第9卷 电磁感应——楞次定律、自感、互感与同名端 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） 电磁感应——楞次定律、自感、互感与同名端 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. 闭合线圈中磁通量增大时，感应电流产生的磁场方向应当（ ） A. 与原磁通变化方向相反 B. 与原磁场方向相同 C. 与线圈平面方向相同 D. 与感应电流方向相同 2. 直流电路中，线圈自感现象的主要原因是（ ） A. 线圈电阻发生周期变化 B. 线圈两端电压保持不变 C. 线圈匝数产生机械位移 D. 线圈中的电流发生变化 3. 如图所示，在一长直导线中通有电流I，线框abcd在纸面内向右平移，线框内（ ） A. 没有感应电流产生 B. 产生感应电流，方向是adcba C. 产生感应电流，方向是abcda D. 不能肯定 4. 当导体以恒定速度进入匀强磁场中时，导体两端的感应电动势大小（ ） A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 变化不定 5. 在一个自感电路中，如果电流变化率为0，感应出的电动势大小为（ ） A. 0 B. 与电流变化率无关 C. 无限大 D. 与电流大小无关 6. 直流发电机主磁通产生的感应电动势存在于______中（ ） A. 电枢绕组 B. 励磁绕组 C. 两种绕组 D. 以上都不对 7. 如图所示，相距为l，在足够长度的两条光滑平行导轨上，平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd，导轨的电阻不计，磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下，开始时，ab和cd都处于静止状态，现ab杆上作用一个水平方向的恒力F，下列说法中正确的是（ ） A. cd向左运动 B. cd向右运动 C. ab和cd均先做变加速运动，后作匀速运动 D. ab和cd均先做交加速运动，后作匀加速运动 8. 一个导体环中的磁通量每秒变化5韦伯，如果导体环的半径为2米，那么在环中感应的电动势大小为多少伏特（ ） A. 5V B. 10V C. 20V D. 40V 9. 一个导体以速率10 m/s在磁感应强度为0.5 T的磁场中运动，它的两端产生的感应电动势大小为多少（ ） A. 2 V B. 5 V C. 10 V D. 20 V 10. 在如图所示的直角坐标系中，矩形线圈两对边中点分别在y轴和z轴上。匀强磁场与y轴平行。线圈如何运动可产生感应电流（ ） A. 绕x轴旋转 B. 绕y轴旋转 C. 向x轴正向平移 D. 绕z轴旋转 11. 在电磁感应中，感应电流的方向与______的方向相反。（ ） A. 磁感线 B. 磁场 C. 电流 D. 导体运动方向 12. 下列哪个条件不是电磁感应定律的应用条件（ ） A. 磁通量的变化 B. 闭合回路的存在 C. 磁场强度的变化 D. 时间的变化 13. 楞次定律指出，感应电流的磁场总是（ ） A. 阻碍引起感应电流的磁通量 B. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C. 与引起感应电流的磁通量方向相同 D. 与引起感应电流的磁通量方向相反 14. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动， MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为（ ） A. c→a,3∶1 B. a→c,3∶1 C. a→c,1∶3 D. c→a,1∶3 15. 下列哪种情况不符合楞次定律的描述（ ） A. 导体切割磁感线产生的感应电流方向与原磁场方向相反。 B. 电流通过导体产生的磁场方向与右手握住导体时食指的指向一致。 C. 导体在磁场中运动时，感应电动势的方向与运动方向垂直。 D. 导体中感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 16. 自感现象是由电流在自身周围形成的什么引起的现象（ ） A. 电磁感应 B. 电阻 C. 磁场 D. 电荷 17. 如图所示，判断两个互感线圈的同名端，正确的是（ ） A. A 和 C 是同名端 B. A 和 D 是同名端 C. B 和 C 是同名端 D. A 和 B 是同名端 18. 电感器在电路图中的符号通常是（ ） A. -□- B. -⚪- C. -（）- D. -L- 19. 变压器两个绕组的同名端是指（ ） A. 电流流入时感应电势极性相同的端点 B. 电流流入时磁通方向相反的端点 C. 电压测量时数值大小相同的端点 D. 绕组连接时电阻数值相同的端点 20. 互感系数的单位是（ ） A. 法拉 B. 特斯拉 C. 欧姆 D. 亨利 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 切割磁感线时导体中产生的感应电动势与磁场的大小无关。（ ） 22. 一根导体棒在磁场中做切割磁感线运动，如果导体棒的长度增加一倍，其他条件不变，则感应电动势也增加一倍。（ ） 23. 感应电动势的产生需要有磁通量变化。（ ） 24. 右手定则常用于判断感应电流的方向和电磁场的方向。（ ） 25. 感应电流的磁通方向总是与引起感应电流的原磁通方向相反。（ ） 26. 当闭合线圈在磁场中转动，若开始时线圈平面与磁场方向垂直，在转动过程中，感应电流的方向每转过改变一次。（ ） 27. 自感和互感对电路性能的影响主要体现在电路的阻抗变化和能量损耗上。（ ） 28. 日光灯电路中的镇流器在日光灯启动过程中相当于一个自感系数很大的线圈。（ ） 29. 耦合系数k=0的两个线圈，互感M=0。（ ） 30. 互感现象中，两个线圈的互感系数与不相等。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 有人修理一台220V的变压器，在装变压器时，留下一个空隙。若接在220V的交流电源上，电流、磁感应强度、电感和发热情况如何？ 32. 如图所示，A、B、C三个线圈在铁心上的绕向，那么可以确定哪些端子为同名端。 33. 楞次定律内容是什么？ 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某开关电源的滤波变压器由两个互感线圈组成。线圈1的电感量为 \mathrm{H}线圈2的电感量为 耦合系数为 。两线圈端子分别为 A、B 和 a、b，经过直流脉冲试验，发现电流从 A 端流入并增大时，线圈2的 a 端电势高于 b 端。工作时，将 B 端与 a 端连接，电流由 0 增大到 用时 计算两线圈的互感系数 ，并求 B 端与 a 端连接时的等效电感量。(2)判断 B 端与 a 端的连接属于同名端串联还是异名端串联，并计算电流增大过程中线圈两端感应电动势的大小。(3)当电流达到 $$时，分别计算该串联线圈储存的磁场能量；若改为反向串联，磁场能量将如何变化？ 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） 电磁感应——楞次定律、自感、互感与同名端 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. 闭合线圈中磁通量增大时，感应电流产生的磁场方向应当（ ） A. 与原磁通变化方向相反 B. 与原磁场方向相同 C. 与线圈平面方向相同 D. 与感应电流方向相同 【答案】A 【解析】楞次定律指出，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，因此磁通量增大时，感应磁场方向与原磁场方向相反。 2. 直流电路中，线圈自感现象的主要原因是（ ） A. 线圈电阻发生周期变化 B. 线圈两端电压保持不变 C. 线圈匝数产生机械位移 D. 线圈中的电流发生变化 【答案】D 【解析】线圈中的电流发生变化时，线圈周围的磁场和自身磁通量随之变化，从而在线圈中产生阻碍电流变化的自感电动势。 3. 如图所示，在一长直导线中通有电流I，线框abcd在纸面内向右平移，线框内（ ） A. 没有感应电流产生 B. 产生感应电流，方向是adcba C. 产生感应电流，方向是abcda D. 不能肯定 【答案】B 4. 当导体以恒定速度进入匀强磁场中时，导体两端的感应电动势大小（ ） A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 变化不定 【答案】C 【解析】当导体以恒定速度进入匀强磁场中时，导体两端的感应电动势大小减小 5. 在一个自感电路中，如果电流变化率为0，感应出的电动势大小为（ ） A. 0 B. 与电流变化率无关 C. 无限大 D. 与电流大小无关 【答案】A 【解析】电流变化率为0时，感应电动势的大小为0。 6. 直流发电机主磁通产生的感应电动势存在于______中（ ） A. 电枢绕组 B. 励磁绕组 C. 两种绕组 D. 以上都不对 【答案】A 【解析】直流发电机的主磁通由励磁绕组产生，并切割电枢绕组中的导体，在电枢绕组中产生感应电动势。因此，感应电动势存在于电枢绕组中，选A。 7. 如图所示，相距为l，在足够长度的两条光滑平行导轨上，平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd，导轨的电阻不计，磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下，开始时，ab和cd都处于静止状态，现ab杆上作用一个水平方向的恒力F，下列说法中正确的是（ ） A. cd向左运动 B. cd向右运动 C. ab和cd均先做变加速运动，后作匀速运动 D. ab和cd均先做交加速运动，后作匀加速运动 【答案】B 【解析】ab棒在外力作用下开始向右加速运动，由于切割磁感线将产生感应电动势，从而在回路中产生感应电流，ab受到向左的安培力，cd受到水平向右的安培力，cd将向右做加速运动，cd棒也切割磁感线产生感应电动势，故A错误，B正确；开始时ab的加速度大于cd的加速度，随着两棒速度差值增大，回路中总的感应电动势增大，感应电流增大，两棒所受的安培力增大，ab的合力减小，cd的合力增大，则ab做加速度减小的加速运动，cd做加速度增大的加速运动，当两棒的加速度相等时它们一起做匀加速运动，故CD错误。故选B。 8. 一个导体环中的磁通量每秒变化5韦伯，如果导体环的半径为2米，那么在环中感应的电动势大小为多少伏特（ ） A. 5V B. 10V C. 20V D. 40V 【答案】A 【解析】根据法拉第电磁感应定律，单匝导体环中的感应电动势大小为e=|ΔΦ/Δt|。题给磁通量每秒变化5韦伯，即|ΔΦ/Δt|=5Wb/s，因此e=5V，选A。导体环半径在已知磁通量变化率的条件下不影响计算结果。 9. 一个导体以速率10 m/s在磁感应强度为0.5 T的磁场中运动，它的两端产生的感应电动势大小为多少（ ） A. 2 V B. 5 V C. 10 V D. 20 V 【答案】C 【解析】感应电动势大小等于磁场密度乘以运动速率，即0.5 * 10 = 5 V。 10. 在如图所示的直角坐标系中，矩形线圈两对边中点分别在y轴和z轴上。匀强磁场与y轴平行。线圈如何运动可产生感应电流（ ） A. 绕x轴旋转 B. 绕y轴旋转 C. 向x轴正向平移 D. 绕z轴旋转 【答案】D 【解析】当线圈绕x轴旋转，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故A错误；当线圈绕y轴旋转，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故B错误；当线圈绕z轴旋转，磁通量发生变化，穿过线圈的磁通量从无到有发生变化，有感应电流产生，故C正确；当线圈向x轴正向平移时，磁感线始终与线圈平行，磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故D错误.故选C 11. 在电磁感应中，感应电流的方向与______的方向相反。（ ） A. 磁感线 B. 磁场 C. 电流 D. 导体运动方向 【答案】B 【解析】感应电流的方向与产生它的磁场方向相反 12. 下列哪个条件不是电磁感应定律的应用条件（ ） A. 磁通量的变化 B. 闭合回路的存在 C. 磁场强度的变化 D. 时间的变化 【答案】C 【解析】电磁感应定律的应用条件包括磁通量的变化和闭合回路的存在，与磁场强度的变化无直接关系。 13. 楞次定律指出，感应电流的磁场总是（ ） A. 阻碍引起感应电流的磁通量 B. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C. 与引起感应电流的磁通量方向相同 D. 与引起感应电流的磁通量方向相反 【答案】B 【解析】楞次定律指出，感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。因此应选B。 14. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动， MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为（ ） A. c→a,3∶1 B. a→c,3∶1 C. a→c,1∶3 D. c→a,1∶3 【答案】C 【解析】金属杆垂直平动切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，判断金属杆切割磁感线产生的感应电流方向可用右手定则．由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为ac，由E＝Blv知，E1＝Blv，E2＝2Blv，则E1∶E2＝1∶3，故选C。 15. 下列哪种情况不符合楞次定律的描述（ ） A. 导体切割磁感线产生的感应电流方向与原磁场方向相反。 B. 电流通过导体产生的磁场方向与右手握住导体时食指的指向一致。 C. 导体在磁场中运动时，感应电动势的方向与运动方向垂直。 D. 导体中感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 【答案】D 【解析】楞次定律描述的是感应电流的方向与原磁场方向相反 16. 自感现象是由电流在自身周围形成的什么引起的现象（ ） A. 电磁感应 B. 电阻 C. 磁场 D. 电荷 【答案】C 【解析】自感现象是由电流在自身周围形成的磁场所引起的现象。 17. 如图所示，判断两个互感线圈的同名端，正确的是（ ） A. A 和 C 是同名端 B. A 和 D 是同名端 C. B 和 C 是同名端 D. A 和 B 是同名端 【答案】A 18. 电感器在电路图中的符号通常是（ ） A. -□- B. -⚪- C. -（）- D. -L- 【答案】D 【解析】“-L-”是电感器常见的符号表示，方便在电路中识别。 19. 变压器两个绕组的同名端是指（ ） A. 电流流入时感应电势极性相同的端点 B. 电流流入时磁通方向相反的端点 C. 电压测量时数值大小相同的端点 D. 绕组连接时电阻数值相同的端点 【答案】A 【解析】同名端是指两个绕组中电流分别从这些端点流入时，所产生的磁通方向相同，因而感应电势极性相同的端点。 20. 互感系数的单位是（ ） A. 法拉 B. 特斯拉 C. 欧姆 D. 亨利 【答案】D 【解析】互感系数M的单位与电感L相同，都是亨利，符号为H。因此应选B。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 切割磁感线时导体中产生的感应电动势与磁场的大小无关。（ ） 【答案】错误 【解析】切割磁感线时导体中产生的感应电动势与磁场的大小成正比。 22. 一根导体棒在磁场中做切割磁感线运动，如果导体棒的长度增加一倍，其他条件不变，则感应电动势也增加一倍。（ ） 【答案】正确 【解析】根据E=BLv，当B、v不变时，L增加一倍，E增加一倍。故表述正确。 23. 感应电动势的产生需要有磁通量变化。（ ） 【答案】正确 【解析】按照法拉第电磁感应定律，感应电动势产生的必要条件是磁通量发生变化。 24. 右手定则常用于判断感应电流的方向和电磁场的方向。（ ） 【答案】正确 【解析】右手定则常用于判断感应电流的方向和电磁场的方向。 25. 感应电流的磁通方向总是与引起感应电流的原磁通方向相反。（ ） 【答案】错误 【解析】根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通增加时，感应电流的磁通方向与原磁通方向相反，以阻碍其增加；当原磁通减少时，感应电流的磁通方向与原磁通方向相同，以阻碍其减少。所以感应电流的磁通方向不一定总是与引起感应电流的原磁通方向相反。故表述错误。 26. 当闭合线圈在磁场中转动，若开始时线圈平面与磁场方向垂直，在转动过程中，感应电流的方向每转过改变一次。（ ） 【答案】正确 【解析】当线圈平面转过时，穿过线圈的磁通量的变化方向改变，根据楞次定律，感应电流方向改变。故表述正确。 27. 自感和互感对电路性能的影响主要体现在电路的阻抗变化和能量损耗上。（ ） 【答案】正确 【解析】自感和互感对电路性能的影响主要体现在电路的阻抗变化和能量损耗上 28. 日光灯电路中的镇流器在日光灯启动过程中相当于一个自感系数很大的线圈。（ ） 【答案】正确 【解析】日光灯启动时，镇流器中的电流发生较大变化，线圈产生较大的自感电动势，以限制启动电流并在启动瞬间产生较高电压。因此，镇流器在启动过程中相当于一个自感系数较大的线圈，判断为正确。 29. 耦合系数k=0的两个线圈，互感M=0。（ ） 【答案】正确 【解析】k=0表示无磁通耦合，互感M=0，两线圈无互感作用。 30. 互感现象中，两个线圈的互感系数与不相等。（ ） 【答案】错误 【解析】理论上M，互感具有可逆性。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 有人修理一台220V的变压器，在装变压器时，留下一个空隙。若接在220V的交流电源上，电流、磁感应强度、电感和发热情况如何？ 【答案】将此变压器接在220V的交流电源上，可认为气隙的改变基本上不影响铁芯中的主磁通，即主磁通决定于外加电压、电源频率和绕组的匝数，而与磁阻无关。 由于主磁通的最大值不变，因此磁感应强度的最大值也不会改变。 根据磁路的欧姆定律可知，当气隙增大时，磁阻也将增大。 为了在铁芯中维持一定的主磁通，励磁电流将比无空隙时增加很多，线圈的发热也增大。 而线圈的电感与磁路的磁阻成反比，因此铁芯存在气隙时将使线圈的电感值减小。 【解析】变压器接在电压和频率一定的交流电源上时，根据变压器感应电动势公式，铁芯中主磁通的最大值主要由外加电压、频率和绕组匝数决定，气隙增大时主磁通近似不变。因此，在铁芯截面积不变的情况下，磁感应强度最大值基本不变。气隙增大将使磁路磁阻增大。由磁路关系Φ=NI/Rm可知，在维持近似相同主磁通时，励磁电流必须增大。励磁电流增大将使绕组铜耗和发热增加。由于电感量L与磁路磁阻Rm近似成反比，气隙增大后线圈电感减小。 32. 如图所示，A、B、C三个线圈在铁心上的绕向，那么可以确定哪些端子为同名端。 【答案】解：根据导线的绕向判断。绕线方向一致时，两个头端为同名端，两个尾端也是同名端，故可得1、3、6为同名端，2、4、5为同名端。 【解析】根据导线的绕向判断。绕线方向一致时，两个头端为同名端，两个尾端也是同名端，故可得1、3、6为同名端，2、4、5为同名端。 33. 楞次定律内容是什么？ 【答案】感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通的变化，或感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。 【解析】楞次定律的内容是：感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；也可表述为，感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。判断感应电流方向时，应依据这一规律确定其磁场方向。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某开关电源的滤波变压器由两个互感线圈组成。线圈1的电感量为 \mathrm{H}线圈2的电感量为 耦合系数为 。两线圈端子分别为 A、B 和 a、b，经过直流脉冲试验，发现电流从 A 端流入并增大时，线圈2的 a 端电势高于 b 端。工作时，将 B 端与 a 端连接，电流由 0 增大到 用时 计算两线圈的互感系数 ，并求 B 端与 a 端连接时的等效电感量。(2)判断 B 端与 a 端的连接属于同名端串联还是异名端串联，并计算电流增大过程中线圈两端感应电动势的大小。(3)当电流达到 $$时，分别计算该串联线圈储存的磁场能量；若改为反向串联，磁场能量将如何变化？ 【答案】（1）互感系数为\[M=k端与a端连接时为串联助磁，等效电感量为\[L=L1+L2+2M=0.20+0.45+2\times0.15=0.95\ \mathrm{H}\]试验表明A、a为同名端，因此B、a为异名端。将B、a相连时，电流分别流入两线圈的同名端，属于异名端串联、串联助磁。电流变化率为\[\frac{\Delta i}{\Delta t}=\frac{2.0-0}{10\times10-3}=200\ \mathrm{A/s}\]感应电动势大小为\[e=L\frac{\Delta i}{\Delta t}=0.95\times200=190\ \mathrm{V}\]助磁串联时，磁场能量为\[W=\frac{1}{2}Li2=\frac{1}{2}\times0.95\times(2.0)^2=1.90\ \mathrm{J}\]改为反向串联时，等效电感量为\[L'=L1+L2-2M=0.20+0.45-0.30=0.35\ \mathrm{H}\]磁场能量为\[W'=\frac{1}{2}L'i2=\frac{1}{2}\times0.35\times(2.0)^2=0.70\ \mathrm{J}\]因此，反向串联时磁场能量减少 【解析】由M=k0.15 H。试验表明A、a为同名端，B、a连接时为异名端串联、串联助磁，等效电感L=2M=0.95 H。电流变化率为2.0/(10 ms)=200 A/s，感应电动势e=L·di/dt=190 V。储能W=½Li2=1.90 J；反向串联时L′=2M=0.35 H，W′=0.70 J，减少1.20 J。 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 $