第6卷 铁磁性物质的磁化曲线与电磁感应 内蒙古自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第六版） 单元过关卷

内蒙古自治区（对口招生）机电类 《电工技术基础与技能》 铁磁性物质的磁化曲线与电磁感应 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 铁磁性物质在反复磁化过程中的B-H关系是（ ） A. 起始磁化曲线 B. 磁滞回线 C. 基本磁化曲线 D. 伏安特性曲线 2. 电磁感应现象中的特殊现象（ ） A. 自感 B. 互感 C. 自感和互感 D. 磁化 3. 如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ） A. 线圈平面与磁场平行时，磁通量最大​ B. 线圈平面与磁场垂直时，感应电动势最大​ C. 转动过程中，感应电动势的大小不变​ D. 转动一周，感应电流方向改变两次​​ 4. 铁磁性物质从未磁化状态开始，随着外加磁场强度逐渐增大，磁感应强度随之变化的关系曲线称为（ ） A. 起始磁化曲线 B. 电压变化曲线 C. 电流变化曲线 D. 温度变化曲线 5. 线圈中磁通量发生变化时，线圈内产生感应电动势的现象称为（ ） A. 电流热效应 B. 电流磁效应 C. 电磁感应现象 D. 静电感应现象 6. 涡流的方向与磁场方向之间的关系是（ ） A. 垂直关系 B. 平行关系 C. 反向关系 D. 无关系 7. 如图所示，金属框ABCD在束集的磁场中摆动，磁场方向垂直纸面向外。金属框从右向左摆动过程中分别在位置I、Ⅱ、Ⅲ时，下列说法正确的是（ ） A. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中始终有感应电流 B. 在位置Ⅱ时，金属框中没有感应电流 C. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中感应电流方向均为顺时针 D. 金属框在左右摆动过程中，幅度不变 8. 为了产生感应电动势，必须满足的条件是（ ） A. 磁场的强度突然减小 B. 磁感应强度的变化 C. 导体处于匀强磁场中 D. 导体处于静止状态 9. 什么是电磁干扰？（ ） A. 电磁波与物质相互作用产生的不良影响 B. 电磁波在传播过程中的频率变化 C. 电磁波的振幅随着时间变化的现象 D. 电磁波在媒质中传播速度的非均匀性 10. 以下哪种情况会减小电磁感应中的感生电动势？（ ） A. 减小磁场的强度 B. 减小导体的长度 C. 减小导体的电阻 D. 减小导体相对于磁场的运动速度 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 涡流损耗与导体的电导率成正比。（ ） 12. 硬磁性材料的剩磁和矫顽力均很大，常用于制造磁性记忆体（ ） 13. 外磁场作用下，铁磁性物质会发生电化学反应。（ ） 14. 铁磁物质的磁化曲线显示了磁感应强度与磁场强度之间的关系。（ ） 15. 只要是铁磁性材料就一定能用于磁屏蔽。（ ） 16. 在磁滞回线中，磁化曲线出现不规则的起伏。 （ ） 17. 有电磁感应现象出现时一定有感应电动势产生。（ ） 18. 磁屏蔽材料主要用于增强磁场的影响。（ ） 19. 两个顺串线圈中产生的所有感应电动势方向都是相同的。（ ） 20. 磁屏蔽只能通过在设备周围放置磁性材料来实现。 （ ） 三、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 铁磁性物质的磁化曲线呈现出______的特点，即磁场强度增大时磁化强度也随之增大，但到达一定值后增长趋于饱和。 22. 如图所示，导体棒MN和金属线框abcd放置在同一平面内，导体棒MN通有向右的电流。当导体棒MN中的电流I增大时会使金属线框abcd中产生感应电流，则金属线框abcd所受安培力的合力方向是平行于平面向______。 23. 铁磁物质的磁状态，一般由______曲线表示。 24. 铁磁物质磁化过程中与的关系曲线称为______。当反复改变电流方向，所得闭合的与的关系曲线叫作______。 25. 如图所示，将条形磁铁插入闭合线圈，若第一次迅速插入线圈中用时0.2s，第二次缓慢插入线圈中用时1s，则第一次和第二次插入时线圈中通过的电荷量之比是______，线圈中产生的热量之比是______。 26. 铁磁性材料的磁化特性对磁路的影响体现在其对______的改变。 27. 在磁滞回线中，磁化曲线出现______，说明磁化状态的变化。 28. ab为直导线，其运动方向及匀强磁场方向如图4所示，则______端电位高。 29. 在磁性材料中，磁感应强度的变化滞后于______的变化，这种现象称为______。 30. 磁滞性是指______。 四、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 31. 某环形铁芯线圈匝数为 500 匝，平均磁路长度为 0.40 m，通入励磁电流 0.16 A。由磁化曲线查得此时铁芯磁感应强度为 0.80 T。 32. 某铁磁材料磁滞回线包围面积折合为 ，表示单位体积铁芯每完成一次磁化循环损耗的能量。该铁芯体积为 ，交流电源频率为 50 Hz。 33. 如图所示，处于磁场B1中的水平金属导轨，通过滑动变阻器Rp与变压器一次绕组L1相连，变压器二次绕组L2与处于磁场B2中的水平金属导轨相连接，当金属棒cd与滑动变阻器滑臂均向右匀速滑动时，请完成以下问题： （1）判断金属棒cd的感应电流方向。 （2）若金属棒ab受向左的安培力，判断金属棒ab的电流方向及L2绕组端子4的同名端。 34. 一个 200 匝线圈中穿过的磁通量在 0.02 s 内由 均匀减小到 。 35. 某矩形线圈共有 80 匝，每匝有效面积为 ，在均匀磁场中匀速转动。磁感应强度为 0.50 T，线圈从磁通量最大位置转到磁通量为零的位置，用时 0.01 s。 五、简答题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 36. 磁化曲线 37. 什么是涡流；它通常产生在导体的哪个位置；给出一个导致涡流产生的原因。 38. 如下图所示，一长直导线中通有电流，ABCD为矩形线圈，试确定在下列情况下，ABCD中感应电流的方向。 （1）矩形线圈在纸面内向右移动； （2）矩形线圈绕AD轴旋转； （3）矩形线圈以长直导线为轴旋转。 39. 磁屏蔽 40. 什么叫电磁感应现象？楞次定律的内容是什么？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 内蒙古自治区（对口招生）机电类 《电工技术基础与技能》 铁磁性物质的磁化曲线与电磁感应 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 铁磁性物质在反复磁化过程中的B-H关系是（ ） A. 起始磁化曲线 B. 磁滞回线 C. 基本磁化曲线 D. 伏安特性曲线 【答案】B 【解析】铁磁性物质在反复磁化时，磁感应强度 B 与磁场强度 H 的变化不是单一可逆曲线，而会因磁滞现象形成闭合的 B-H 曲线，即磁滞回线。因此应选“磁滞回线”。 2. 电磁感应现象中的特殊现象（ ） A. 自感 B. 互感 C. 自感和互感 D. 磁化 【答案】C 【解析】自感是同一线圈中电流变化引起自身磁通变化，从而产生感应电动势的现象；互感是一个线圈电流变化引起邻近线圈磁通变化，从而产生感应电动势的现象。二者都属于电磁感应现象中的特殊形式，因此应选 C。 3. 如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ） A. 线圈平面与磁场平行时，磁通量最大​ B. 线圈平面与磁场垂直时，感应电动势最大​ C. 转动过程中，感应电动势的大小不变​ D. 转动一周，感应电流方向改变两次​​ 【答案】D 4. 铁磁性物质从未磁化状态开始，随着外加磁场强度逐渐增大，磁感应强度随之变化的关系曲线称为（ ） A. 起始磁化曲线 B. 电压变化曲线 C. 电流变化曲线 D. 温度变化曲线 【答案】A 【解析】铁磁性物质在外加磁场作用下被磁化时，磁感应强度与磁场强度之间的变化关系用起始磁化曲线表示。电压、电流和温度变化曲线不能表示铁磁性物质的磁化规律。 5. 线圈中磁通量发生变化时，线圈内产生感应电动势的现象称为（ ） A. 电流热效应 B. 电流磁效应 C. 电磁感应现象 D. 静电感应现象 【答案】C 【解析】电磁感应现象是指闭合线圈或导体回路中磁通量发生变化时产生感应电动势，回路闭合时还会产生感应电流。电流热效应和电流磁效应是电流产生的效应，静电感应与磁通量变化无关。 6. 涡流的方向与磁场方向之间的关系是（ ） A. 垂直关系 B. 平行关系 C. 反向关系 D. 无关系 【答案】A 【解析】涡流的方向与磁场方向是垂直关系 7. 如图所示，金属框ABCD在束集的磁场中摆动，磁场方向垂直纸面向外。金属框从右向左摆动过程中分别在位置I、Ⅱ、Ⅲ时，下列说法正确的是（ ） A. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中始终有感应电流 B. 在位置Ⅱ时，金属框中没有感应电流 C. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中感应电流方向均为顺时针 D. 金属框在左右摆动过程中，幅度不变 【答案】B 8. 为了产生感应电动势，必须满足的条件是（ ） A. 磁场的强度突然减小 B. 磁感应强度的变化 C. 导体处于匀强磁场中 D. 导体处于静止状态 【答案】B 【解析】根据法拉第电磁感应定律，只有当磁感应强度发生变化时才会产生感应电动势。 9. 什么是电磁干扰？（ ） A. 电磁波与物质相互作用产生的不良影响 B. 电磁波在传播过程中的频率变化 C. 电磁波的振幅随着时间变化的现象 D. 电磁波在媒质中传播速度的非均匀性 【答案】A 【解析】电磁干扰是指电磁波与物质相互作用产生的不良影响，可能影响设备性能或产生其他意外效果。 10. 以下哪种情况会减小电磁感应中的感生电动势？（ ） A. 减小磁场的强度 B. 减小导体的长度 C. 减小导体的电阻 D. 减小导体相对于磁场的运动速度 【答案】D 【解析】感生电动势的大小与导体相对于磁场的运动速度成正比。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 涡流损耗与导体的电导率成正比。（ ） 【答案】错误 【解析】涡流损耗与导体的电导率成反比。 12. 硬磁性材料的剩磁和矫顽力均很大，常用于制造磁性记忆体（ ） 【答案】正确 【解析】硬磁性材料剩磁和矫顽力均很大，一旦磁化后能保持很强的剩磁，因此常用于制造磁性记忆体（如磁盘、磁带等）。故表述正确。 13. 外磁场作用下，铁磁性物质会发生电化学反应。（ ） 【答案】错误 【解析】外磁场作用下，铁磁性物质会发生磁化，而非电化 14. 铁磁物质的磁化曲线显示了磁感应强度与磁场强度之间的关系。（ ） 【答案】正确 【解析】铁磁物质的磁化曲线通常用 B-H 曲线表示，反映磁感应强度 B 随磁场强度 H 变化的规律，因此该说法正确。 15. 只要是铁磁性材料就一定能用于磁屏蔽。（ ） 【答案】错误 【解析】虽然铁磁性材料常用于磁屏蔽，但并不是所有的铁磁性材料都能很好地用于磁屏蔽，还需要考虑材料的磁导率、厚度等因素。故表述错误。 16. 在磁滞回线中，磁化曲线出现不规则的起伏。 （ ） 【答案】错误 【解析】在磁滞回线中，磁化曲线呈现环回状，而不是不规则的起伏。 17. 有电磁感应现象出现时一定有感应电动势产生。（ ） 【答案】正确 【解析】电磁感应最本质的现象是产生感应电动势，则有电磁感应现象出现时一定有感应电动势产生。故正确。 18. 磁屏蔽材料主要用于增强磁场的影响。（ ） 【答案】错误 【解析】磁屏蔽材料主要用于屏蔽磁场的影响 19. 两个顺串线圈中产生的所有感应电动势方向都是相同的。（ ） 【答案】正确 【解析】两个顺串线圈中产生的所有感应电动势方向都是相同的。 20. 磁屏蔽只能通过在设备周围放置磁性材料来实现。 （ ） 【答案】错误 【解析】错误。磁屏蔽可以通过在设备周围放置磁性材料或非磁性材料来实现。 三、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 铁磁性物质的磁化曲线呈现出______的特点，即磁场强度增大时磁化强度也随之增大，但到达一定值后增长趋于饱和。 【答案】非线性 【解析】铁磁性物质的磁化曲线呈现出非线性的特点，即磁场强度增大时磁化强度也随之增大，但到达一定值后增长趋于饱和。 22. 如图所示，导体棒MN和金属线框abcd放置在同一平面内，导体棒MN通有向右的电流。当导体棒MN中的电流I增大时会使金属线框abcd中产生感应电流，则金属线框abcd所受安培力的合力方向是平行于平面向______。 【答案】下 23. 铁磁物质的磁状态，一般由______曲线表示。 【答案】磁化 【解析】铁磁物质在外加磁场作用下的磁状态通常用磁化曲线表示，磁化曲线反映磁感应强度 B 与磁场强度 H 之间的关系，所以空格应填“磁化”。 24. 铁磁物质磁化过程中与的关系曲线称为______。当反复改变电流方向，所得闭合的与的关系曲线叫作______。 【答案】① 磁化曲线 ② 磁滞回线 【解析】铁磁物质磁化过程中与的关系曲线称为磁化曲线。当反复改变电流方向，所得闭合的与的关系曲线叫作磁滞回线。 25. 如图所示，将条形磁铁插入闭合线圈，若第一次迅速插入线圈中用时0.2s，第二次缓慢插入线圈中用时1s，则第一次和第二次插入时线圈中通过的电荷量之比是______，线圈中产生的热量之比是______。 【答案】① 1：1 ② 5：1 【解析】线圈中通过的电荷量，则两次插入时线圈中通过的电荷量之比为。线圈中产生的热量，感应电流，则两次插入时线圈中产生的热量之比为。 26. 铁磁性材料的磁化特性对磁路的影响体现在其对______的改变。 【答案】磁通量 【解析】铁磁性材料的磁化特性会改变磁路中的磁通量分布，从而影响整个磁路的性能。 27. 在磁滞回线中，磁化曲线出现______，说明磁化状态的变化。 【答案】环回 【解析】磁滞回线是磁化曲线出现环回的现象，说明磁化状态的变化。 28. ab为直导线，其运动方向及匀强磁场方向如图4所示，则______端电位高。 【答案】b 29. 在磁性材料中，磁感应强度的变化滞后于______的变化，这种现象称为______。 【答案】① 磁场强度 ② 磁滞 【解析】在铁磁性材料中，磁场强度 H 改变时，磁感应强度 B 的变化会滞后于 H 的变化，这种滞后现象称为磁滞。因此两空分别为“磁场强度”和“磁滞”。 30. 磁滞性是指______。 【答案】B的变化滞后于H的变化 【解析】磁滞性描述的是铁磁材料磁化过程中 B 与 H 不同步变化的特性，即磁感应强度 B 的变化滞后于磁场强度 H 的变化。 四、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 31. 某环形铁芯线圈匝数为 500 匝，平均磁路长度为 0.40 m，通入励磁电流 0.16 A。由磁化曲线查得此时铁芯磁感应强度为 0.80 T。 【答案】（1）磁场强度为 200 A/m。 （2）磁导率为 ，相对磁导率约为 3185。 【解析】由H=NI/l，代入N=500、I=0.16A、l=0.40m，得H=200A/m；由μ=B/H=0.80/200=4.0×10^-3H/m，μr=μ/μ0≈4.0×10^-3/(4π×10^-7)≈3185。 32. 某铁磁材料磁滞回线包围面积折合为 ，表示单位体积铁芯每完成一次磁化循环损耗的能量。该铁芯体积为 ，交流电源频率为 50 Hz。 【答案】（1）每次磁化循环的磁滞损耗能量为 0.18 J。 （2）磁滞损耗功率为 9 W。 【解析】（1）单位体积每周损耗为 ，乘以体积 ，得每周损耗 。 （2）50 Hz 表示每秒完成 50 次循环，功率为每周能量乘以频率，得 。 33. 如图所示，处于磁场B1中的水平金属导轨，通过滑动变阻器Rp与变压器一次绕组L1相连，变压器二次绕组L2与处于磁场B2中的水平金属导轨相连接，当金属棒cd与滑动变阻器滑臂均向右匀速滑动时，请完成以下问题： （1）判断金属棒cd的感应电流方向。 （2）若金属棒ab受向左的安培力，判断金属棒ab的电流方向及L2绕组端子4的同名端。 【答案】（1）由d到c （2）由a到b，2端 34. 一个 200 匝线圈中穿过的磁通量在 0.02 s 内由 均匀减小到 。 【答案】（1）感应电动势大小为 20 V。 （2）题干未给出闭合回路总电阻，感应电流大小不能确定；若总电阻为 R，则感应电流大小为 I=20/R。 【解析】磁通量变化量大小为 ΔΦ=3.0×10^-3-1.0×10^-3=2.0×10^-3 Wb。由法拉第电磁感应定律可得平均感应电动势大小 E=NΔΦ/Δt=200×2.0×10^-3/0.02=20 V。感应电流还需由 I=E/R 计算，但题干没有给出闭合回路总电阻 R，所以不能确定具体电流值。 35. 某矩形线圈共有 80 匝，每匝有效面积为 ，在均匀磁场中匀速转动。磁感应强度为 0.50 T，线圈从磁通量最大位置转到磁通量为零的位置，用时 0.01 s。 【答案】（1）单匝磁通量变化量大小为 7.5×10^-3 Wb。 （2）平均感应电动势大小为 60 V。 （3）题干未给出确定最少匝数所需的目标电动势或其他条件，不能确定线圈匝数至少为多少。 【解析】线圈从磁通量最大位置转到磁通量为零的位置，单匝最大磁通量为 Φ=BS=0.50×0.015=7.5×10^-3 Wb，因此单匝磁通量变化量大小为 7.5×10^-3 Wb。平均感应电动势大小 E=NΔΦ/Δt=80×7.5×10^-3/0.01=60 V。若要判断线圈匝数“至少”是多少，还必须给出目标平均感应电动势或其他限制条件；题干未给出这些条件，故不能推出 120 匝。 五、简答题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 36. 磁化曲线 【答案】磁化曲线是用来描述铁磁性物质的磁化特性的。铁磁性物质自磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也叫B-H曲线。 【解析】磁化曲线也称 B-H 曲线，用来表示铁磁性物质在外加磁场作用下，磁感应强度 B 随磁场强度 H 变化的关系。它能反映铁磁材料的磁化特性，如起始磁化、饱和及磁滞等特征。 37. 什么是涡流；它通常产生在导体的哪个位置；给出一个导致涡流产生的原因。 【答案】涡流是块状导体中由于穿过导体的磁通量发生变化而产生的闭合环状感应电流。它通常产生在导体内部并形成闭合回路，在交流高频情况下可能因集肤效应较集中于导体表层。产生涡流的原因可以是导体处在变化的磁场中，也可以是导体在磁场中运动切割磁感线，使穿过导体的磁通量发生变化。 【解析】根据电磁感应定律，只要穿过导体回路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势；在整块导体内部，这种感应电流常呈闭合环状流动，称为涡流。涡流的根本原因是磁通量变化，而不是导体表面更容易受磁场影响。 38. 如下图所示，一长直导线中通有电流，ABCD为矩形线圈，试确定在下列情况下，ABCD中感应电流的方向。 （1）矩形线圈在纸面内向右移动； （2）矩形线圈绕AD轴旋转； （3）矩形线圈以长直导线为轴旋转。 【答案】（1）ADCB （2）ADCB （3）无感应电流 39. 磁屏蔽 【答案】仪器中的变压器或其他线圈产生的漏磁通,可能影响某些器件的正常工作,如破坏示波管或显像管中电子的聚焦。为此,必须将这些器件屏蔽起来,使其免受外界磁场的影响,这种措施称为磁屏蔽。 【解析】磁屏蔽是利用高磁导率材料或适当结构为磁通提供低磁阻通路，使被保护器件所在区域的磁场显著减弱，从而减少外界磁场或漏磁通对仪器、线圈、电子束等的影响。题目答案能说明磁屏蔽的目的和作用，表述基本正确。 40. 什么叫电磁感应现象？楞次定律的内容是什么？ 【答案】当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势；若回路闭合，则产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象。楞次定律的内容是：感应电流的方向总是使它所产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。 【解析】电磁感应不是单纯“利用磁场产生电流”，静止回路处于恒定磁场中不一定产生感应电流。产生感应电动势或感应电流的关键条件是穿过回路的磁通量发生变化。楞次定律说明感应电流的磁场方向总要阻碍原磁通量的变化，可用于判断感应电流方向。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $