《第四节 发电机和电动机》（同步训练）高中物理选择性必修第二册_沪科版_2024-2025学年.docxVIP

《第四节发电机和电动机》同步训练(答案在后面)

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、在发电机工作过程中，能量转化主要涉及下列哪种变化？

A.化学能转化为电场能

B.机械能转化为电能

C.温度能转化为内能

D.光能转化为热能

2、下列哪种类型的电动机工作时，线圈的转动方向是由右手定则确定的？

A.直流电动机

B.线性电动机

C.永磁电动机

D.螺旋电动机

3、题干：在下列选项中，属于利用法工作的发电机是（）

A.热机

B.水轮机

C.风机

D.水力发电机

4、题干：关于电动机的工作原理，下列描述不正确的是（）

A.当闭合电路的一部分导体放在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流

B.电动机是由电流产生的磁效应来实现其转动功能的

C.电动机转动时，线圈在转动过程中会切割磁感线

D.电动机之所以能够持续转动，是因为闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动

5、一个单相交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，当线圈转动一周时，感应电动势的变化情况是：

A.感应电动势从零增加到最大值，然后减小到零

B.感应电动势从零增加到最大值，再减小到零，最后又增加到最大值

C.感应电动势保持不变

D.感应电动势先减小后增大

6、在电动机中，下列哪个部件的作用是将电能转换为机械能？

A.电流表

B.磁铁

C.电枢

D.电阻

7、一个单相交流发电机在工作时，线圈以恒定的角速度转动，且through内部的有效导体长度和线圈匝数不断增加，则其感应电动势的最大值E最大变化情况是（）

A.增加

B.减少

C.保持不变

D.无法确定

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、下列关于发电机和电动机的说法中，正确的是：

A、发电机是将机械能转化为电能的装置

B、电动机是将电能转化为机械能的装置

C、发电机的原理是电磁感应，电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动

D、电动机的效率总是小于100%

2、以下关于发电机和电动机的描述中，错误的是：

A、发电机的线圈在磁场中旋转时，切割磁感线产生电流

B、电动机的线圈在磁场中受力转动，转动速度越快，产生的电流越大

C、发电机的输出电压与线圈的匝数成正比

D、电动机的转速与电流成正比

3、根据法拉第电磁感应定律，以下说法正确的是：

A.当闭合电路的一边切割磁场线时，电路中会产生感应电流。

B.感应电流的方向总是与原磁场方向相同。

C.感应电流的大小与切割磁场线的速度成正比。

D.感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题

题目：一台交流发电机在正常工作时，产生的电动势随时间变化的规律可表示为e=Emsinωt，其中Em是最大值，ω

1.角频率ω；

2.从计时开始到第一次达到最大值所需的时间t1

3.从计时开始到第一次达到Em2所需的时间

解析：

1.求角频率ω

角频率ω与频率f之间的关系为ω=2π

ω

2.求第一次达到最大值所需的时间t

当发电机产生的电动势第一次达到最大值时，即e=Em，根据电动势随时间变化的规律e=E

t

3.求第一次达到Em2

当发电机产生的电动势第一次达到Em2时，即e=Em2，根据电动势随时间变化的规律e=Em

t

第二题

【题目】

一台发电机的转子转速为3000转/分钟，产生的交流电电压最大值为220V。已知该发电机采用单相交流发电，转子与定子间的间隙为0.1mm，转子上有N匝线圈，线圈的面积为0.05m2。求线圈旋转一周时产生的涡流的空间平均值为多少？（设线圈电阻为0.5Ω，π取3.14）

【解析】

1.解题思路：

由交流发电机的电压表达式Um=NBS

先根据转子转速求出角速度ω。

通过计算涡流空间平均值。需要知道ω和发电机的转速关系，以及涡流的计算方法。

2.首先求角速度ω：

转速3000转/分钟=50Hz（1分钟=60秒，每分钟50转）

-ω

3.在每个周期（转一圈）内，产生一个最高的交流电压。考虑线圈在旋转过程中受到的磁力作用，涡流的空间平均公式为空间平均值=

4.根据ω=2πf，可以知道Um=220

5.然后根据涡流公式计算空间平均值：

空间平均值=该公式中的积分平均电流效果，即空间平均值=

因此，线圈旋转一周产生的涡流空间平均值约为2.2A。注意本题实际计算涡流平均值需考虑更严格的物理过程，这里的解析简化了难度以便理解。

第三题

题目：

一台直流发电机由一个直径为8.0cm的圆盘构成，该圆盘由一根长为8.0cm的直导体弯成，其两端分别连接到一个旋转轴上。当圆盘旋转时，导体会在一个垂直于导体平移方向的磁场中运动，磁场的磁感应强度B为0.50T。假设圆盘以1500转/分钟（rpm）的速率旋转