可使车在以上同样平直路面上，阻力不变，以最大车速最多连续匀速行驶2h。则混合动力驱动时人所提供的能量与仅以电力驱动时锂电池提供的能量之比为______； (5)如图丙所示为充电器过热保护的模拟控制装置，电源电压恒定，为定值电阻，L为阻值不计的线圈，是热敏电阻，其电流与电压的关系如图丁所示。闭合开关S、时，电路中的电流为40mA；闭合开关S、断开，电路中的电流为20mA，则控制电路的电源电压为________V，________Ω。 (6)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置，角反射器是由相互垂直的反光面组成（如图所示），请画出AO光线射到角反射器后的光路。 【答案】(1)污染小 (2)D (3)用电器 0.48 (4) (5) 8 200 (6) 【解析】（1）根据短文描述，电动自行车依靠电力驱动，对比燃油汽车，不会排放尾气，除噪声小外，还具有污染小、节能、环保的优点。 （2）脚踩踏板将动能转化为电能，是电磁感应现象，对应发电机的工作原理； A.如图所示是通电螺线管，利用电流的磁效应，故A不符合题意； B.如图所示是奥斯特实验，证明电流的磁效应，故B不符合题意； C.如图所示装置有外接电源，是通电导体在磁场中受力运动，对应电动机工作原理，故C不符合题意； D.如图所示装置没有电源，线圈转动切割磁感线产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故D符合题意。 故选D。 （3）给锂电池充电时，锂电池消耗电能，将电能转化为化学能储存，因此属于电路中的用电器。 由表格数据可知，锂电池质量为，根据能量密度的定义，锂电池最多储存的电能 （4）自行车在平直公路以最大速度匀速行驶时，行驶路程 此时自行车处于平衡状态，牵引力 此时牵引力做功 即仅以电力驱动时锂电池提供的能量； 若同时利用踩脚踏板混合动力提供能量，阻力不变，以最大车速最多连续匀速行驶2h 即此时行驶的路程 此时牵引力做功 是人与锂电池提供的能量总和； 所以可推测混合动力驱动时人所提供的能量 则混合动力驱动时人所提供的能量与仅以电力驱动时锂电池提供的能量之比 （5）闭合、时，被短路，电路只有工作，电阻不计，因此电源电压① 闭合断开，与串联，电流为，从图丁可得，电流为时两端电压，因此电源电压② 联立①②解得， （6）过入射点O用虚线作垂直于水平镜面的法线，根据反射角等于入射角画出第一次反射光线； 第一次反射光线入射到竖直镜面后，过该入射点用虚线作垂直于竖直镜面的法线，再根据反射角等于入射角画出第二次反射光线；最终出射光线与入射光线AO平行、方向相反。 20．（2026·广东汕头·一模）阅读短文，回答问题 向天“借”电——空中发电站 空中发电站是我国自主研发的高空风能发电装备，其核心系统由轻质浮空囊体、高效涵道风轮、智能系缆和地面控制站组成。浮空囊体内充满氦气，能飘在空中；工作时，通过智能风帆带动发电机旋转，将高空风能转化为电能，再通过高强度系缆（“电力脐带”）输送至地面基站。 S2000型空中发电站已于2026年1月在四川宜宾成功试飞并完成并网发电测试。其最大额定功率可达3兆瓦（1兆瓦=1000千瓦），运行时噪音低于60分贝，可抵御17级台风，适用于应急救援、通信保障、零碳园区建设等场景。空中发电站是利用高空稳定风能发电的新型清洁能源装置，其核心参数如下：风轮叶片扫风面积为，当地高空平均风速为10m/s，空气密度约为，发电系统的能量转化效率为40%。（一定时间内通过风轮的风能公式是：，其中ρ为空气密度，S为扫风面积，v为风速，t为时间） (1)空中发电站的浮空囊体充满氦气从而能飘在空中，这是利用氦气的________小于空气；空中发电站工作时，风推动风轮旋转带动发电机发电，发电机的工作原理是________（选填“电流的磁效应”或“电磁感应现象”）。 (2)空中发电站运行时噪音低于60分贝，从环保角度看，这一设计属于在________（选填“声源处”“传播过程中”或“人耳处”）减弱噪声，可减少对周边环境的干扰。 (3)结合发电系统的能量转化效率，该空中发电站1小时内实际输出的电能为________J；若将该电能全部用于额定功率为10kw的电动机供电，理论上电动机可持续工作________h。 (4)假设该空中发电站可等效为一个电压恒定的电源，其输出电压为，输电线总电阻为，地面接一个可变负载电阻R，当________Ω时，负载电阻的电功率最大，为________W。 【答案】(1)密度 电磁感应现象 (2)声源处 (3) (4) / 【解析】（1）[1]根据浮沉条件可知，空中发电站的浮空囊体充满氦气从而能飘在空中，这是利用氦气的密度小于空气。 [2]发电机通过闭合电路的一部分导体切割磁感线产生感应电流发电，工作原理是电磁感应现象。 （2）该设计是通过降低发电站本身产生的噪声大小，在噪声的产生源头控制噪声，因此属于在声源处减弱噪声。 （3）[1]总风能为 实际输出电能为 [2]电动机工作时间为 （4）[1][2]总电阻 负载功率 当时，分母最小，负载功率最大，已知输电线电阻，因此。 此时电路电流为 负载最大功率为 21．（25-26九年级上·江苏盐城·期末）阅读材料，回答问题。 海洋温差发电 海洋表层和深层的温度不同，我国南海地区表层海水温度高于25℃，而1千米深处海水温度低于6℃。海水温差发电。就是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的。据估算。我国南海地区的海洋温差发电潜力可达14亿千瓦。如图所示是海洋温差发电系统的原理图。蒸发器中液态的工作物质（氨）从表层温水中吸热，汽化为高压蒸汽，蒸汽推动涡轮机转动，带动发电机发电。完成发电后的气态工作物质在冷凝器中向深层低温海水放热，重新变为液态，再送回蒸发器循环使用。 额定发电功率 40kW 额定发电电压 400V 线圈电阻 0.1Ω 净重 100kg 底部面积 (1)发电机是利用 __________ 的原理来工作的。 (2)把这台发电机放在水平地面上，对水平地面的压强为 _________Pa。（g取10N/kg） (3)关于海洋温差发电过程中能量的几种说法中，正确的是 。 A．蒸发器中，工作物质通过做功增加内能 B．涡轮机中，工作物质对涡轮机做功内能减少 C．发电机中，主要是把电能转化为机械能 D．冷凝器中，工作物质通过做功增加内能 (4)发电机正常工作时，线圈电阻每秒钟产生的热量为 ________ J； (5)已知煤电转换关系为，如果用烧煤的方法来发电，则这台发电机1h产生的电能需要烧煤 _________ kg。 【答案】(1)电磁感应 (2) (3)B (4)1000J (5)15.2 【解析】（1）发电机是利用电磁感应现象的原理来工作的，将机械能转化为电能。 （2）发电机放在水平地面上对地面的压力等于自身重力，即 则对水平地面的压强为 （3）A．蒸发器中，液态的工作物质氨从表层温水中吸热汽化为高压蒸汽，是通过热传递的方式增加内能，故A错误。 B．涡轮机中，工作物质对涡轮机中做功，自身内能减少，故B正确。 C．发电机发电是把机械能转化为电能，故C错误。 D．气态工作物质在冷凝器中向深层低温海水放热液化，是通过热传递的方式减少内能，故D错误。 故选B。 （4）发电机正常工作时的输出电流 线圈电阻每秒产生的热量 （5）这台发电机1h发电量 由题意可知，需要烧煤的质量 22．（2026·重庆·一模）如图所示的超级混动汽车，内燃机可驱动车轮并同时给动力电池充电。在某段行驶过程中，内燃机消耗燃油2.5kg，汽车以80km/h匀速直线行驶1h，汽车受到的阻力f 恒为700N，动力电池电能增加。（） (1)请在图中重心O点画出汽车匀速直线行驶时受到的向前的牵引力； (2)内燃机做功冲程将内能转化为___________能，发电机将机械能转化为___________能，最终动力电池将能量以化学能的形式储存起来； (3)请计算此次行驶中，内燃机的能量转化效率是多少。 【答案】(1) (2)机械 电 (3)60％ 【解析】（1）汽车匀速行驶时，向前的牵引力方向为水平向左，作用点在重心O，据此作图。 （2）内燃机做功冲程中，燃气的内能转化为活塞运动的机械能；发电机发电时，将机械能转化为电能，最终以化学能形式储存在动力电池中。 （3）燃油完全燃烧放出的总能量 汽车匀速行驶，牵引力与阻力平衡，得 行驶的路程 牵引力做的功 有效利用的能量 内燃机的能量转化效率 23．（2026·江苏连云港·三模）跨学科实践——自制“港城风能小屋” 作为滨海城市，连云港风能资源丰富，为打造“光伏/海上风电+储能+绿电直连”零碳数据中心，将风力发电与储能技术结合，为城市提供绿色电力。某物理小组对此展开调查，并设计制作简易风能小屋模型。 风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如图甲，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。已知风力发电机正常发电时输出功率P与风速v的三次方成正比，风力发电机和汽车动力电池部分参数如下表所示。[能量密度是指单位质量电池储存的电能] 风力发电机 汽车动力电池 风速范围 2.0~12m/s 电池质量 400kg 最大输出功率 400kW 电池能量密度 200W·h/kg (1)风力发电机是根据________原理制成的。 (2)当风速为12m/s时，利用发电机输出电能为汽车动力电池充电，电池电量从20%充到80%的过程中，获得的电能为________kW•h，若该风力发电机组齿轮箱中转动加速器的加速比为（即叶片转速与发电机转子转速之比），发电机转子1.5min转600圈，充电利用效率为60%，则要完成这次电池充电，发电机叶片至少需要转动________圈。 (3)当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (4)小组同学将简易风力发电机与灯泡用导线直接连接，制作成如图丙所示简易风能小屋，灯泡实际功率与风速大致关系如图丁所示。下表所示是制作简易风能小屋模型的部分评价指标，根据评价表对其进行评价。 评价等级 优秀 良好 合格 不合格 评价指标 1：任何风速下均能发电 2：发电时小灯泡能一直稳定发光 1：一定风速范围下能发电 2：发电时小灯泡能一直稳定发光 1：一定风速范围下能发电 2：发电时小灯泡不能一直稳定发光 1：任何风速下均不能发电 2：小灯泡不发光 结合图丁，请你判断该小组制作的风能小屋的评价等级并阐述理由：_________________。 【答案】(1)电磁感应 (2)48 240 (3)顺时针 (4)评价等级为合格，理由是风速大于才能发电，风速大于，小灯泡才能持续稳定发光，若风速介于和之间，则可以发电，但小灯泡无法持续发光，达到合格水平。 【解析】（1）风力发电机的原理是电磁感应现象。 （2）电池质量，电池能量密度，则电池总电能为 从20%充到80%的过程中，获得的电能为 充电利用效率为60%，则发电机需要输出的电能为 风速为12m/s时，发电机最大输出功率为，发电机转子转600圈，此时发电量为 要输出的电能，转子需要转的圈数为 加速器的加速比为，则叶片转的圈数为 （3）观察图乙可知，当风正面垂直吹向静止叶片时，由流体压强与流速的关系可知，叶片下方的空气流速较大，压强较小，叶片上方的空气流速较小，压强较大，叶片受到向下的压力差，叶片顺时针向下转动。 （4）根据图丁灯泡实际功率与风速大致关系图以及评价指标来看，该项目（Ⅱ）的部分可以评价为合格，依据是风速大于才能发电，风速大于，小灯泡才能持续稳定发光，若风速介于和之间，则可以发电，但小灯泡无法持续稳定发光，达到合格水平。 24．（2026·陕西榆林·模拟预测）抽水蓄能电站被誉为电力系统的“超级充电宝”。抽水蓄能电站的基本原理：当电网上的电能有盈余时，抽水蓄能电站利用盈余的电能，驱动可逆水轮电动发电机组，把水由低处的下水库抽到高处的上水库并储存起来；当电网上的电能不足时，使抽到上水库的水再流回下水库，并推动可逆水轮电动发电机组发电，如图所示。某抽水蓄能电站装有4台可逆水轮电动发电机组，单台可逆水轮电动发电机组满负荷发电功率为，上、下水库的水面高度差为300m；抽水蓄能阶段可逆水轮电动发电机组的效率为80%，放水发电阶段可逆水轮电动发电机组的效率为90%。（，g取） (1)发电时，发电机是利用_________原理工作的。 (2)抽水蓄能过程中，将体积为的水从下水库抽至上水库，克服水的重力做的功是多少？ (3)某次，该电站在抽水蓄能过程中，可逆水轮电动发电机组消耗电能，该次所抽的水在放水发电过程中所发电能是多少？ (4)4台可逆水轮电动发电机组以满负荷发电功率发电10min，所发电能是多少？如果这些电能由传统的火力发电站提供，已知火力发电站的效率为40%，则需要完全燃烧标准煤的质量是多少？ 【答案】(1)电磁感应 (2) (3) (4)， 【解析】（1）发电机的工作原理是电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，将机械能转化为电能。 （2）根据得水的质量 水的重力 克服水的重力做的功是 （3）抽水阶段消耗的电能转化为水的重力势能 放水阶段重力势能转化为电能 联立得该次所抽的水在放水发电过程中所发电能是 （4）总发电功率 时间 发电总电能 火力发电 根据得燃料放热 联立得 🌟思维挑战 25．（25-26九年级下·重庆梁平·期中）如图甲所示，世界第一座兆瓦级漂浮式波浪能发电平台“南鲲号”，称为海上充电宝。请根据信息回答问题： (1)“南鲲号”利用波浪推动内部机组转动发电，发电原理与乙图相同。发电装置的工作原理是______现象。 (2)“南鲲号”关键设备由半潜平台（半潜平台可自动吸水、排水）、系泊缆绳及海底锚等三部分组成。通过调节半潜平台内的水量和系泊缆绳的长度，半潜平台既可以漂浮在海面上，也能下潜至浸没。当台风来临时，半潜平台可自动吸水增重使平台下沉浸没，也可以通过系泊缆绳下拉使平台下沉浸没，躲避风浪。科学小组的同学为了模拟其工作情况，自制了模型并放入足够高，底面积为的容器中，放入模型前，容器中原有水深为1m，放入模型后如丙图所示。海底锚、系泊缆绳质量和体积均不计。 ①半潜平台总质量为600g，总体积为。现有体积露出水面，请通过计算求出系泊缆绳的拉力为多少N____？并画出半潜平台受力示意图____。 ②模拟遭遇台风情况，海底锚收紧系泊缆绳。当系泊缆绳拉力增加至5N时，为使半潜平台浸没，水箱至少需从容器中吸水______g。此时，水对容器底部压强与第①问中水对容器底部压强相比变化了多少Pa____？ 【答案】(1)电磁感应 (2)2N 400 30Pa 【解析】（1）乙图装置无电源，是电磁感应实验装置，发电机（波浪发电）的工作原理是电磁感应现象。 （2）[1]半潜平台重力 排开水的体积 受到的浮力 半潜平台受力平衡：向上的浮力，向下的重力、向下的缆绳拉力，满足，因此拉力 [2]以黑点表示半潜平台，向上画箭头标注，向下画两个箭头，分别标注G和。据此作图。 [3]半潜完全浸没时，此时浮力 受力平衡，已知，得总重力 增加吸水的重力 吸水质量 [4] 吸水体积 即容器内水减少； 排开体积增加量 水面高度变化 水对容器底压强变化 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第19.2节 发电机是怎样工作的 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 发电机的工作原理 考点02 发电机与能量转化 03 避坑指南·解题通法 角度01 发电机原理与设备辨析 角度02 交流电与直流电区分判断 角度03 各类发电方式能量转化辨析 角度04 发电机与电动机核心差异对比 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 回顾电磁感应现象，熟练掌握发电机的核心工作原理，知晓发电机的基本结构组成，区分定子与转子的作用。 2. 了解交流电与直流电的区别，知道手摇发电机的输出电流特点，掌握转速对发电电压、电流的影响规律。 3. 熟记火力、水力、核能等常见发电方式的能量转化全过程，理清各类能量的逐级转化逻辑。 4. 精准辨析发电机与电动机的工作原理、能量转化、结构特点差异，规避易混淆电磁设备认知误区。 5. 了解三峡工程、秦山核电站等我国重大发电工程，体会物理知识对生产生活、社会发展的推动作用，提升科学素养。 1. 采用溯源学习法，衔接上一节电磁感应知识，明确发电机是电磁感应现象的核心应用，构建“原理→应用”的知识链条。 2. 运用对比归纳法，横向对比发电机、电动机、扬声器的原理与能量转化，梳理易混设备的核心区别，形成知识体系。 3. 依托模型实验与DIS实验结论，理解发电机转速与输出电压的关系，掌握交流电的产生特点，夯实实验认知。 4. 分类梳理各类发电方式的能量转化路径，总结优缺点，结合生活实例深化对发电原理的理解，提升知识应用能力。 5. 通过错题归纳、真题演练，固化发电机相关解题思路，精准区分电磁感应与磁场对电流的作用两大核心考点。 考点01 发电机的工作原理 1.工作原理 发电机是依据 制成的，是 规律的重要应用。闭合电路的部分导体（线圈）在磁场中做 运动时，电路中会产生 ，以此实现发电。 1831年 发现电磁感应现象，为发电机的发明奠定了理论基础，彻底实现了人类从“电生磁”到“ ”的突破，推动人类进入电气时代。 2.结构 发电机的结构分为两部分： （1）转子：发电机的转动部分，负责运动 ；小型发电机中多为线圈，大型高压发电机中为产生磁场的 。 （2）定子：发电机的固定部分，提供稳定磁场或固定线圈；小型发电机中为 ，大型发电机中为固定不动的发电线圈。 （3）结构拓展：大型发电机采用“旋转磁场、固定线圈”的结构（转子为电磁铁、定子为线圈），该结构能够稳定产生 、 ，适配工业大规模用电需求。 3. 交流电与直流电 （1）交流电：发电机线圈连续转动时，切割磁感线的运动方向周期性改变，产生的 、 周期性变化的电流，生活中电网供电、手摇发电机输出的电流均为交流电。 （2）直流电： 始终不变的电流，常见于干电池、蓄电池供电电路。 4. DIS实验：手摇发电机输出电压特点 （1）实验装置：将电压传感器并联在手摇发电机输出端，连接计算机采集电压数据。 （2）实验现象：缓慢转动手柄，计算机屏幕显示电压随时间周期性变化，电压 和 不断改变；加快手柄转动速度，电压波动幅度变大，变化频率加快。 （3）实验结论：① 手摇发电机输出的是 交流 电；② 发电机转速越快，切割磁感线速度越快，产生的感应电压、电流 。 【深化点拨】 1. 发电机工作电路无电源，依靠机械运动切割磁感线自主产生电能，这是区分发电机与电动机的核心标志。 2. 线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次，形成一次完整的交流电周期。 3. 发电机无需接触通电，仅依靠机械运动即可发电，完美契合电磁感应“磁生电”的核心规律。 1．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）如图所示，是一种磁悬浮汽车模型，它的所有车轮的中间都安装了旋转发动机，车轮外侧安装了两个磁铁。车轮旋转时，使得下方路面铝板上的磁场发生变化，产生电流，路面磁场与车轮上的磁铁相互作用产生托力和推动力。下列说法正确的是（     ） A．汽车能够浮在路面上，是因为同种电荷相互排斥 B．车轮旋转时，路面上产生电流的原理是电磁感应 C．路面对车轮上的磁铁产生托力和推动力的原理是与发电机相同 D．即使车轮不安装磁铁，汽车也能够悬浮在路面上 2．（24-25九年级上·北京海淀·期中）科学社区的磁悬浮月球灯能够悬浮在空中，是利用了___________的原理，月球灯不跟底座接触，却能发光，是利用了___________的原理。（选填“电生磁”或“磁生电”） 3．（2026九年级下·湖北鄂州·专题练习）如图甲所示是小明设计的振动发电装置，它由一个辐向型的永磁铁（磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图乙所示）和一个套在辐向型永磁铁槽中的线圈组成，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做左右往复运动，便有电流通过小灯泡。发电装置是利用__________原理制成的，线圈相当于______（选填“用电器”或“电源”），通过小灯泡的电流是______（选填“直流电”或“交流电”）。 考点02 发电机与能量转化 1.发电机的能量转化规律 发电机的作用是将其他形式的能转化为 ，能量转化路径为： 能→ 能，发电过程中会有少量能量损耗，转化为 能。 2.常见发电方式及能量转化 （1）火力发电 发电原理：通过煤、石油等化石燃料燃烧加热锅炉水，产生高温高压水蒸气，推动汽轮机高速旋转，带动发电机转子转动发电。 能量转化：燃料 能→水和水蒸气的 能→发电机转子的 能→ 能。 优缺点：技术成熟、供电稳定；消耗化石能源、污染环境、资源不可再生。 （2）水力发电 发电原理：拦河筑坝蓄水，利用高处水流下落的冲击力推动水轮机转动，带动发电机工作发电。 能量转化：水的 能→水轮机 能→发电机转子 能→ 能。 工程实例：三峡水利枢纽工程，是世界规模最大的水电工程，总装机容量大，清洁无污染、可再生。 优缺点：清洁可再生、无污染、运营成本低；建设周期长、受水文季节影响大。 （3）核能发电 发电原理：利用铀原子核裂变释放的核能加热水体，产生高温高压蒸汽推动汽轮机，带动发电机转子发电。 能量转化： 能→水和水蒸气的 能→发电机转子的 能→ 能。 工程实例：秦山核电站，是我国首座自主设计建造的核电站。 优缺点：能量密度大、供电量大、无废气污染；核废料处理难度大、建设运维成本高。 （4）拓展发电方式：风力、海浪、地热发电，均是将对应自然形式的 能或 能转化为 能，最终通过发电机转化为 能，原理均为 。 3.场景设备的原理及能量转化对比 （1）发电机： 原理， 能→ 能，无电源； （2）电动机： ， 能→ 能，有电源； （3）扬声器： ， 能→ 能（机械能）； （4）动圈式话筒： 原理， 能（机械能）→ 能。 【深化点拨】 1.所有发电方式的最终核心均依靠电磁感应现象实现机械能到电能的转化，前端能量形式仅为机械能的来源不同。 2.发电过程为多步能量转化，不可直接简写为化学能、核能直接转化为电能，必须完整书写逐级转化过程。 3.可再生发电方式：水力、风力、海浪、地热发电；不可再生发电方式：火力、核能发电。 1．（25-26八年级下·全国·课后作业）揭阳沿海有许多风力发电机（如图所示）。发电机发电的过程是将___________能转化成电能的过程。 2．（2026·河南开封·模拟预测）两河口混合式抽水蓄能电站是全球最大的混合式抽水蓄能项目，上游两河口水库库容惊人，295米高的大坝更是我国已建成最高土石坝，上游水库放水时，流下的水的重力势能转化为____________能，从而推动水轮机，带动发电机发电，发电机是利用____________原理发电的。抽水蓄能时，机组反向运转，发电机化身电动机，将____________能转化为水的机械能。 3．（2026·甘肃陇南·二模）陇南境内的白龙江水流湍急，具有丰富的______能；水电站的发电机是将机械能转化为______能。 4．（2026·江苏南通·二模）如图所示为甘肃敦煌熔盐塔式光热电站发电原理图。定日镜跟踪太阳时，若入射角为30°，则反射角为_____°；高温熔盐注入蒸汽发生器，使冷水变成水蒸气，该过程是通过_____方式改变水的内能；图中汽轮发电机的工作原理是____；工作中散失的内能无法自动回收，说明能量的转化具有_____性。 角度01 发电机原理与设备辨析 1.高频易错点：混淆发电机、电动机、电磁铁的工作原理；误认为发电机依靠电流磁效应工作。 2.解题通法：设备判断万能口诀——无电源发电、机械能变电能=发电机（电磁感应）；有电源转动、电能变机械能=电动机（磁场对电流作用）。 1．（25-26九年级上·河南三门峡·期末）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。以下四个装置中符合发电机工作原理的是（    ） A． B． C． D． 2．（2025·山西忻州·三模）电动车锁车后被推动时会发出报警，是因为车上安装有振动电缆报警器，其中有磁性材料形成永久磁场，当电缆振动时，活动导线切割磁感线产生感应电流触发报警的设备。下列选项中，原理与该设备相同的是（     ） A． B． C． D． 3．（2026·河北邯郸·三模）一种超市防盗门的工作原理是：商品上的软磁条通过门框时，检测头内的线圈会产生感应电流，触发警报。如图所示的装置中，同样利用此原理工作的是（     ） A．门吸 B．手摇发电机 C．电磁起重器 D．扬声器 角度02 交流电与直流电区分判断 1.高频易错点：误认为发电机产生的电流方向不变；分不清生活供电电流类型。 2.解题通法：周期性改变大小和方向的电流为交流电；方向始终不变的为直流电；所有发电机正常工作输出均为交流电，生活电网用电为交流电，电池供电为直流电。 4．（25-26九年级上·河北邢台·期末）如图所示为简易手摇发电机的模型。 (1)发电机的工作原理是_____。 (2)将小灯泡和电流表串联后与手摇发电机相连。缓慢摇动轮盘，观察到电流表指针来回摆动，且小灯泡闪烁发光，这说明该发电机产生的是_____（选填“直流”或“交流”）电。 5．（2018·广东东莞·一模）小辉将玩具汽车里的电动机拆下来，在电动机的转轴处加装了一个小齿轮，在电动机尾部的接线柱处连接一个半导体led灯珠，当他将小齿轮在转动的自行车车轮上，如图所示，则齿轮的转动方向是______(选填“顺时针”或“逆时针”），他发现led灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光，通过这个实验证明了该实验产生的电流是_______电（选填“交流”和“直流”），产生电流是利用了_______原理 角度03 各类发电方式能量转化辨析 1.高频易错点：跳过中间转化过程，直接书写初始能量转化为电能；混淆火力、核能发电的初始能量形式。 2.解题通法：牢记分步转化逻辑，所有发电均遵循「初始能量→内能/机械能→转子机械能→电能」，火力初始为化学能、核能初始为核能、水力初始为机械能。 6．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为化学能 B．储能过程中，压缩空气做功，空气内能增大 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，化学能最终转化为电能 7．（2026·四川巴中·模拟预测）近年来我国在新能源与技术创新方面取得了举世瞩目的成就。如图甲是熔盐塔式光热电站。它的工作原理如图乙所示，通过定日镜，使太阳光聚集到吸热器上。吸热器将太阳能转化为液态熔盐的内能并存储起来，然后，通过熔盐放热使水变成水蒸气从而推动汽轮发电机发电，供广大用户使用。水蒸气推动汽轮发电机发电，此过程中能量转化顺序正确的是（　　） A．内能→机械能→电能 B．内能→电能→机械能 C．机械能→内能→电能 D．电能→机械能→内能 8．（2025·山东·一模）2024年12月31日，黄河流域海拔最高的水电站——青海玛尔挡水电站并网发电。如图是水电站剖面图，下列说法正确的是（　　） A．水的重力势能全部转化为水轮机的动能 B．水轮机带动发电机发电时，机械能转化为电能 C．一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越小 D．一定量的水从高处流下时，重力势能减小，动能不变 9．（2025·海南·二模）如图所示是水电站的剖面图。拦河坝提高了上游的水位，在坝底安装水轮机，将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起。水电站将水的______势能转化为发电机输出的电能。发电机的工作原理是______。 角度04 发电机与电动机差异对比 1.高频易错点：混淆两者原理、能量转化、有无电源；做题时张冠李戴。 2.解题通法：四维对比——原理（发电=电磁感应，电动=磁场对电流作用）、电源（发电无、电动有）、能量（发电机械能变电能、电动电能变机械能）、用途（发电供电、受力转动）。 10．（2026·广西桂林·三模）某幼儿园游乐室里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，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁会往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做___________磁感线运动，闭合电路中产生感应电流，小灯泡发光，这是___________（选填“电动机”或“发电机”）的原理。 11．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）下列关于图示器材的说法，正确的是（　　） A．甲工作的原理和发电机相同 B．乙工作的原理和电动机相同 C．甲工作时消耗的电能全部转化为机械能 D．乙工作时线圈中的电流方向不断地改变 12．关于直流电动机和发电机的几种说法中，错误的是（　　） A．电动机是把电能转化为机械能的装置 B．电动机是利用通电线圈在磁场中转动的原理工作的 C．发电机是把电能转化为机械能的装置 D．发电机是利用电磁感应原理工作的 【例1】（2026·广东广州·中考真题）某款可计数的握力训练器结构如图。握、放把手带动线圈在磁场中运动产生电流，使得计数器计数。该握力训练器线圈中产生电流（     ） A．应用了电流的磁效应 B．应用了电流的热效应 C．原理与电动机相同 D．原理与发电机相同 【变式1-1】（2026·黑龙江·中考真题）2026年1月5日，我国首艘兆瓦级浮空风力电站成功放飞至2000 m高空，下列与高空发电原理相同的是（     ） A． B． C． D． 【变式1-2】（2026·新疆·中考真题）白鹤滩水电站安装了目前全球单台发电功率最高的水轮发电机，发电机的工作原理是（     ） A．同名磁极相互排斥 B．电生磁 C．磁场对通电导线的作用 D．电磁感应 【变式1-3】（2026·山西·中考真题）某学校将健身单车改造为“发电单车”。如图所示，同学们在课间骑行时，转动的车轮带动发电机发电，产生的电能储存在蓄电池中，可用于校园小广场照明。“发电单车”的发电原理是（     ） A．电磁感应现象 B．电流的热效应 C．电流的磁效应 D．通电导体在磁场中受到力的作用 【例2】（2026·云南·中考真题）用如图所示装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，磁体水平放置，导体棒ab静止在磁场中。下列说法正确的是（     ） A．保持开关断开，仅水平移动导体棒ab，电流表指针发生偏转 B．保持开关断开，仅水平移动磁体，电流表指针发生偏转 C．保持开关闭合，仅竖直移动导体棒ab，电流表指针发生偏转 D．该装置可以将机械能转化为电能，利用该装置的原理能制成发电机 【变式2-1】（2026·河南周口·模拟预测）实验小组为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，进行了如图所示实验。 (1)通过比较实验________可知产生感应电流的一个条件是电路要闭合。 (2)通过比较乙、丙实验可知产生感应电流的另一个条件是_____________。 (3)实验小组开始进行实验时，发现实验现象不太明显，请你提出一条改进的措施：_________。 (4)在图丙的实验中，AB棒的机械能转化为________。 【变式2-2】（2026·安徽合肥·一模）在探究产生感应电流条件的实验中，实验装置如图所示，多次实验，收集的信息如表所示。（提示：电流从灵敏电流表的左接线柱流入，指针向左偏转；从右接线柱流入，指针向右偏转。） 次数 磁场方向 开关 导体运动方向 电流表指针的偏转方向 1 上N 下S 断开 左右、上下、里外（垂直纸面） 不偏转 2 闭合 竖直上下 不偏转 3 闭合 里外（垂直纸面） 不偏转 4 闭合 向左 向右 5 闭合 向右 向左 6 上S 下N 闭合 向左 向左 7 闭合 向右 向右 (1)分析表中1-7次实验全部信息，可初步得到结论： ①产生电流的条件：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动； ②导体中感应电流的方向跟________有关。 (2)如果将U形磁铁左右运动，自由悬挂的轻质导体棒________（选填“会”或“不会”）运动。 ⚡基础速刷 1．（2026·四川内江·中考真题）现代电动汽车都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量。下列四个装置中与此原理相同的是（     ） A．电动机 B．验电器 C．电磁继电器 D．发电机 2．（2026·四川南充·中考真题）生产和生活中的电器内部结构非常复杂，“简化”是一种科学方法。关于它们的核心工作原理分析错误的是（　　） A．甲：电动机的工作原理是通电导线在磁场中受力 B．乙：通过其它方式使线圈转动起来，其他形式能量转化为电能 C．丙：扬声器是把声信号转化为电信号的装置 D．丁：动圈式话筒的工作原理是电磁感应 3．（2025·湖北武汉·三模）一条基于“5G+自动驾驶”的高功率动态无线充电道路系统近日在中国一汽研发总院的创新基地亮相（如图）。当新能源汽车在设定的道路行驶时，汽车底部的线圈会产生感应电流，为汽车电池充电。下列各装置中也利用这一原理工作的是（　　） A．动圈式话筒 B．扬声器 C．自制电磁铁 D．司南 4．（2025·甘肃酒泉·一模）下列关于电和磁说法错误的是（　　） A．发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的 B．导体中感应电流的方向与导体运动方向和磁感线方向有关 C．通电螺线管磁场方向可用安培定则判断 D．通电导体的周围存在磁场 5．（25-26九年级下·河南·期中）小明以塑料为连接轴将自己家的两个玩具电机的转轴连接起来，如图，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法正确的是（     ） A．甲的工作原理是电磁感应 B．乙相当于发电机 C．增加电池的节数，小灯泡亮度不变 D．将电源正负极对调，灯泡亮度发生改变 6．（2026·江苏盐城·三模）一款不需要电池的自发电门铃，如图所示。当按压门铃压板时，压板后面的弹簧会带动磁体运动，从而在线圈中产生电流，使门铃发出声音。下列设备与这种门铃的工作原理相同的是（　　） A．发电机 B．电风扇 C．汽油机 D．电水壶 7．（2026·内蒙古通辽·模拟预测）新型智能手机无线充电技术风靡社会，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图所示）就能产生感应电流，来实现充电。下列关于无线充电技术说法正确的是（     ） A．充电底座中的磁场是人们想象出来的，实际不存在 B．智能手机充电的原理是电流的磁效应 C．智能手机充电的原理是电磁感应 D．智能手机充电的过程是电能转换为机械能 8．（2026·海南省直辖县级单位·二模）如图甲所示是无链条电动自行车，通过脚踩踏板给锂电池充电获得能量，图乙中与其工作原理相同的是（     ） A． B． C． D． 9．（2026·黑龙江绥化·中考真题）如图是一种便携式按压手电筒。使用时按压手柄，内部的齿轮就会带动磁体转动，使小灯泡发光。该手电筒的工作原理是________；它与生活中的________（选填“发电机”或“电动机”）工作原理相同。 10．（2026·河南平顶山·三模）利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组叶片横截面的示意图如图所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，通过发电机，利用_________原理发电。当风正面垂直吹向图中所示的静止叶片时，从正面看叶片A会_________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动。 11．（2026·广西柳州·二模）我国自主研发的新能源汽车广泛应用了“能量回收技术”：当汽车滑行或制动时，车轮带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，将机械能转化为电能储存起来，从而增加续航里程，该技术工作原理是__________现象，该原理与__________（选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 12．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）同学们组装好如图的电路，当用外力使左边线圈在磁场中摆动，观察到右边另一个线圈______（选填“会”或“不会”）摆动。利用左边线圈摆动时的原理制成了______。（选填“发电机或电动机”） 13．（2026·陕西·模拟预测）如图是一种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，从而启动一台发电机，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6V　1W”字样的LED灯持续正常发光4min。（g取10N/kg） (1)重力灯的主要构件直流发电机是利用______原理发电。 (2)下落一次，重物的重力做功______J，重力灯的能量转化效率是______。 14．（2026·江苏扬州·中考真题）为实现“碳达峰”“碳中和”目标，我国大力发展清洁能源。 (1)目前，三峡水电站是世界上规模最大的水力发电站。如图是发电的原理，摇动手柄带动线圈在磁场中做切割_______运动，LED灯会发光，说明电路中产生了电流，这是_______现象。 (2)全球最大氢氨能源项目已在国内正式生产。将氢气制成更易液化的氨气，是因为标准大气压下液态氨比液态氢的沸点_______。完全燃烧0.5kg的氢气放出的热量是_______J（氢气的热值）。 15．（2026·福建三明·三模）福建沿海筹备新建一座海上风力发电场。其工作原理为风力带动叶片旋转，通过发电机产生电流，再经变压器接入国家电网。工程师可以在监测系统中分析能量损耗。结合所学知识，完成下面小题。 （1）风力带动叶片旋转发电，是________能转化为________能的过程。 （2）发电机工作时，线圈切割磁感线产生电流，这一过程利用了________现象，该现象最早是由________发现的。 （3）若发电机效率为70%，输出功率为840kW，则输入机械功率为________kW，损失的能量主要以________能形式散失。 🚀能力跃升 16．（2026·辽宁大连·二模）燃气联手，减排增电 ——燃气-蒸汽联合循环发电项目中的物理知识 燃气-蒸汽联合循环发电（CCPP）是全球当前高效低碳发电的主流技术，也是中国实现“双碳”目标、优化能源结构的核心技术，它实现了能源的梯级高效利用。下面是部分相关资料，我们共同阅读学习，并回答其中蕴含的物理问题。 如图（a）所示，某燃气-蒸汽联合循环发电系统主要有燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三大核心模块，三者协同运行发电。具体工作过程如下： (1)燃气轮机是联合循环中的“动力心脏”，它的工作就像是一场能量的接力赛：进气道的压气机大量地吸入空气，空气如同被装进了一个高压的“容器”；接下来，空气在燃烧室与天然气混合后被点燃，瞬间产生大量高温高压的燃气，这股强大的气体推动涡轮转动，涡轮驱动转轴带动发电机工作，并排出高温废气。燃气轮机是热机中的一种，它是利用______能做功的机械；它的工作过程与汽油机相似，其中“空气如同装进了一个高压容器”的过程，相当于汽油机的吸气冲程和_______冲程。涡轮转动驱动发电机工作，发电机内部的线圈切割________，将机械能转化为电能。 (2)余热锅炉是能量转换的“枢纽桥梁”，主要包含蒸发器和过热器，利用燃汽轮机排出的高温废气对锅炉内部进行加热。水进入锅炉内的蒸发器被加热生成以下的饱和蒸汽；饱和蒸汽再进入过热器继续被加热，变为以上的高压过热蒸汽。进入余热锅炉内的高温废气可达以上，分别给蒸发器和过热器加热。如图（b）所示，为了能够更好的产生温度更高的高压过热蒸汽，余热锅炉内蒸发器和过热器最优的排列方式应该是_________（选填“甲”或“乙”）。 (3)蒸汽轮机是循环的“二次发电引擎”。余热锅炉中输出的高压过热蒸汽进入蒸汽轮机，迅速膨胀推动内部的涡轮转动，并驱动发电机工作。在工程实际中，对蒸汽做功的宏观估算是基于焓的变化。焓是热力学中的一个重要参数，表示系统本身的总能量。如果有的蒸汽通入蒸汽轮机，此时每千克的蒸汽焓值为，做功后排出的每千克的蒸汽焓值为，此过程中每千克蒸汽的散热损失为，那么这些蒸汽所做的功为_______。 (4)某燃气-蒸汽联合循环发电系统中，燃气轮机工作的效率为，余热锅炉和蒸气轮机联合工作的效率为，发电机发电时损失的能量很少，可以忽略不计。如果进入燃气轮机的天然气体积流量为，天然气的热值为，那么该燃气-蒸汽联合循环发电系统理论上可输出的最大电功率为_______。 17．（2026·广东东莞·三模）阅读短文，回答问题。 S2000浮空风力发电系统 2026年1月，我国自主研制的全球首台兆瓦级浮空风力发电系统S2000成功试飞。如图1所示，该装置本质上是一个充满氦气的浮空飞艇，在空中利用浮力悬停，且能在高空利用风能发电。其设计相对轻量化，总质量为1.1×104 kg，主气囊采用高强度复合纤维材质，装置采用碳纤维复合材质的高强度系留缆绳固定于地面，缆绳抗拉强度大，可抵御12级台风的极端风况。利用高空风能发电的优势在于高空的风速受地形、气候等自然因素影响较小，且风能密度更大。风能密度是衡量风能资源的参量，它是指气流在单位时间内垂直通过单位面积的风能。在一次试飞中，该装置从地面由静止开始爬升，在2200 s内到达2000 m的预定高度，并稳定悬停（悬停时装置不受缆绳拉力），2000 m高空的空气密度ρ空气＝1.0 kg/m3、g取10N/kg。 (1)浮空风电装置的主气囊采用高强度复合纤维能有效减轻自身质量，说明该材料具有较小的________（选填“弹性”“密度”或“硬度”）。 (2)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用________________原理。 (3)装置在空中悬停时，其所受的浮力为________N，装置的总体积是________m3。 (4)在2000 m高空，风能密度与风速关系如表所示： 风速（m/s） 1 2 3 4 5 风能密度（W/m²） 0.5 4.0 13.5 32 62.5 分析表中数据，已知风能密度和风速的三次方成正比，则当风速20 m/s时，该处风能密度为________W/m2； (5)装置中有一台风力发电机旋转时叶片扫过的面积为200 m2，当风速达到4 m/s的时候，叶片开始转动，为保护装置安全，当风速大于20 m/s时，叶片转速不会增加，风向始终与叶片扫过的面积垂直，发电机所在的2000 m的高空中1 h内输出电能102 kW·h，风速的变化情况如图2所示，则该风力发电机对风能的利用率为________。 18．（2025·广东肇庆·二模）阅读短文，回答问题。 纯电动汽车 近些年中国大力开发新能源汽车。如图是国产某品牌新能源纯电动人工智能轿车EU5。电池是纯电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，即单位质量储存的电能。EUS搭载了高性能三元锂电池，能量密度达到了。EU5配备专利电池管理系统及超低温预热充电技术——零下35度亦可正常启动和充电，最高续航里程更是达到了。EU5支持快充、慢充和普通插座充电。快充半小时即可将电量由30%充至80%；慢充7小时充满；若选配随车充电宝，普通插座就可充，25小时充满。EU5的部分参数如下表。 整车质量 电池容量 电动机最大功率 最高时速 电动汽车具备能量回收功能，其安装了可逆电机，车辆在减速或制动时车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能量回收利用的效果，同时具有辅助制动功能。 (1)电动汽车行驶时，蓄电池属于________；给电动汽车的蓄电池充电时，蓄电池属于________（均选填“用电器”或“电源”）； (2)电动汽车的可逆电机在汽车减速或制动时，即切除电源时，将机械能转化为电能并储存在蓄电池中，其工作原理是________________； (3)关于EU5纯电动汽车，下列说法不正确的是________； A．EU5纯电动汽车的电池质量约为 B．若按每度电0.5元计算，在最经济的情况下行驶100公里的电费为5元 C．能量回收系统可提高汽车的续航里程 D．快充使用的电源电压为，且导线要比慢充细 (4)EU5在快充时（由30%充至80%）的充电功率为________； (5)在未来，电动汽车可在光伏路面移动充电（图甲），当汽车经过充电区域时，充电垫发出高频电磁波，汽车底盘上的接收装置将电磁波能量转化为电能为电池充电。一辆电量不足的汽车，以速度v匀速通过充电区域（图乙），已知充电区域长为，两段充电区域之间距离为，忽略汽车在充电过程中消耗的电能；接收装置接受到的电磁波功率为，它将电磁波能量转化为电池电能的效率为20%，汽车行驶时受到的阻力为。若汽车电池消耗电能全部用于维持汽车行驶，为了使汽车能顺利到达下一段充电区域，汽车在充电时速度不能大于________。 19．（2025·山东聊城·三模）阅读下列短文，回答问题。 无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点如：省力、耐用、安静、灵便、结构简单等，因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。 如图甲所示为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电池动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进，使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染，为保持电池的使用寿命，行驶过程中电池的放电量不能超过总量的80%。 为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度（能量密度为存储能量与电池质量的比值）为0.16kW·h/kg的锂电池供电。 整车 整车质量 40kg 最大车速 24km/h 最大噪声 锂电池 电压 48V 质量 3kg 电动机 额定功率 180W (1)电动车行驶时很安静，与汽车相比，除减弱噪声外，电动自行车还有________等优点； (2)脚踩踏板获得的能量转化为电能，图乙中与其工作原理相同的是________； (3)给锂电池充电时，锂电池属于电路中的________（选填“电源”或“用电器”），电动车所用锂电池最多所储存的电能为________kW·h； (4)骑行时，靠充满电的锂电池驱动，在平直路面上，以最大车速最多可匀速行驶1.5h，自行车所受的阻力为32N。如果同时利用踩脚踏板混合动力提供能量，可使车在以上同样平直路面上，阻力不变，以最大车速最多连续匀速行驶2h。则混合动力驱动时人所提供的能量与仅以电力驱动时锂电池提供的能量之比为______； (5)如图丙所示为充电器过热保护的模拟控制装置，电源电压恒定，为定值电阻，L为阻值不计的线圈，是热敏电阻，其电流与电压的关系如图丁所示。闭合开关S、时，电路中的电流为40mA；闭合开关S、断开，电路中的电流为20mA，则控制电路的电源电压为________V，________Ω。 (6)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置，角反射器是由相互垂直的反光面组成（如图所示），请画出AO光线射到角反射器后的光路。 20．（2026·广东汕头·一模）阅读短文，回答问题 向天“借”电——空中发电站 空中发电站是我国自主研发的高空风能发电装备，其核心系统由轻质浮空囊体、高效涵道风轮、智能系缆和地面控制站组成。浮空囊体内充满氦气，能飘在空中；工作时，通过智能风帆带动发电机旋转，将高空风能转化为电能，再通过高强度系缆（“电力脐带”）输送至地面基站。 S2000型空中发电站已于2026年1月在四川宜宾成功试飞并完成并网发电测试。其最大额定功率可达3兆瓦（1兆瓦=1000千瓦），运行时噪音低于60分贝，可抵御17级台风，适用于应急救援、通信保障、零碳园区建设等场景。空中发电站是利用高空稳定风能发电的新型清洁能源装置，其核心参数如下：风轮叶片扫风面积为，当地高空平均风速为10m/s，空气密度约为，发电系统的能量转化效率为40%。（一定时间内通过风轮的风能公式是：，其中ρ为空气密度，S为扫风面积，v为风速，t为时间） (1)空中发电站的浮空囊体充满氦气从而能飘在空中，这是利用氦气的________小于空气；空中发电站工作时，风推动风轮旋转带动发电机发电，发电机的工作原理是________（选填“电流的磁效应”或“电磁感应现象”）。 (2)空中发电站运行时噪音低于60分贝，从环保角度看，这一设计属于在________（选填“声源处”“传播过程中”或“人耳处”）减弱噪声，可减少对周边环境的干扰。 (3)结合发电系统的能量转化效率，该空中发电站1小时内实际输出的电能为________J；若将该电能全部用于额定功率为10kw的电动机供电，理论上电动机可持续工作________h。 (4)假设该空中发电站可等效为一个电压恒定的电源，其输出电压为，输电线总电阻为，地面接一个可变负载电阻R，当________Ω时，负载电阻的电功率最大，为________W。 21．（25-26九年级上·江苏盐城·期末）阅读材料，回答问题。 海洋温差发电 海洋表层和深层的温度不同，我国南海地区表层海水温度高于25℃，而1千米深处海水温度低于6℃。海水温差发电。就是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的。据估算。我国南海地区的海洋温差发电潜力可达14亿千瓦。如图所示是海洋温差发电系统的原理图。蒸发器中液态的工作物质（氨）从表层温水中吸热，汽化为高压蒸汽，蒸汽推动涡轮机转动，带动发电机发电。完成发电后的气态工作物质在冷凝器中向深层低温海水放热，重新变为液态，再送回蒸发器循环使用。 额定发电功率 40kW 额定发电电压 400V 线圈电阻 0.1Ω 净重 100kg 底部面积 (1)发电机是利用 __________ 的原理来工作的。 (2)把这台发电机放在水平地面上，对水平地面的压强为 _________Pa。（g取10N/kg） (3)关于海洋温差发电过程中能量的几种说法中，正确的是 。 A．蒸发器中，工作物质通过做功增加内能 B．涡轮机中，工作物质对涡轮机做功内能减少 C．发电机中，主要是把电能转化为机械能 D．冷凝器中，工作物质通过做功增加内能 (4)发电机正常工作时，线圈电阻每秒钟产生的热量为 ________ J； (5)已知煤电转换关系为，如果用烧煤的方法来发电，则这台发电机1h产生的电能需要烧煤 _________ kg。 22．（2026·重庆·一模）如图所示的超级混动汽车，内燃机可驱动车轮并同时给动力电池充电。在某段行驶过程中，内燃机消耗燃油2.5kg，汽车以80km/h匀速直线行驶1h，汽车受到的阻力f 恒为700N，动力电池电能增加。（） (1)请在图中重心O点画出汽车匀速直线行驶时受到的向前的牵引力； (2)内燃机做功冲程将内能转化为___________能，发电机将机械能转化为___________能，最终动力电池将能量以化学能的形式储存起来； (3)请计算此次行驶中，内燃机的能量转化效率是多少。 23．（2026·江苏连云港·三模）跨学科实践——自制“港城风能小屋” 作为滨海城市，连云港风能资源丰富，为打造“光伏/海上风电+储能+绿电直连”零碳数据中心，将风力发电与储能技术结合，为城市提供绿色电力。某物理小组对此展开调查，并设计制作简易风能小屋模型。 风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如图甲，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。已知风力发电机正常发电时输出功率P与风速v的三次方成正比，风力发电机和汽车动力电池部分参数如下表所示。[能量密度是指单位质量电池储存的电能] 风力发电机 汽车动力电池 风速范围 2.0~12m/s 电池质量 400kg 最大输出功率 400kW 电池能量密度 200W·h/kg (1)风力发电机是根据________原理制成的。 (2)当风速为12m/s时，利用发电机输出电能为汽车动力电池充电，电池电量从20%充到80%的过程中，获得的电能为________kW•h，若该风力发电机组齿轮箱中转动加速器的加速比为（即叶片转速与发电机转子转速之比），发电机转子1.5min转600圈，充电利用效率为60%，则要完成这次电池充电，发电机叶片至少需要转动________圈。 (3)当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (4)小组同学将简易风力发电机与灯泡用导线直接连接，制作成如图丙所示简易风能小屋，灯泡实际功率与风速大致关系如图丁所示。下表所示是制作简易风能小屋模型的部分评价指标，根据评价表对其进行评价。 评价等级 优秀 良好 合格 不合格 评价指标 1：任何风速下均能发电 2：发电时小灯泡能一直稳定发光 1：一定风速范围下能发电 2：发电时小灯泡能一直稳定发光 1：一定风速范围下能发电 2：发电时小灯泡不能一直稳定发光 1：任何风速下均不能发电 2：小灯泡不发光 结合图丁，请你判断该小组制作的风能小屋的评价等级并阐述理由：_________________。 24．（2026·陕西榆林·模拟预测）抽水蓄能电站被誉为电力系统的“超级充电宝”。抽水蓄能电站的基本原理：当电网上的电能有盈余时，抽水蓄能电站利用盈余的电能，驱动可逆水轮电动发电机组，把水由低处的下水库抽到高处的上水库并储存起来；当电网上的电能不足时，使抽到上水库的水再流回下水库，并推动可逆水轮电动发电机组发电，如图所示。某抽水蓄能电站装有4台可逆水轮电动发电机组，单台可逆水轮电动发电机组满负荷发电功率为，上、下水库的水面高度差为300m；抽水蓄能阶段可逆水轮电动发电机组的效率为80%，放水发电阶段可逆水轮电动发电机组的效率为90%。（，g取） (1)发电时，发电机是利用_________原理工作的。 (2)抽水蓄能过程中，将体积为的水从下水库抽至上水库，克服水的重力做的功是多少？ (3)某次，该电站在抽水蓄能过程中，可逆水轮电动发电机组消耗电能，该次所抽的水在放水发电过程中所发电能是多少？ (4)4台可逆水轮电动发电机组以满负荷发电功率发电10min，所发电能是多少？如果这些电能由传统的火力发电站提供，已知火力发电站的效率为40%，则需要完全燃烧标准煤的质量是多少？ 🌟思维挑战 25．（25-26九年级下·重庆梁平·期中）如图甲所示，世界第一座兆瓦级漂浮式波浪能发电平台“南鲲号”，称为海上充电宝。请根据信息回答问题： (1)“南鲲号”利用波浪推动内部机组转动发电，发电原理与乙图相同。发电装置的工作原理是______现象。 (2)“南鲲号”关键设备由半潜平台（半潜平台可自动吸水、排水）、系泊缆绳及海底锚等三部分组成。通过调节半潜平台内的水量和系泊缆绳的长度，半潜平台既可以漂浮在海面上，也能下潜至浸没。当台风来临时，半潜平台可自动吸水增重使平台下沉浸没，也可以通过系泊缆绳下拉使平台下沉浸没，躲避风浪。科学小组的同学为了模拟其工作情况，自制了模型并放入足够高，底面积为的容器中，放入模型前，容器中原有水深为1m，放入模型后如丙图所示。海底锚、系泊缆绳质量和体积均不计。 ①半潜平台总质量为600g，总体积为。现有体积露出水面，请通过计算求出系泊缆绳的拉力为多少N____？并画出半潜平台受力示意图____。 ②模拟遭遇台风情况，海底锚收紧系泊缆绳。当系泊缆绳拉力增加至5N时，为使半潜平台浸没，水箱至少需从容器中吸水______g。此时，水对容器底部压强与第①问中水对容器底部压强相比变化了多少Pa____？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $