第8卷 磁场与磁路——磁场基本物理量、安培定则与磁路 湖南省（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖南省（对口招生）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第3版） 磁场与磁路——磁场基本物理量、安培定则与磁路 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. 有关磁体的说法，正确的是（ ） A. 一个磁体只有一个磁极 B. 一个磁体可以有多个磁极 C. 磁场是由磁体产生的 D. 磁体之间的相互吸引与排斥是通过磁场媒介传递的 2. 磁感应强度的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 亨利每米 3. U型铁磁材料和电路的连接如下图所示，开关S闭合时，小磁针将（ ） A. 小磁针顺时针转动 B. 小磁针N极垂直纸面向外转动 C. 小磁针逆时针转动 D. 静止不动 4. 下列说法正确的是（ ） A. 一段通电导体，在磁场某处受到的力大，该处的磁感应强度就大 B. 磁感线密处的磁感应强度大 C. 通电导体在磁场中受到的力为零，则磁感应强度一定为零 D. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，放入一面积为A 的线圈，通过线圈的磁通量一定为 5. 通有电流的直导线周围磁感线的形状是（ ） A. 以导线为中心的同心圆 B. 以导线为边界的平行直线 C. 沿导线方向分布的放射直线 D. 垂直导线分布的平行直线 6. 相同形状和尺寸的铜环和木环，同时以相同速度分别水平移入方向为竖直的同一磁场中时，则两环中的磁通量（ ） A. 铜环大 B. 木环大 C. 一样大 D. 无法比较 7. 如图所示，闭合的铜环用细丝悬挂，当开关S闭合的瞬间，铜环的运动情况是（ ） A. 向右运动 B. 向左运动 C. 向上运动 D. 向外运动 8. 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. H与B的方向相同，大小不相等。 B. 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 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 9. 磁感应强度B的定义式的一般表达式是（ ） A. B. C. D. 10. 如图所示，环形电流方向由左向右，且，则圆环中心O处的磁场是（ ） A. 磁感应强度最大，方向是垂直纸面向里 B. 磁感应强度最大，方向是垂直纸面向外 C. 为零 D. 磁感应强度不为零，方向是垂直纸面向里 11. 以下是磁导率单位的是（ ） A. 亨/米 B. 安/米 C. 特斯拉/米 D. 韦伯/米 12. 关于铁磁物质相对磁导率的说法，正确的是（ ） A. 且是常数 B. 且是常数 C. 且是常数 D. 但不是常数 13. 磁通量的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 牛顿每安培米 14. 如图所示，为产生图示方向的感应电流，导体MN的移动方向是（ ） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 15. 均匀磁路中，线圈匝数为N、通过的电流为I时，产生的磁动势可表示为（ ） A. NI B. BIS C. μNI D. N除以I 16. 当一个闭合磁路中存在空气间隙时，该磁路的磁阻将如何变化？（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 变化不确定 17. 如图所示，在磁场中有通电导体ab受磁场力，想知道ab中电流流向，则应用（ ） A. 右手定则 B. 左手定则 C. 楞次定律 D. 右手执导线定则 18. 磁阻的单位是（ ） A. 1/H B. H C. A D. H/m 19. 有一环状铁心线圈，流过的电流为10A，要使磁动势达到3000A，线圈的匝数为（ ） A. 100 B. 1000 C. 300 D. 3000 20. 铁磁物质必须满足如下条件（ ） A. 略大于1 B. 略小于1 C. D. 大于1 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁铁的两个极是指磁铁的电荷。 （ ） 22. 磁感线上的箭头所指方向就是磁场的方向。（ ） 23. 线圈中放置一根磁棒会使线圈中磁场大大增强。（ ） 24. 磁感应线的密度与磁场的强度成反比。 （ ） 25. 图中显示曲线可得，铸铁的导磁性能比硅钢片要好得多。（ ） 26. 磁感应强度越大，表示该区域的磁场越弱。 （ ） 27. 磁路中气隙加大时磁阻加大，产生同样的磁通就需要较大的磁动势。（ ） 28. 适合于制成永久磁铁的铁磁性物质是硬磁性物质。（ ） 29. 铁磁性物质根据其磁化特性可以分为软磁性和软磁性两类。（ ） 30. 铁心内部环流称为涡流，涡流所消耗的电功率，称为涡流损耗。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 一个通以2A电流的空心环形螺线管线圈，平均周长为30cm，横截面积为，匝数N=1000，求管内的磁通。 32. 有一根金属导线，长0.4m，质量为0.01kg，用两根柔软的细线悬在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，如图所示。问金属导线中的电流为多大，流向如何才能抵消悬线中的张力？ 33. 尝试描述磁路与电路的对应关系。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某电磁执行器采用环形铁芯和线圈组成磁路。铁芯平均磁路长度为 ，截面积为 ，相对磁导率为 。线圈匝数为 匝，工作电流为 ，铁芯中设置长度为 的空气隙。取真空磁导率 ，铁芯材料的饱和磁感应强度约为 。（1）计算线圈产生的磁动势、铁芯磁阻、空气隙磁阻、磁路总磁阻、磁通及空气隙处的磁感应强度。（2）若忽略空气隙，计算磁通和铁芯中的磁感应强度，并判断铁芯是否可能进入磁饱和状态。（3）从磁路设计和铁磁性材料选择两个方面，提出减小磁饱和及磁滞影响的改进措施。 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 $ 湖南省（对口招生）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第3版） 磁场与磁路——磁场基本物理量、安培定则与磁路 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. 有关磁体的说法，正确的是（ ） A. 一个磁体只有一个磁极 B. 一个磁体可以有多个磁极 C. 磁场是由磁体产生的 D. 磁体之间的相互吸引与排斥是通过磁场媒介传递的 【答案】D 【解析】磁体通常具有两个磁极，不能单独存在一个磁极，故A错误；一个磁体可以具有多个磁极的说法不符合本题所涉及的通常磁体模型，故B错误；磁场不仅可以由磁体产生，也可以由电流等产生，故C错误。磁体之间的相互作用力是通过磁场传递的，故D正确。 2. 磁感应强度的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 亨利每米 【答案】A 【解析】磁感应强度的国际单位是特斯拉，符号为T。韦伯是磁通量单位，安培每米是磁场强度单位，亨利每米是磁导率单位。 3. U型铁磁材料和电路的连接如下图所示，开关S闭合时，小磁针将（ ） A. 小磁针顺时针转动 B. 小磁针N极垂直纸面向外转动 C. 小磁针逆时针转动 D. 静止不动 【答案】D 4. 下列说法正确的是（ ） A. 一段通电导体，在磁场某处受到的力大，该处的磁感应强度就大 B. 磁感线密处的磁感应强度大 C. 通电导体在磁场中受到的力为零，则磁感应强度一定为零 D. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，放入一面积为A 的线圈，通过线圈的磁通量一定为 【答案】B 【解析】磁感应强度B的大小不能仅由通电导体受力大小判断，导体中的电流、有效长度以及导体与磁场的夹角都会影响安培力，故A错误。磁感线越密，表示磁场越强，磁感应强度越大，故B正确。通电导体受力为零，可能是导体与磁场平行或电流为零，并不能说明B一定为零，故C错误。线圈的磁通量为Φ=BAcosθ，取决于线圈面积、磁感应强度及线圈平面法线与磁场的夹角，不一定为某一固定值，故D错误。 5. 通有电流的直导线周围磁感线的形状是（ ） A. 以导线为中心的同心圆 B. 以导线为边界的平行直线 C. 沿导线方向分布的放射直线 D. 垂直导线分布的平行直线 【答案】A 【解析】通电直导线周围的磁场方向处处与以导线为中心的圆周相切，因此磁感线是以导线为中心的同心圆。磁感线并不是沿导线方向或呈放射状分布。 6. 相同形状和尺寸的铜环和木环，同时以相同速度分别水平移入方向为竖直的同一磁场中时，则两环中的磁通量（ ） A. 铜环大 B. 木环大 C. 一样大 D. 无法比较 【答案】C 【解析】磁通量由Φ=BS cosθ决定。在两环形状、尺寸、位置和运动状态相同，且处于同一磁场中的条件下，磁通量主要由磁场、环的有效面积及夹角决定，与环的材料无关。因此铜环和木环中的磁通量一样大，选C。 7. 如图所示，闭合的铜环用细丝悬挂，当开关S闭合的瞬间，铜环的运动情况是（ ） A. 向右运动 B. 向左运动 C. 向上运动 D. 向外运动 【答案】A 8. 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. H与B的方向相同，大小不相等。 B. 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 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】B 【解析】在线性各向同性介质中，B=μH，B与H方向相同，但大小通常不相等。H主要由自由电流和磁路结构决定，体现磁场的激励；B是介质在H作用下产生的磁响应，受介质磁导率影响。因此选项B把B和H的物理含义及其与介质的关系说反了，是错误说法；C、D正确。 9. 磁感应强度B的定义式的一般表达式是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】通电直导体在磁场中受到的安培力为F=BILsinθ，因此磁感应强度的一般定义式为B=F/(ILsinθ)，其中θ为电流方向与磁场方向的夹角。故选D。选项A是介质中的本构关系，选项B只适用于磁场与面积法线同向且磁场均匀的特定情况，选项C遗漏了夹角因素。 10. 如图所示，环形电流方向由左向右，且，则圆环中心O处的磁场是（ ） A. 磁感应强度最大，方向是垂直纸面向里 B. 磁感应强度最大，方向是垂直纸面向外 C. 为零 D. 磁感应强度不为零，方向是垂直纸面向里 【答案】C 11. 以下是磁导率单位的是（ ） A. 亨/米 B. 安/米 C. 特斯拉/米 D. 韦伯/米 【答案】A 【解析】由B=μH可知，磁导率μ的单位为T·m/A，也等价于Wb/(A·m)，即H/m（亨每米）。因此选A。A/m是磁场强度H的单位，T/m和Wb/m不是磁导率的单位。 12. 关于铁磁物质相对磁导率的说法，正确的是（ ） A. 且是常数 B. 且是常数 C. 且是常数 D. 但不是常数 【答案】D 【解析】铁磁物质（如铁、钴、镍及其合金等）的磁性特点是在外磁场作用下，能产生很强的附加磁场。其相对磁导率远大于。 并且，铁磁物质的相对磁导率不是一个常数。它会随着外磁场的强度变化而变化，还与铁磁物质的磁化历史（磁滞现象）有关。 13. 磁通量的国际单位是（ ） A. 特斯拉 B. 韦伯 C. 安培每米 D. 牛顿每安培米 【答案】B 【解析】磁通量的国际单位是韦伯，符号为Wb。特斯拉是磁感应强度单位，安培每米是磁场强度单位，牛顿每安培米用于表示磁感应强度的等效单位。 14. 如图所示，为产生图示方向的感应电流，导体MN的移动方向是（ ） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 【答案】D 15. 均匀磁路中，线圈匝数为N、通过的电流为I时，产生的磁动势可表示为（ ） A. NI B. BIS C. μNI D. N除以I 【答案】A 【解析】磁动势由线圈匝数和电流共同决定，计算公式为磁动势等于NI，单位为安匝。BIS表示与磁场能量相关的量，μNI不是磁动势的基本表达式，N除以I也不符合磁动势定义。 16. 当一个闭合磁路中存在空气间隙时，该磁路的磁阻将如何变化？（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 变化不确定 【答案】A 【解析】阻增加意味着磁路的阻力增加，使得磁通量的流动受阻。 17. 如图所示，在磁场中有通电导体ab受磁场力，想知道ab中电流流向，则应用（ ） A. 右手定则 B. 左手定则 C. 楞次定律 D. 右手执导线定则 【答案】B 18. 磁阻的单位是（ ） A. 1/H B. H C. A D. H/m 【答案】A 【解析】磁阻定义为Rm=F/Φ，其中磁动势F的单位为A，磁通Φ的单位为Wb，所以磁阻单位为A/Wb。由于电感单位H=Wb/A，因此A/Wb=1/H。故选A。 19. 有一环状铁心线圈，流过的电流为10A，要使磁动势达到3000A，线圈的匝数为（ ） A. 100 B. 1000 C. 300 D. 3000 【答案】C 【解析】线圈产生的磁动势F=NI。已知F=3000 A，I=10 A，因此N=F/I=3000/10=300匝。故选C。 20. 铁磁物质必须满足如下条件（ ） A. 略大于1 B. 略小于1 C. D. 大于1 【答案】C 【解析】铁磁物质具有很强的导磁能力，其相对磁导率通常远大于1，即μr1。故选C。选项A、B分别接近顺磁性或抗磁性材料的特征；选项D中的μ是绝对磁导率，不能单独作为铁磁性的判据。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁铁的两个极是指磁铁的电荷。 （ ） 【答案】错误 【解析】磁铁的两个极是指磁铁的南北极，不涉及电荷的概念。 22. 磁感线上的箭头所指方向就是磁场的方向。（ ） 【答案】正确 【解析】磁感线是用来形象表示磁场分布的曲线。磁感线上任一点的切线方向表示该点磁场方向，曲线上的箭头表示磁场方向。因此，磁感线上的箭头所指方向就是磁场方向，题干说法正确。 23. 线圈中放置一根磁棒会使线圈中磁场大大增强。（ ） 【答案】正确 【解析】在线圈中放入铁磁性磁棒，相当于在线圈内加入高磁导率材料。铁磁材料的相对磁导率远大于1，在相同电流和匝数下，线圈产生的磁感应强度会明显增强。因此题干说法正确。 24. 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。 25. 图中显示曲线可得，铸铁的导磁性能比硅钢片要好得多。（ ） 【答案】错误 【解析】从曲线上可看出，在相同的磁场强度H下，硅钢片的B值最大,铸铁的B值最小，说明硅钢片的导磁性能比铸铁要好得多。 26. 磁感应强度越大，表示该区域的磁场越弱。 （ ） 【答案】错误 【解析】磁感应强度越大，表示该区域的磁场越强。 27. 磁路中气隙加大时磁阻加大，产生同样的磁通就需要较大的磁动势。（ ） 【答案】正确 【解析】当磁路中气隙增大时，磁路中的磁阻会增大，根据磁路欧姆定律可知，产生同样的磁通就需要较大的磁动势。故正确。 28. 适合于制成永久磁铁的铁磁性物质是硬磁性物质。（ ） 【答案】正确 【解析】合于制成永久磁铁的铁磁性材料是硬磁材料。 硬磁性物质之所以适合用于制造永久磁铁，是因为它们具有较高的矫顽力和剩余磁化强度，这意味着它们能够在没有外部磁场的情况下保持较强的磁性。这种特性使得硬磁性物质在各种应用中作为永久磁铁非常有效，例如在电动机、发电机和扬声器中。 29. 铁磁性物质根据其磁化特性可以分为软磁性和软磁性两类。（ ） 【答案】错误 【解析】应为铁磁性物质根据其磁化特性可以分为软磁性和硬磁性两类。 30. 铁心内部环流称为涡流，涡流所消耗的电功率，称为涡流损耗。（ ） 【答案】正确 【解析】铁心内部环流称为涡流，涡流所消耗的电功率，称为涡流损耗。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 一个通以2A电流的空心环形螺线管线圈，平均周长为30cm，横截面积为，匝数N=1000，求管内的磁通。 【答案】 【解析】磁动势， 磁路的磁阻 ， 则管内的磁通 。 32. 有一根金属导线，长0.4m，质量为0.01kg，用两根柔软的细线悬在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，如图所示。问金属导线中的电流为多大，流向如何才能抵消悬线中的张力？ 【答案】I≥0.5A，由左向右 【解析】根据平衡条件mg =BIL， 即有∶，解得I=0.5A 所以，I≥0.5A 即金属导线中的电流至少为0.5A，流向为由左向右，才能抵消悬线中的张力。 33. 尝试描述磁路与电路的对应关系。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某电磁执行器采用环形铁芯和线圈组成磁路。铁芯平均磁路长度为 ，截面积为 ，相对磁导率为 。线圈匝数为 匝，工作电流为 ，铁芯中设置长度为 的空气隙。取真空磁导率 ，铁芯材料的饱和磁感应强度约为 。（1）计算线圈产生的磁动势、铁芯磁阻、空气隙磁阻、磁路总磁阻、磁通及空气隙处的磁感应强度。（2）若忽略空气隙，计算磁通和铁芯中的磁感应强度，并判断铁芯是否可能进入磁饱和状态。（3）从磁路设计和铁磁性材料选择两个方面，提出减小磁饱和及磁滞影响的改进措施。 【答案】（1）磁动势为F=NI=500×0.80=400 A。 铁芯磁阻为4π×10^-7×1000×4.0×10^-4)≈7.96×105 A/Wb。 空气隙磁阻为Rg=lg/(μ0A)=1.0×10^-3/(4π×10^-7×4.0×10^-4)≈1.99×106 A/Wb。 磁路总磁阻为R=RFe+R_g≈2.79×106 A/Wb。 磁通为Φ=F/R=400/(2.79×106)≈1.44×10^-4 Wb。 空气隙处的磁感应强度为B=Φ/A=(1.44×10^-4)/(4.0×10^-4)≈0.36 T。 （2）忽略空气隙时，磁路总磁阻R≈≈7.96×105 A/Wb。 磁通为Φ=400/(7.96×105)≈5.03×10^-4 Wb。 铁芯中的磁感应强度为B=Φ/A=(5.03×10^-4)/(4.0×10^-4)≈1.26 T。 由于1.26 T大于铁芯材料的饱和磁感应强度约1.2 T，铁芯可能进入磁饱和状态。 （3）磁路设计方面，可适当增大铁芯截面积、合理设置空气隙、降低工作电流或在保持所需磁动势不变的条件下增加线圈匝数并相应降低电流，以减小磁饱和风险。材料选择方面，应选用饱和磁感应强度较高、矫顽力较小、剩磁较小且磁滞回线较窄的软磁材料，以减小磁滞影响。 【解析】磁动势F=NI=400 A。铁芯、气隙磁阻分别为7.96×105、1.99×106 A/Wb，总磁阻为2.79×106 A/Wb。故Φ≈1.44×10^-4 Wb，B≈0.36 T。忽略气隙时Φ≈5.03×10^-4 Wb，B≈1.26 T>1.2 T，铁芯可能饱和。改进：增大截面积、合理设置气隙、降低磁动势；选用高饱和磁感应强度、低矫顽力和低剩磁的软磁材料，减小磁滞影响。 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 $