第5卷 磁场的基本物理量与磁场强度 江苏省（单独招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 单元过关卷

江苏省（单独招生）机电类 《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 磁场的基本物理量与磁场强度 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 两个完全相同的环形螺线管，一个用硬纸板作管中介质，另一个用铁心作管中介质。当两个线圈通以相同的电流时，两线圈中的、、均相等。（ ） 【答案】错误 【解析】磁场强度是表征磁场强弱的物理量，与介质无关，只与产生磁场的电流有关；磁通密度是与磁感线方向垂直的单位面积上所通过的磁感线数目，磁通密度的大小不仅与电流的大小和螺线管的形状有关，而且与磁场内介质的性质有关。因磁通，则与介质也有关。故两线圈中的值相等，和值不相等。故错误。 2. 当电流从两个线圈的同名端流入时，产生磁通的方向相同，否则相反。（ ） 【答案】正确 【解析】同名端用于判断互感线圈中电流产生磁通的相对方向。若电流同时从两个线圈的同名端流入，则两线圈产生的磁通方向相同，互相加强；若一个从同名端流入、另一个从异名端流入，则产生的磁通方向相反。因此该说法正确。 3. 垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通一定减小。（ ） 【答案】错误 【解析】垂直磁场放置的线圈面积减小时，由于磁感应强度变化情况未知，即穿过线圈的净磁感线条数不一定减小，则穿过线圈的磁通不一定减小。故错误。 4. 如果通过某一截面的磁通为零，则该截面处的磁感应强度一定为零。（ ） 【答案】错误 【解析】 当时磁通 所以通过某一截面的磁通为零，则该截面处的磁感应强度一定为零。说法错误。 5. 磁通量Φ是标量，但有正负之分，表示磁感线穿过的方向。（ ） 【答案】正确 【解析】磁通量Φ是标量，但它有正负之分，正负号表示磁感线穿过的方向。当磁感线从某一面穿入时为正，从另一面穿出时为负。故表述正确 6. 磁力线越密集的地方，磁场强度越强。（ ） 【答案】正确 【解析】磁力线密集的地方表示磁场强度强。 7. 磁感应线的密度与磁场的强度成反比。 （ ） 【答案】错误 【解析】磁感应线的密度与磁场强度成正比。 8. 在均匀无穷大媒质中，磁场强度的数值不仅与电流的大小和导体的形状有关，还与媒质的性质有关。（ ） 【答案】错误 【解析】在均匀无穷大媒质中，磁场强度H的数值仅与电流大小、导体形状及位置有关，与媒质的性质无关。 9. 磁场强度是描述磁场对通电导线的作用力的物理量。（ ） 【答案】错误 【解析】磁场强度描述的是磁场的强度，而不是对导线的作用力。 10. 磁场强度H与磁感应强度B在真空中的关系为H=B/μ0，其中μ0为真空磁导率。（ ） 【答案】正确 【解析】在真空中或没有介质存在的情况下，磁场强度H与磁感应强度B的关系为H= B/μ0，其中μ0为真空磁导率，是一个常数。故表述正确 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 下列物理量与单位对应错误的是（ ） A. 磁导率 H/m B. 磁通量 Wb C. 磁感应强度 T D. 磁场强度 H 【答案】D 【解析】磁导率的单位是 H/m，磁通量的单位是 Wb，磁感应强度的单位是 T。磁场强度 H 的单位是 A/m，而不是 H；H 是亨利，通常作为电感单位。因此对应错误的是 D。 12. 如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁上到达磁铁中部位置Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，最后到磁铁下方位置Ⅴ。则圆环从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的过程中，穿过圆环的磁通的变化情况是（ ） A. 变大，变小，变大，变小 B. 变小，变小，变大，变大 C. 变大，不变，不变，变小 D. 变大，变大，变小，变小 【答案】D 【解析】条形磁铁的磁感线分布情况如图所示，圆环从位置Ⅰ向下运动到位置Ⅱ的过程中，向上通过圆环的磁感线条数增多，穿过圆环的磁通变大；圆环从位置Ⅱ向下运动到位置Ⅲ的过程中，向下通过圆环的磁感线条数减小，向上通过圆环的磁感线条数不变，则通过圆环的净磁感线条数增多，即穿过圆环的磁通变大。由对称性可知，圆环从位置Ⅲ向下运动到位置V的过程中，通过圆环的净磁感线条数减少，穿过圆环的磁通变小。故B正确。 13. 当一个磁通量密度为0.5 T的磁场垂直于一个面积为0.02 的平面时，平面内的磁通量大小是多少（ ） A. 0.02 Wb B. 0.01 Wb C. 0.025 Wb D. 0.5 Wb 【答案】A 【解析】磁通量等于磁场密度乘以垂直于磁场的面积，即0.5 * 0.02 = 0.02 Wb。 14. 在磁场基本物理量中，磁场强度的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 亨利每米 【答案】C 【解析】磁场强度表示电流产生磁场的能力，其国际单位是安培每米。特斯拉是磁感应强度的单位，韦伯是磁通的单位，亨利每米是磁导率的单位。 15. 如图所示，六根导线相互绝缘，所通电流均为1，区域 A、B、C、D均为相等的正方形，那么指向纸外的磁通量最大的区域是（ ） A. A区域 B. B区域 C. C区域 D. D区域 【答案】B 16. 磁感应强度B=2T，垂直于磁场方向的面积S =0.5，则磁通为（ ） A. 2Wb B. 1Wb C. 0.5Wb D. 4Wb 【答案】B 【解析】Φ=BS=2Tx0.5Wb。故选B 17. 磁通量 Φ=BS 的适用条件是（ ）​ A. 匀强磁场，任意平面​ B. 任意磁场，平面与磁场垂直​ C. 匀强磁场，平面与磁场垂直​ D. 任意磁场，任意平面​​ 【答案】C 【解析】磁通量的一般表达式为 Φ=BS cosθ，其中 θ 是磁感应强度方向与面积法线方向的夹角。当磁场为匀强磁场，且平面与磁场方向垂直时，面积法线与磁场方向平行，θ=0，cosθ=1，故 Φ=BS。因此正确选项为 C。 18. 如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Ф1和Ф2表示穿过两环的磁通量;如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径。一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为ФA与ФB，则有（ ） A. Φ1>Φ2，ΦA>ΦB B. Φ1<Φ2 ΦA=ΦB C. Φ1=Φ2，ΦA<ΦB D. 无法比较 【答案】C 【解析】对于图甲，只有圆环1内有磁场，由环1与环2构成的环内没有磁场，所以环1和环2的磁通量是相等的，即Φ1=Φ2；对于图乙，根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，B的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以ΦB>ΦA，故选B 19. 当磁场强度一定时，磁导率越大（ ） A. 磁感应强度越小 B. 磁通不变 C. 磁通越小 D. 磁感应强度越大 【答案】D 【解析】根据B=μH，磁导率越大，磁感应强度越大。故选B 20. 在磁路中，以下关于磁场强度H与磁感应强度B之间的关系论述中，错误的是（ ） A. B代表电流本身产生的磁场强弱，与介质的性质无关；H不仅与电流大小有关，而且还与介质的性质有关 B. H与B的方向相同，大小不相等。 C. H代表电流本身产生的磁场强弱，与介质的性质无关；B不仅与电流大小有关，而且还与介质的性质有关 D. H相当于激励，B相当于响应 【答案】A 【解析】在磁路中，磁感应强度 B 与磁场强度 H 的关系为 B=μH。H 主要反映电流产生的磁场强弱，通常与介质性质无关；B 则不仅与磁场强度 H 有关，还与介质磁导率 μ 有关。因此 C 的表述正确，A 选项把 B 与 H 的物理意义说反了，是错误论述。 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 磁路中的______是单位长度内，磁通量通过一个截面所需的势能。 【答案】磁势能 【解析】磁势能表示单位长度内，磁通量通过一个截面所需的势能，是磁路中的一个重要物理量。 22. 磁场的主要物理量之一是______。 【答案】磁感应强度 【解析】磁场的主要物理量包括磁感应强度、磁通量等。 23. 图中，A代表______，B代表______。 【答案】① 漏磁通 ② 主磁通 24. 磁通是指磁场通过某一表面的______。 【答案】磁场线密度 【解析】磁通描述了磁场通过某一表面的情况，是磁场分析的重要概念。 25. ______所经过的路径叫作磁路；全部在磁路内部闭合的磁通叫作______。 【答案】① 磁通 ② 主磁通 【解析】磁通所经过的闭合路径称为磁路。实际磁路中，一部分磁通沿预定磁路闭合，称为主磁通；若有一部分磁通逸出磁路，则称为漏磁通。本题所说“全部在磁路内部闭合的磁通”即主磁通。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 在匀强磁场中,垂直放置一横截面积为10 cm2的铁心，设其中的磁通为4×10^-3 Wb,铁心的相对磁导率为2000,求磁场的磁场强度。 【答案】解：面积 S=10 cm2=1.0×10^-3 。由 Φ=BS 得 B=Φ/S=4×10^-3÷1.0×10^-3=4 T。又 B=μ0μrH，所以 H=B/(μ0μr)=4/(4π×10^-7×2000)≈1.59×103 A/m。答：磁场强度约为 1.59×103 A/m。 【解析】铁心横截面积需先换算为国际单位：10 cm2=10×10^-4 。匀强磁场中且截面垂直于磁场方向，磁通量满足 Φ=BS，所以 B=Φ/S=4 T。介质中 B=μ0μrH，代入 μ0=4π×10^-7 H/m、μr=2000，可得 H=4/(4π×10^-7×2000)≈1.59×103 A/m。 27. 如图所示，有一磁感应强度为0.6T的匀强磁场，磁场中有一面积为的平面。当磁感应强度B与平面间的夹角α分别为、、时，求通过该平面的磁通分别是多少。 【答案】0 0.015Wb 0.03Wb 【解析】磁感应强度与平面不垂直时，不能直接应用公式进行计算。磁感应强度是矢量，可应用矢量分解的方法，将其分解成垂直平面的分量和平行平面的分量。平行平面的分量不穿过该平面，磁通为零；垂直平面的分量可以应用公式来计算。 磁感应强度垂直平面的分量为， α=时， ； α=时， α=时，。 28. 在相对磁导率为μr的介质中，有一电流元，产生的磁场强度H与磁感应强度B的关系为B=μ0μrH。若已知磁感应强度B=0．1T，真空磁导率μ0=4π×1m，介质的相对磁导率μr=5，求磁场强度H。 【答案】解： 【解析】由题给关系 B=μ0μrH，可得 H=B/(μ0μr)。代入 B=0.1 T、μ0=4π×10^-7 H/m、μr=5，分母为 4π×10^-7×5=2π×10^-6≈6.28×10^-6，因此 H≈0.1/(6.28×10^-6)=1.59×104 A/m。 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 在匀强磁场中，有一矩形线圈平面与磁场方向垂直，线圈面积为 50 cm2，磁感应强度为 0.40 T。求穿过该线圈的磁通。 【答案】线圈面积为 。 磁通为 。 【解析】线圈平面与磁场方向垂直时，磁通按 计算，关键是先将面积单位换算为平方米。 30. 如图所示，一个长为50cm、宽为40cm、50匝的闭合金属矩形框，垂直处于B=0．2 T的匀强磁场中。金属框的总电阻是20Ω。试求： （1）此线框的磁通链是多少？ （2）如果在0.8s内将线框从磁场中拉出来，则线圈中的感应电流为多少？拉力需做多少功？ 【答案】（1）线框面积S=AxB=50x1 Φ=BS=0.2x0.2 Wb=0.04 Wb Ψ=NФ=50x0.04Wb=2 Wb （2）因为线框移出后Ψ变为零,所以△Ψ=2 Wb E=ΔΨ/Δt=2/0.8V=2.5V I=E/R=2.5/20A=0.125 A W=Elt=2.5x0.125x0.8J=0.25J 31. 一空心螺线管长 0.25 m，匝数为 400 匝，通入电流 0.60 A。忽略端部效应，求螺线管内部的磁场强度；若为空气介质，取 ，求磁感应强度。 【答案】磁场强度为 。 磁感应强度为 。 【解析】长直螺线管内部磁场强度由安匝数与长度决定，空气中磁感应强度可用 计算。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 如图所示，试分析∶（1）当开关S闭合与断开时，弹簧秤称得的重量哪个时候重？为什么？（2）要想减弱线圈的磁场强度，则滑动变阻器“P”应向何方向滑动？ 【答案】（1）S闭合时重；因为此时除铁块自身重量外，还受到线圈产生磁场的吸力。 （2）向右 33. 在匀强磁场中，垂直放置一横截面积为12c的铁心，设其中的磁通为4.5x1Wb铁心的相对磁导率为5000，求磁场的磁场强度。 【答案】597A/m 【解析】 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 $ 江苏省（单独招生）机电类 《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 磁场的基本物理量与磁场强度 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 两个完全相同的环形螺线管，一个用硬纸板作管中介质，另一个用铁心作管中介质。当两个线圈通以相同的电流时，两线圈中的、、均相等。（ ） 2. 当电流从两个线圈的同名端流入时，产生磁通的方向相同，否则相反。（ ） 3. 垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通一定减小。（ ） 4. 如果通过某一截面的磁通为零，则该截面处的磁感应强度一定为零。（ ） 5. 磁通量Φ是标量，但有正负之分，表示磁感线穿过的方向。（ ） 6. 磁力线越密集的地方，磁场强度越强。（ ） 7. 磁感应线的密度与磁场的强度成反比。 （ ） 8. 在均匀无穷大媒质中，磁场强度的数值不仅与电流的大小和导体的形状有关，还与媒质的性质有关。（ ） 9. 磁场强度是描述磁场对通电导线的作用力的物理量。（ ） 10. 磁场强度H与磁感应强度B在真空中的关系为H=B/μ0，其中μ0为真空磁导率。（ ） 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 下列物理量与单位对应错误的是（ ） A. 磁导率 H/m B. 磁通量 Wb C. 磁感应强度 T D. 磁场强度 H 12. 如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁上到达磁铁中部位置Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，最后到磁铁下方位置Ⅴ。则圆环从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的过程中，穿过圆环的磁通的变化情况是（ ） A. 变大，变小，变大，变小 B. 变小，变小，变大，变大 C. 变大，不变，不变，变小 D. 变大，变大，变小，变小 13. 当一个磁通量密度为0.5 T的磁场垂直于一个面积为0.02 的平面时，平面内的磁通量大小是多少（ ） A. 0.02 Wb B. 0.01 Wb C. 0.025 Wb D. 0.5 Wb 14. 在磁场基本物理量中，磁场强度的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 亨利每米 15. 如图所示，六根导线相互绝缘，所通电流均为1，区域 A、B、C、D均为相等的正方形，那么指向纸外的磁通量最大的区域是（ ） A. A区域 B. B区域 C. C区域 D. D区域 16. 磁感应强度B=2T，垂直于磁场方向的面积S =0.5，则磁通为（ ） A. 2Wb B. 1Wb C. 0.5Wb D. 4Wb 17. 磁通量 Φ=BS 的适用条件是（ ）​ A. 匀强磁场，任意平面​ B. 任意磁场，平面与磁场垂直​ C. 匀强磁场，平面与磁场垂直​ D. 任意磁场，任意平面​​ 18. 如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Ф1和Ф2表示穿过两环的磁通量;如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径。一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为ФA与ФB，则有（ ） A. Φ1>Φ2，ΦA>ΦB B. Φ1<Φ2 ΦA=ΦB C. Φ1=Φ2，ΦA<ΦB D. 无法比较 19. 当磁场强度一定时，磁导率越大（ ） A. 磁感应强度越小 B. 磁通不变 C. 磁通越小 D. 磁感应强度越大 20. 在磁路中，以下关于磁场强度H与磁感应强度B之间的关系论述中，错误的是（ ） A. B代表电流本身产生的磁场强弱，与介质的性质无关；H不仅与电流大小有关，而且还与介质的性质有关 B. H与B的方向相同，大小不相等。 C. H代表电流本身产生的磁场强弱，与介质的性质无关；B不仅与电流大小有关，而且还与介质的性质有关 D. H相当于激励，B相当于响应 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 磁路中的______是单位长度内，磁通量通过一个截面所需的势能。 22. 磁场的主要物理量之一是______。 23. 图中，A代表______，B代表______。 24. 磁通是指磁场通过某一表面的______。 25. ______所经过的路径叫作磁路；全部在磁路内部闭合的磁通叫作______。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 在匀强磁场中,垂直放置一横截面积为10 cm2的铁心，设其中的磁通为4×10^-3 Wb,铁心的相对磁导率为2000,求磁场的磁场强度。 27. 如图所示，有一磁感应强度为0.6T的匀强磁场，磁场中有一面积为的平面。当磁感应强度B与平面间的夹角α分别为、、时，求通过该平面的磁通分别是多少。 28. 在相对磁导率为μr的介质中，有一电流元，产生的磁场强度H与磁感应强度B的关系为B=μ0μrH。若已知磁感应强度B=0．1T，真空磁导率μ0=4π×1m，介质的相对磁导率μr=5，求磁场强度H。 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 在匀强磁场中，有一矩形线圈平面与磁场方向垂直，线圈面积为 50 cm2，磁感应强度为 0.40 T。求穿过该线圈的磁通。 30. 如图所示，一个长为50cm、宽为40cm、50匝的闭合金属矩形框，垂直处于B=0．2 T的匀强磁场中。金属框的总电阻是20Ω。试求： （1）此线框的磁通链是多少？ （2）如果在0.8s内将线框从磁场中拉出来，则线圈中的感应电流为多少？拉力需做多少功？ 31. 一空心螺线管长 0.25 m，匝数为 400 匝，通入电流 0.60 A。忽略端部效应，求螺线管内部的磁场强度；若为空气介质，取 ，求磁感应强度。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 如图所示，试分析∶（1）当开关S闭合与断开时，弹簧秤称得的重量哪个时候重？为什么？（2）要想减弱线圈的磁场强度，则滑动变阻器“P”应向何方向滑动？ 33. 在匀强磁场中，垂直放置一横截面积为12c的铁心，设其中的磁通为4.5x1Wb铁心的相对磁导率为5000，求磁场的磁场强度。 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 $