第5卷 电磁基础——磁场、安培定则与电磁感应定律 广西壮族自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

广西壮族自治区（对口招生）装备制造类 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 电磁基础——磁场、安培定则与电磁感应定律 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20小题，每题3分，共60分） 1. 在磁路中，什么物质对磁场的传导起到重要作用？（ ） A. 金属 B. 绝缘体 C. 空气 D. 铁磁材料 2. 下列哪种电器不是利用磁场工作的？（ ） A. 电动机 B. 发电机 C. 变压器 D. 电灯泡 3. 正弦交流电压加在定值电阻两端，以下说法正确的是（ ） A. A：该交流电压的有效值为 B. B：该交流电压的最大值为 C. C：该交流电压的频率为 D. D：通过电阻的电流方向每秒钟改变50次 4. 感应电流的方向可以通过什么来判断（ ） A. 左手定则 B. 右手定则 C. 右手螺旋定则 D. 安培定则 5. 当一通电导线平行于磁场放置时，导线上的电流产生的磁场方向是（ ） A. 与原磁场方向相同 B. 与原磁场方向相反 C. 与原磁场方向垂直 D. 不能确定 6. 磁场强度和磁场中某点的磁感应强度（ ） A. 成正比 B. 成反比 C. 相等 D. 无关 7. 通电螺线管中有如图所示方向的电流，其中各小磁针N极所指方向向左的是（ ） A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 8. 在匀强磁场中，通过与磁感线垂直的面积为2cm2截面的磁通为5×1则该匀强磁场的磁感应强度为（ ） A. 10T B. 5T C. 2.5T D. 1T 9. 安培力的方向由哪个定则确定（ ） A. 右手螺旋定则 B. 左手定则 C. 右手定则 D. 库仑定则 10. 如图所示，由于条形磁铁的运动，金属环中产生了图示的感应电流，则以下可能的情况是（ ） A. 正在插入金属环的磁铁左端是S极 B. 正在插入金属环的磁铁左端是N极 C. 正在拔出金属环的磁铁左端是N极 D. 以上都不对 11. 电磁感应定律是描述磁场中感应电动势产生的规律，以下哪种描述是电磁感应定律的正确表述？（ ） A. 根据电流的方向，感应电动势的方向符合楞次定律 B. 闭合回路中的导体中出现电流，符合电磁感应定律 C. 磁场强度的变化引起感应电流产生，符合电磁感应定律 D. 磁感线相互穿越导体产生感应电动势，符合电磁感应定律 12. 一个长度为l的导线以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中垂直运动。导线两端的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（ ） A. 导线的长度l B. 磁场强度B C. 导线的速度v D. 磁场的方向 13. 楞次定律中，“阻碍”的含义是指（ ） A. 阻止磁通量的变化 B. 使得磁通量保持不变 C. 使得磁通量增加 D. 使得磁通量减少 14. 如图所示，直线电流与通电线圈同在纸面内，通电线圈所受的电磁力合力方向为（ ） A. 静止 B. 向下受力 C. 向左运动 D. 向右运动 15. 当开关接通或断开的瞬间，电路中可能出现的现象是（ ） A. 电流立即达到稳定值 B. 电路中的灯泡立即亮起来 C. 电路中的灯泡可能闪亮一下 D. 电路中不会出现任何变化 16. 自感电动势的作用是（ ） A. 阻止电流变化 B. 阻止电流通过 C. 增大电流值 D. 减小电流值 17. 匝数为110、面积为的矩形线圈，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以的角速度匀速转动，产生正弦交变电流。如图所示，在理想变压器的输入端加上该交变电流，额定电压为10V的小灯泡L正常发光。不计线圈与导线的电阻。下列说法正确的是（ ） A. 该交变电流的电压最大值为220V B. 该交变电流的频率为100Hz C. 理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1 D. 将滑动变阻器的滑片向d端移动，小灯泡变暗 18. 消除剩磁的方法是（ ） A. 改变媒介 B. 适当增加反磁场 C. 减少材料长度 D. 减小材料横截面积 19. 铁磁性物质磁化后，其磁化曲线特点是（ ） A. 上升段较陡，下降段较缓 B. 上升段较缓，下降段较陡 C. 上升段和下降段都较陡 D. 上升段和下降段都较缓 20. 空气、铜、铁分别属于（ ） A. 顺磁物质、反磁物质、铁磁物质 B. 顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质 C. 顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质 D. 以上都不对 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁场的方向是由南极指向北极。（ ） 22. 磁感应线是用来表示磁场方向和强度的虚拟线条。（ ） 23. 左手定则∶伸开左手，拇指与其余四指垂直且都在一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电动势（感应电流）的方向。（ ） 24. 交流铁心线圈中，变化的电流会产生恒定磁场。 （ ） 25. 电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。（ ） 26. 当直导体以速度v在均匀磁场中切割磁感线时，感应电动势的大小仅与速度v有关，与磁感线密度无关。（ ） 27. 互感电动势方向的判断:运用欧姆定律。（ ） 28. 为了应用法拉第电磁感应定律，改变磁感应强度时只需改变磁铁的大小并保持位置不变。 （ ） 29. 在一个电感元件中，电流的变化速率越大，产生的反向电动势越小。（ ） 30. 变压器的空载损耗主要是铁芯中的损耗，损耗的主要原因是磁滞和涡流。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 请简要解释什么是线性电感，列举其在电路中的一个应用场景。并画出其示意图 32. 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图甲所示。发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω。已知感应电动势的最大值Emax＝nωΦmax，其中Φmax为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求：串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。 33. 在一个B 为0.01T 的匀强磁场中，放一个横截面积为0.001 的线圈，其匝数为500匝。在0.1s 内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动化冲压生产线采用电磁感应装置检测滑块的运动速度。检测装置由长度为 0.25 m 的金属导体棒 AB、平行导轨和电阻组成，导体棒在水平导轨上向右做切割磁感线运动，导轨所在平面内的磁场方向垂直纸面向里。导体棒运动 1.0 s，向右移动 1.2 m，磁感应强度为 0.80 T，检测回路的总电阻为 3.0 Ω。导体棒在运动过程中始终垂直于运动方向，且导体棒、导轨的电阻均已计入回路总电阻。（1）计算 1.0 s 内回路磁通量的变化量、感应电动势和感应电流。（2）判断导体棒 AB 中感应电流的方向，并说明导体棒所受安培力的方向。（3）若生产线提高运行速度，导体棒在 1.0 s 内向右移动 1.8 m，其他条件不变，计算此时的感应电动势和感应电流，并说明提高检测信号强度还可采取的一项措施。 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 $ 广西壮族自治区（对口招生）装备制造类 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 电磁基础——磁场、安培定则与电磁感应定律 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20小题，每题3分，共60分） 1. 在磁路中，什么物质对磁场的传导起到重要作用？（ ） A. 金属 B. 绝缘体 C. 空气 D. 铁磁材料 【答案】D 【解析】铁磁材料对磁场有很好的传导性，是磁路中重要的材料之一。 2. 下列哪种电器不是利用磁场工作的？（ ） A. 电动机 B. 发电机 C. 变压器 D. 电灯泡 【答案】D 【解析】电动机利用通电导体在磁场中受力而工作，发电机利用电磁感应现象发电，变压器利用电磁感应实现电压变换，均与磁场有关。电灯泡主要利用电流的热效应和光效应发光，不是利用磁场工作的电器，因此选D。 3. 正弦交流电压加在定值电阻两端，以下说法正确的是（ ） A. A：该交流电压的有效值为 B. B：该交流电压的最大值为 C. C：该交流电压的频率为 D. D：通过电阻的电流方向每秒钟改变50次 【答案】A 4. 感应电流的方向可以通过什么来判断（ ） A. 左手定则 B. 右手定则 C. 右手螺旋定则 D. 安培定则 【答案】B 【解析】感应电流的方向可以通过右手定则来判断。右手定则指出，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 5. 当一通电导线平行于磁场放置时，导线上的电流产生的磁场方向是（ ） A. 与原磁场方向相同 B. 与原磁场方向相反 C. 与原磁场方向垂直 D. 不能确定 【答案】D 【解析】当一通电导线平行于磁场放置时，由于导线与磁场无相互作用，导线上的电流不会产生额外的磁场，因此不能确定其方向。 6. 磁场强度和磁场中某点的磁感应强度（ ） A. 成正比 B. 成反比 C. 相等 D. 无关 【答案】A 【解析】在同一介质中，磁感应强度B与磁场强度H满足B=μH，其中μ为介质的磁导率。当介质和条件一定时，μ为常量，因此磁感应强度与磁场强度成正比，选A。 7. 通电螺线管中有如图所示方向的电流，其中各小磁针N极所指方向向左的是（ ） A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 【答案】B 8. 在匀强磁场中，通过与磁感线垂直的面积为2cm2截面的磁通为5×1则该匀强磁场的磁感应强度为（ ） A. 10T B. 5T C. 2.5T D. 1T 【答案】C 【解析】磁通量公式为Φ=BS，因为截面与磁感线垂直，所以磁通量为Φ=BS。2 cm2=2×10^-4 ，因此B=Φ/S=(5×10^-4)/(2×10^-4)=2.5 T，选C。 9. 安培力的方向由哪个定则确定（ ） A. 右手螺旋定则 B. 左手定则 C. 右手定则 D. 库仑定则 【答案】B 【解析】安培力的方向由左手定则确定，而右手螺旋定则用于判断通电螺线管周围的磁场方向。 10. 如图所示，由于条形磁铁的运动，金属环中产生了图示的感应电流，则以下可能的情况是（ ） A. 正在插入金属环的磁铁左端是S极 B. 正在插入金属环的磁铁左端是N极 C. 正在拔出金属环的磁铁左端是N极 D. 以上都不对 【答案】B 【解析】根据楞次定律可以确定感应电动势的方向。定律指出：闭合电路中产生的 感应电流，它所产生的磁场总是阻碍原电路中磁通的变化。根据右手定则，图中线圈所产生的磁场方向向左，则原磁场方向向右 11. 电磁感应定律是描述磁场中感应电动势产生的规律，以下哪种描述是电磁感应定律的正确表述？（ ） A. 根据电流的方向，感应电动势的方向符合楞次定律 B. 闭合回路中的导体中出现电流，符合电磁感应定律 C. 磁场强度的变化引起感应电流产生，符合电磁感应定律 D. 磁感线相互穿越导体产生感应电动势，符合电磁感应定律 【答案】C 【解析】电磁感应定律指的是磁场强度的变化引起感应电流的产生。 12. 一个长度为l的导线以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中垂直运动。导线两端的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（ ） A. 导线的长度l B. 磁场强度B C. 导线的速度v D. 磁场的方向 【答案】D 【解析】感应电动势的大小与导线运动时磁场的强度、导线长度以及导线速度有关，而与磁场的具体方向无关。 13. 楞次定律中，“阻碍”的含义是指（ ） A. 阻止磁通量的变化 B. 使得磁通量保持不变 C. 使得磁通量增加 D. 使得磁通量减少 【答案】A 【解析】楞次定律中的“阻碍”是指感应电流的效果总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻止其变化。 14. 如图所示，直线电流与通电线圈同在纸面内，通电线圈所受的电磁力合力方向为（ ） A. 静止 B. 向下受力 C. 向左运动 D. 向右运动 【答案】D 15. 当开关接通或断开的瞬间，电路中可能出现的现象是（ ） A. 电流立即达到稳定值 B. 电路中的灯泡立即亮起来 C. 电路中的灯泡可能闪亮一下 D. 电路中不会出现任何变化 【答案】C 【解析】当开关接通或断开的瞬间，由于电路中电感的存在，会产生自感现象，导致电流不能立即达到稳定值，灯泡可能会闪亮一下。 16. 自感电动势的作用是（ ） A. 阻止电流变化 B. 阻止电流通过 C. 增大电流值 D. 减小电流值 【答案】A 【解析】自感电动势的作用是阻碍电路中电流的变化，但并不是阻止电流变化或阻止电流通过。 17. 匝数为110、面积为的矩形线圈，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以的角速度匀速转动，产生正弦交变电流。如图所示，在理想变压器的输入端加上该交变电流，额定电压为10V的小灯泡L正常发光。不计线圈与导线的电阻。下列说法正确的是（ ） A. 该交变电流的电压最大值为220V B. 该交变电流的频率为100Hz C. 理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1 D. 将滑动变阻器的滑片向d端移动，小灯泡变暗 【答案】C 18. 消除剩磁的方法是（ ） A. 改变媒介 B. 适当增加反磁场 C. 减少材料长度 D. 减小材料横截面积 【答案】B 【解析】消除剩磁通常是在材料中施加逐渐减小的交变反磁场，使磁畴的取向逐渐趋于无序，从而减小并消除剩磁。因此应适当增加反磁场，选B。 19. 铁磁性物质磁化后，其磁化曲线特点是（ ） A. 上升段较陡，下降段较缓 B. 上升段较缓，下降段较陡 C. 上升段和下降段都较陡 D. 上升段和下降段都较缓 【答案】A 【解析】铁磁性物质磁化后，其磁化曲线特点是上升段较陡（表示容易磁化），下降段较缓（表示不易退磁）。 20. 空气、铜、铁分别属于（ ） A. 顺磁物质、反磁物质、铁磁物质 B. 顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质 C. 顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质 D. 以上都不对 【答案】A 【解析】空气通常表现为顺磁性，铜属于反磁性物质，铁属于铁磁性物质，因此三者依次为顺磁物质、反磁物质、铁磁物质，选A。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁场的方向是由南极指向北极。（ ） 【答案】错误 【解析】错误。磁场的方向是由北极指向南极。 22. 磁感应线是用来表示磁场方向和强度的虚拟线条。（ ） 【答案】正确 【解析】正确。磁感线是用来描述磁场的方向，其密度（即单位面积内磁感线的数量）表示磁场的强度。磁感线是从N极出发，指向S极。 23. 左手定则∶伸开左手，拇指与其余四指垂直且都在一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电动势（感应电流）的方向。（ ） 【答案】错误 【解析】题干所述用左手定则判断感应电流方向是错误的。判断感应电流方向应使用右手定则或楞次定律；左手定则用于判断通电导体在磁场中所受安培力的方向，因此该判断题应选错误。 24. 交流铁心线圈中，变化的电流会产生恒定磁场。 （ ） 【答案】正确 【解析】交流铁心线圈中，变化的电流会产生交变磁场。 25. 电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。（ ） 【答案】正确 26. 当直导体以速度v在均匀磁场中切割磁感线时，感应电动势的大小仅与速度v有关，与磁感线密度无关。（ ） 【答案】错误 【解析】：感应电动势的大小与速度v和磁感线密度有关。 27. 互感电动势方向的判断:运用欧姆定律。（ ） 【答案】错误 【解析】互感电动势的方向应依据楞次定律判断，即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化。欧姆定律用于计算电流与电压、电阻之间的关系，不能用于判断互感电动势的方向，因此该判断题应选错误。 28. 为了应用法拉第电磁感应定律，改变磁感应强度时只需改变磁铁的大小并保持位置不变。 （ ） 【答案】错误 【解析】法拉第电磁感应定律指出感应电动势大小与磁通量的变化有关，所以需要改变磁铁的位置而非大小。 29. 在一个电感元件中，电流的变化速率越大，产生的反向电动势越小。（ ） 【答案】错误 【解析】根据自感定律，电流的变化速率越大，产生的反向电动势也就越大。 30. 变压器的空载损耗主要是铁芯中的损耗，损耗的主要原因是磁滞和涡流。（ ） 【答案】正确 【解析】变压器空载时，副边没有负载电流，基本没有输出功率，但铁芯仍在交变磁场中反复磁化，会产生磁滞损耗和涡流损耗。因此空载损耗主要是铁芯损耗，其主要原因是磁滞和涡流，判断为正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 请简要解释什么是线性电感，列举其在电路中的一个应用场景。并画出其示意图 【答案】线性电感是指其电感值随着电流或磁通量的变化而线性变化的电感元件。通常用于需要电感值随外部条件变化的电路中，例如传感器、调节电源、和信号处理中。 32. 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图甲所示。发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω。已知感应电动势的最大值Emax＝nωΦmax，其中Φmax为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求：串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。 【答案】1.4 A 【解析】从Φ－t图线看出Φmax＝1.0×1Wb，T＝3.14×1s。，已知感应电动势的最大值＝nωΦmax，又ω＝。（1分）故电路中电流最大值＝＝＝A＝2 A交流电流表读数是交变电流的有效值，即I＝＝1.4 A。 33. 在一个B 为0.01T 的匀强磁场中，放一个横截面积为0.001 的线圈，其匝数为500匝。在0.1s 内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。 【答案】0.05V 【解析】当线圈平面平行于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量φ=0，当线圈平面垂直于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量为Ф2=BS =1*1（Wb） 在0.1s内穿过线圈磁通量的改变量ΔФ=Ф2-Ф1 =1*1（Wb） 由法拉第电磁感应定律，得E=N 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动化冲压生产线采用电磁感应装置检测滑块的运动速度。检测装置由长度为 0.25 m 的金属导体棒 AB、平行导轨和电阻组成，导体棒在水平导轨上向右做切割磁感线运动，导轨所在平面内的磁场方向垂直纸面向里。导体棒运动 1.0 s，向右移动 1.2 m，磁感应强度为 0.80 T，检测回路的总电阻为 3.0 Ω。导体棒在运动过程中始终垂直于运动方向，且导体棒、导轨的电阻均已计入回路总电阻。（1）计算 1.0 s 内回路磁通量的变化量、感应电动势和感应电流。（2）判断导体棒 AB 中感应电流的方向，并说明导体棒所受安培力的方向。（3）若生产线提高运行速度，导体棒在 1.0 s 内向右移动 1.8 m，其他条件不变，计算此时的感应电动势和感应电流，并说明提高检测信号强度还可采取的一项措施。 【答案】（1）导体棒扫过的面积为\[\Delta S=Lv=0.25\times1.2=0.30\ \mathrm{m2}\]磁通量变化量为\[\DeltaΦ=B\Delta S=0.80\times0.30=0.24\ \mathrm{Wb}\]感应电动势为\[E=\frac{\DeltaΦ}{\Delta t}=\frac{0.24}{1.0}=0.24\ \mathrm{V}\]感应电流为\[I=\frac{E}{R}=\frac{0.24}{3.0}=0.08\ \mathrm{A}\]（2）导体棒 AB 中的感应电流由 B 流向 A。根据左手定则或楞次定律，导体棒所受安培力方向向左，与导体棒的运动方向相反。（3）导体棒扫过的面积为\[\Delta S'=0.25\times1.8=0.45\ \mathrm{m2}\]磁通量变化量为\[\DeltaΦ'=0.80\times0.45=0.36\ \mathrm{Wb}\]感应电动势为\[E'=\frac{0.36}{1.0}=0.36\ \mathrm{V}\]感应电流为\[I'=\frac{0.36}{3.0}=0.12\ \mathrm{A}\]提高磁感应强度或增大有效导体长度，也可增强检测信号；同时应注意检查导体和电阻的发热情况。 【解析】（1）先由导体棒扫过的面积求磁通量变化量，再用法拉第电磁感应定律求电动势，最后依据欧姆定律求电流。（2）导体棒向右运动且磁场垂直纸面向里，正电荷受力方向指向 A 端，因此电流由 B 流向 A；安培力应阻碍导体棒运动。（3）感应电动势与导体棒速度成正比。位移增大后，电动势由 0.24 V 增至 0.36 V，电流由 0.08 A 增至 0.12 A；增强磁场或增大有效长度均可提高输出。 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 $