考点27 各种发电机 重点考点解读讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

高中物理人教版选择性必修二重点考点解读 考点27 各种发电机 知识网络 考点解读 1. 风力发电机是利用风力带动线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电动势和感应电流； 2.水力发电机是水流冲击水轮机，带动线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电动势和感应电流； 3.波浪发电机是通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电； 4.振动发电技术的基本原理是通过将机械振动能转换为电能。这一过程主要依赖于能量转换器、能量收集器和电力电子转换器三个核心部件的协同工作。 5. 磁流体发电机的工作原理是利用导电流体（如高温等离子体或磁流体）在磁场中运动时的相互作用，产生电流，从而将热能直接转换成电能。 6.潮汐发电是利用海水涨落形成的水位差推动水轮机发电的海洋能源技术。 7.太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。 太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 能力素养提升 各种发电机都是将其他形式的能量转化为电能，都遵循能量转化和守恒定律。 针对性训练 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（2024·湖南高考6题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω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简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P 答案：A　 解析：设升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4，将降压变压器和用户端所接定值电阻R等效为一个电阻R等效，则R等效＝＝＝R。发电机转子以角速度ω匀速转动时，产生的电动势的最大值Em＝NBSω，则升压变压器输入端的电压有效值U1＝，转子角速度增加一倍，则升压变压器输出端电压为U2＝U1增加一倍，根据闭合电路欧姆定律知定值电阻R0中的电流变为原来的2倍，结合P＝R0可知，转子角速度增加一倍，R0上消耗的功率变为4P，选项A正确；结合P＝·R0，若R0增加一倍，则R0上消耗的功率为·2R0≠4P，选项B错误；若升压变压器的副线圈增加一倍，根据理想变压器变压规律知，升压变压器副线圈两端的电压变为原来的2倍，由I0＝可知，定值电阻R0中的电流变为原来的2倍，R0上消耗的功率变为4P，选项C错误；若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，降压变压器和用户端所接定值电阻的等效电阻变为R等效，R0上消耗的功率变为·R0≠6P，选项D错误。 6 .(2025·四川巴中市模拟)某科研小组模拟的风力发电机发电简易模型如图所示，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，转速为 r/s，其中矩形线圈匝数为N=100匝，面积为0.2 m2，线圈总电阻r=1 Ω，小灯泡电阻R=9 Ω，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.图示时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量为0 C.图示时刻电压表的示数为80 V D.线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量为0.2 C 答案　D 解析　题图所示时刻通过线圈的磁通量最大，但通过线圈的磁通量变化率为0，故A错误；磁通量是标量，但有正负，线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量不为0，故B错误；电动势的最大值为Em=NBSω，又ω=2πn，解得Em=80 V，感应电动势有效值为E==40 V，电压表的示数为路端电压的有效值，可知电压表的示数为U=E=36 V，故C错误；从题图所示位置开始，线圈转过60°过程中，磁通量的变化量大小为ΔΦ=BS-BScos 60°=BS，则通过电流表的电荷量为q=Δt=Δt=Δt==，代入数据解得q=0.2 C，故D正确。 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.(2025·湖北黄冈市模拟)如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO'以一定的转速匀速转动，通过电刷e、f给外电阻R供电。如图所示，在轴线OO'两侧的虚线区间中有匀强磁场。取线框处于水平位置时开始计时，关于电流变化的规律，以下图像中正确的是(　　) 答案　D 解析　ab从当前位置转到磁场左边界位置时整个线框磁通量不变，此过程无电流，ab从左侧边界运动到右侧边界，则与正弦交流电一致，以后运动周期性重复。故选D。 13 (2025·云南昭通市模拟)如图所示是某物理兴趣小组设计的风力发电机的简易示意图，三个叶片的风轮在风力的作用下以一定的角速度转动，通过半径为r1、r2的齿轮装置增速轮增速，增速后带动发电机中的n匝矩形线圈abcd转动，线圈的面积为S、总电阻为R，线圈处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。某段时间内，风轮以恒定角速度ω沿逆时针方向(从右向左看)匀速转动，t=0时刻，线圈平面与中性面(纸面)的夹角为30°，不计一切摩擦阻力，电流方向以adcba为正方向，下列说法正确的是(　　) A.t=0时刻，通过线圈的磁通量大小为BS B.t=0时刻，线圈中的感应电流方向沿adcba方向 C.线圈中的感应电动势的有效值为 D.线圈中的感应电流i随时间t变化的表达式为i=sin (t+) 答案　BCD 解析　t=0时刻，线圈平面与中性面的夹角为30°，则此时刻通过线圈的磁通量大小为Φ=BScos 30°=BS，故A错误；结合齿轮传动的特点知，线圈转动的方向(从右往左看)为顺时针方向，由楞次定律知，线圈中的感应电流方向adcba方向，故B正确；增速后发电机的角速度为ω0=ω，线圈转动过程中产生的感应电动势的最大值Em=nBSω0=，则线圈中感应电动势的有效值为E==，故C正确；线圈转动的周期T=，从题图所示位置开始计时，线圈中产生的感应电动势随时间变化的表达式为E=Emsin [ω0(t+T)]=sin (t+)，则线圈中的感应电流随时间t变化的表达式为i==sin (t+)，故D正确。 14．（2025高考河北卷）2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据理想变压器电压比与匝数比关系可知， 由于输入电压不变，可知 即 解得； 可知此时输出的交流电的周期为。则S接2时的图像为D。 15 (2024·广东广州统考模拟)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0.128 J 答案　CD 解析　由乙图可知，感应电动势有效值为E有＝4 V，此时小灯泡恰好正常发光，由串联分压可得U额＝＝3.2 V，故A错误；线圈中电流有效值为I有＝I额＝＝0.4 A，故B错误；发电机输出功率为P出＝U额I额＝1.28 W，故C正确；由乙图可得周期为0.4 s，一周期内线圈产生的焦耳热为Q＝IrT＝0.128 J，故D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修二重点考点解读 考点27 各种发电机 知识网络 考点解读 1. 风力发电机是利用风力带动线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电动势和感应电流； 2.水力发电机是水流冲击水轮机，带动线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电动势和感应电流； 3.波浪发电机是通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电； 4.振动发电技术的基本原理是通过将机械振动能转换为电能。这一过程主要依赖于能量转换器、能量收集器和电力电子转换器三个核心部件的协同工作。 5. 磁流体发电机的工作原理是利用导电流体（如高温等离子体或磁流体）在磁场中运动时的相互作用，产生电流，从而将热能直接转换成电能。 6.潮汐发电是利用海水涨落形成的水位差推动水轮机发电的海洋能源技术。 7.太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。 太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 能力素养提升 各种发电机都是将其他形式的能量转化为电能，都遵循能量转化和守恒定律。 针对性训练 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（2024·湖南高考6题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω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简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P 6 .(2025·四川巴中市模拟)某科研小组模拟的风力发电机发电简易模型如图所示，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，转速为 r/s，其中矩形线圈匝数为N=100匝，面积为0.2 m2，线圈总电阻r=1 Ω，小灯泡电阻R=9 Ω，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.图示时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量为0 C.图示时刻电压表的示数为80 V D.线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量为0.2 C 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.(2025·湖北黄冈市模拟)如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴OO'以一定的转速匀速转动，通过电刷e、f给外电阻R供电。如图所示，在轴线OO'两侧的虚线区间中有匀强磁场。取线框处于水平位置时开始计时，关于电流变化的规律，以下图像中正确的是(　　) 13 (2025·云南昭通市模拟)如图所示是某物理兴趣小组设计的风力发电机的简易示意图，三个叶片的风轮在风力的作用下以一定的角速度转动，通过半径为r1、r2的齿轮装置增速轮增速，增速后带动发电机中的n匝矩形线圈abcd转动，线圈的面积为S、总电阻为R，线圈处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。某段时间内，风轮以恒定角速度ω沿逆时针方向(从右向左看)匀速转动，t=0时刻，线圈平面与中性面(纸面)的夹角为30°，不计一切摩擦阻力，电流方向以adcba为正方向，下列说法正确的是(　　) A.t=0时刻，通过线圈的磁通量大小为BS B.t=0时刻，线圈中的感应电流方向沿adcba方向 C.线圈中的感应电动势的有效值为 D.线圈中的感应电流i随时间t变化的表达式为i=sin (t+) 14．（2025高考河北卷）2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时 A． B． C． D． 15 (2024·广东广州统考模拟)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0.128 J 1 学科网（北京）股份有限公司 $