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

湖南省（对口招生）机电类 《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. 在一个匀强磁场中，一段导线的长度为l，电流为I。该导线在磁场中的受力大小与哪些因素有关？（ ） A. 电流强度I和导线长度l B. 磁场强度B和电流强度I C. 磁场强度B和导线长度l D. 电流强度I、导线长度l和磁场强度B的乘积 【答案】D 【解析】磁场中的导线受力与电流、导线长度和磁场强度的乘积成正比。 2. 用右手定则判断感应电流方向时，拇指所指的方向是（ ） A. 磁场的方向 B. 感应电流的方向 C. 导线运动的方向 D. 感应电动势的方向 【答案】B 【解析】在右手定则中，拇指所指的方向是感应电流的方向。 3. 相互绝缘的导体A、B、C、D、E、F如图放置，电流方向如图所示。则垂直纸面向里磁通量最大的是（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】D 4. 安培定则和左手定则的区别在于（ ） A. 安培定则用于判断电流方向，左手定则用于判断安培力方向 B. 安培定则用于判断磁场方向，左手定则用于判断安培力方向 C. 两者没有区别 D. 两者都是用来判断磁场方向的 【答案】B 【解析】安培定则用于判断磁场方向，而左手定则用于判断通电导线在磁场中所受安培力的方向。 5. 安培定则是用来判定（ ） A. 通电直导线周围磁场的方向 B. 通电螺线管磁场的方向 C. 磁场中某点的磁感应强度 D. 磁场中某点的磁通量 【答案】A 【解析】安培定则（也称为右手螺旋定则）是用来判定通电直导线周围磁场的方向的。当伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向电流的方向，这时四指所指的方向就是导线周围的磁场方向。 6. 磁通量的单位是（ ） A. 韦伯 B. 安培 C. 伏特 D. 亨利 【答案】A 【解析】磁通量的国际单位是韦伯，符号为Wb。安培是电流单位，伏特是电压单位，亨利是电感单位，因此应选A。 7. 如图所示一个电子做高速逆时针方向的圆周运动，则该电子运动产生磁场情况是（ ） A. 不产生磁场 B. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外 C. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里 D. 只在周围产生磁场 【答案】C 8. 左手定则可以判断通电导体在磁场中（ ） A. 受力大小 B. 受力方向 C. 运动方向 D. 运动速度 【答案】B 【解析】左手定则用于判断通电导体在磁场中所受安培力的方向。伸开左手，使磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指所指方向就是导体受力方向。因此应选B。 9. 如果一个螺线管内部通以电流，管中将存在一个（ ） A. 磁场 B. 电场 C. 电流 D. 电势差 【答案】A 【解析】螺线管内通电流时会产生磁场。 10. 两条导线互相垂直，但相隔一个小的距离，其中一条AB是固定的，另一条CD可以自由活动如图所示，当按图所示方向给两条导线通入电流，则导线CD将（ ） A. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB B. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB C. 顺时针方向转动，同时离开导线AB D. 逆时针方向转动，同时离开导线AB 【答案】B 【解析】解决该题的关键是要求学生想到：把导线CD放在导线AB形成的磁场中，再用安培定则和左手定则判断导线CD的活动情况。该题答案应选B。 11. 在一个变化的磁场中，一个线圈中感应出的电动势的大小取决于下列哪个因素？（ ） A. 线圈的长度 B. 磁场的方向 C. 线圈的颜色 D. 线圈的重量 【答案】B 【解析】B. 磁场的方向。感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，这又受到磁场方向变化的影响。 12. 一个闭合电路中的电动势是通过：（ ） A. 电流产生 B. 磁场产生 C. 电动机产生 D. 电动机的形状 【答案】A 【解析】A. 电流产生。电动势可以驱动电流在电路中流动，根据欧姆定律。 13. 关于电磁感应定律和楞次定律，下列说法正确的是（ ） A. A：两种定律均表明感应电动势方向与引起磁场变化的电流方向相同 B. B：两种定律均表明感应电动势大小与导体形状相关 C. C：两种定律均只适用于交流电路分析 D. D：两种定律均描述感应电动势产生的规律 【答案】D 【解析】电磁感应定律和楞次定律都描述了感应电动势产生的规律。 14. 如图所示，长度为L 的导体 AB 在磁感应强度为B 的均匀磁场中以O 为轴以速度 V匀速按逆时针转动，下列说法正确的是（ ） A. 导体AB 产生感应电动势且A 点电位高 B. 导体AB 产生感应电动势且B 点电位高 C. 导体 AB产生感应电动势为2BLV D. 导体AB 不产生感应电动势 【答案】D 15. 一根磁铁棒快速穿过一个固定的线圈，线圈中感应出的电动势的大小与下列哪个因素有关？（ ） A. 磁铁的形状 B. 磁铁的重量 C. 磁铁的速度 D. 磁铁的温度 【答案】C 【解析】C. 磁铁的速度。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化速率有关，因此与磁铁快速穿过线圈的速度有关。 16. 当直导体以速度v在均匀磁场中切割磁感线时，感应电动势的大小与哪些因素有关？（ ） A. 直导体长度和磁感线数量 B. 速度v和磁感线密度 C. 直导体形状和磁场强度 D. 磁感线方向和直导体形状 【答案】B 【解析】感应电动势大小由速度v和磁感线密度决定。 17. 如图所示，当匀强磁场中的矩形线框向右移动时，线框中的电流（ ） A. A：是顺时针的 B. B：是逆时针的 C. C：不存在 D. D：是恒定的 【答案】C 【解析】本题中部分同学容易犯的错误是按线框左侧或右侧的竖直边，根据右手定则判定出顺时针或逆时针，但未同时考虑这两边的作用是抵消的；或者直接根据磁通不变化确定出没有感应电流。因此选C。 18. 楞次定律是描述电磁感应产生感应电动势时的能量守恒原则，以下描述符合楞次定律的是？（ ） A. 感应电流产生的磁场方向和变化率均与原磁场相同 B. 产生的感应电动势的方向使感应电流的方向分布均匀 C. 出现变化磁场时感应电动势的方向使感应电流所产生的磁场引起的磁力方向相反 D. 产生的感应电动势的方向总是导致磁场和引起磁场变化的电流方向相反 【答案】D 【解析】楞次定律指出感应电动势的方向总是导致磁场和引起磁场变化的电流方向相反。 19. 电磁感应现象最重要的基础是（ ） A. 法拉第电磁感应定律 B. 洛伦兹力 C. 安培环路定律 D. 麦克斯韦方程组 【答案】A 【解析】正确选项为A。法拉第电磁感应定律描述了通过变化磁场时感应电动势产生的原理。 20. 一台单相变压器进行短路试验，在高压侧达到额定电流测得的损耗和在低压侧达到额定电流测得的损耗（ ） A. 不相等 B. 相等 C. 折算后相等 D. 基本相等 【答案】B 【解析】变压器短路试验时，外加电压较低，铁心中的磁通较小，铁心损耗可以忽略，测得的损耗主要是绕组的铜损耗。高压侧达到额定电流和低压侧达到额定电流时，绕组中的电流均为各自的额定电流，铜损耗均为额定铜损耗，因此两种情况下测得的损耗基本相等，应选B。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁场是由静止的电荷产生的。 （ ） 【答案】错误 【解析】磁场是由运动的电荷产生的，而不是静止的电荷。 22. 磁通经过的闭合路径称为磁路。它分为有分支磁路和无分支磁路。（ ） 【答案】正确 【解析】磁通经过的闭合路径称为磁路。按照磁路中磁通是否分支，磁路可分为有分支磁路和无分支磁路。因此该说法正确。 23. 当铁磁性材料进入磁场时，它内部的磁畴会重新排列，使得材料的磁化程度增强。（ ） 【答案】正确 【解析】正确。铁磁性材料有磁畴，当它们进入磁场后，原先方向杂乱的磁畴会趋于一致排列，从而使得材料的磁性增强。 24. 磁路中磁场的传播受到材料的影响。 （ ） 【答案】正确 【解析】磁路中磁场的传播受到磁导率和材料性质的影响。 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. 磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁铁外部，磁感线从S 极到N 极；在磁铁内部，磁感线从N 极 到S 极。（ ） 【答案】错误 【解析】磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁铁外部，磁感线从N 极到S 极；在磁铁内部，磁感线从S 极 到N 极. 27. 感应电动势的大小仅与直导体长度和磁感线数量有关。（ ） 【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，与直导体长度和磁感线数量无关。 28. 当AB 在匀强磁场中以速度v 向右或向左运动时要切割磁感线，造成穿过闭合电路的磁感线条数(磁通量φ)减少（ ） 【答案】错误 【解析】当AB 在匀强磁场中以速度v 向右或向左运动时要切割磁感线，造成穿过闭合电路的磁感线条数(磁通量φ)减少或增多。 29. 线圈本身的电流变化而在线圈内部产生电磁感应的现象，叫做自感现象。（ ） 【答案】正确 【解析】由于线圈自身电流发生变化，使线圈中的磁通量发生变化，从而在线圈自身产生感应电动势的现象，称为自感现象。因此该说法正确。 30. 磁滞是指磁性材料在磁化过程中，去磁后不能完全返回到去磁前的状态，这是由于其内部结构的不可逆变化造成的。（ ） 【答案】正确 【解析】正确。磁滞是铁磁性材料磁化的一种现象。去磁后，材料内部的磁畴不能完全恢复成未经磁化时的状态，这种现象表明材料具有历史依赖性，即过去受到的磁化作用影响了当前状态。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 什么是电磁感应?电磁感应的条件是什么?线圈中的磁通是否一定有感应电动势? 【答案】电磁感应是闭合回路的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势的现象；若回路闭合，还会产生感应电流。产生电磁感应的条件是穿过回路的磁通量发生变化，既可以是导体切割磁感线，也可以是磁场变化、回路面积变化或回路与磁场相对位置变化等引起。线圈中有磁通并不一定有感应电动势，只有穿过线圈的磁通量发生变化时才有感应电动势。 【解析】电磁感应的本质是穿过回路的磁通量发生变化，从而产生感应电动势。磁通量变化的原因可以是导体切割磁感线，也可以是磁场强弱变化、线圈面积变化或线圈与磁场的相对位置变化。导体回路闭合时，感应电动势会驱动感应电流；回路不闭合时通常只有感应电动势而无持续感应电流。线圈中存在磁通量不等于一定存在感应电动势，若磁通量保持不变，则没有由电磁感应产生的感应电动势。 32. 如图所示，说明极 A、B的名称并判断导体 C的受力方向。 【答案】磁极 A、B分别为 N、S;水平向左。 33. 铁磁材料可分为哪几类?它们的磁化曲线各有什么特点?各有什么用途? 【答案】铁磁材料通常分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三类。软磁材料容易磁化和退磁，矫顽力小，磁滞回线窄，磁滞损耗小，主要用于变压器、电动机、发电机等交流设备的铁心。硬磁材料不易磁化和退磁，矫顽力和剩磁较大，磁滞回线宽，适合制作永久磁铁。矩磁材料容易磁化，剩磁较大，磁滞回线接近矩形，常用于磁带、磁盘等磁记录介质以及磁存储元件。 【解析】铁磁材料按磁性能通常分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。软磁材料的磁滞回线窄，矫顽力小，磁导率较高，容易磁化和退磁，磁滞损耗小，适合用于交变磁场中的铁心，如变压器、电动机和发电机铁心。硬磁材料的磁滞回线宽，矫顽力和剩磁较大，不易磁化和退磁，适合制作永久磁铁。矩磁材料的磁滞回线接近矩形，具有较大的剩磁，磁化后状态较稳定，常用于磁记录和磁存储元件，如磁带、磁盘等。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动化生产线采用滑动导体式电磁测速装置检测传送机构的运动状态。长度为 0.25 m 的金属导体棒在水平导轨上以 12 m/s 的速度向右运动，导体棒、导轨和检测电阻组成闭合回路。导体棒所在区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 0.80 T，回路总电阻为 2.00 Ω，导体棒运动方向与磁场方向垂直。忽略导轨电阻及接触电阻。（1）计算导体棒中的感应电动势、感应电流和导体棒所受的安培力。（2）判断感应电流产生的安培力方向，并说明该力对导体棒运动的影响。（3）若其他条件不变，仅将导体棒速度提高到原来的 2 倍，分析感应电动势、感应电流和安培力的变化。 【答案】（1）直导体切割磁感线时，感应电动势按 计算。代入得 为 ，结果为 2.40 V；感应电流按 计算，结果为 1.20 A；安培力按 计算，代入得 为 ，结果为 0.24 N。（2）感应电流产生的安培力方向水平向左，与导体棒运动方向相反。该力阻碍导体棒运动，使机械能转化为电能和内能。（3）速度提高到 24 m/s 后，感应电动势增大为 4.80 V，感应电流增大为 2.40 A，安培力增大为 0.48 N。在电阻和磁场条件不变时，三者均随速度成正比。 【解析】（1）根据直导体切割磁感线规律，先用 求电动势，再用 求电流，最后用 求安培力。（2）依据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，因此安培力阻碍导体棒运动。（3）在 、、 不变时，感应电动势、电流和安培力均随速度增大而增大。 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）机电类 《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. 在一个匀强磁场中，一段导线的长度为l，电流为I。该导线在磁场中的受力大小与哪些因素有关？（ ） A. 电流强度I和导线长度l B. 磁场强度B和电流强度I C. 磁场强度B和导线长度l D. 电流强度I、导线长度l和磁场强度B的乘积 2. 用右手定则判断感应电流方向时，拇指所指的方向是（ ） A. 磁场的方向 B. 感应电流的方向 C. 导线运动的方向 D. 感应电动势的方向 3. 相互绝缘的导体A、B、C、D、E、F如图放置，电流方向如图所示。则垂直纸面向里磁通量最大的是（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 4. 安培定则和左手定则的区别在于（ ） A. 安培定则用于判断电流方向，左手定则用于判断安培力方向 B. 安培定则用于判断磁场方向，左手定则用于判断安培力方向 C. 两者没有区别 D. 两者都是用来判断磁场方向的 5. 安培定则是用来判定（ ） A. 通电直导线周围磁场的方向 B. 通电螺线管磁场的方向 C. 磁场中某点的磁感应强度 D. 磁场中某点的磁通量 6. 磁通量的单位是（ ） A. 韦伯 B. 安培 C. 伏特 D. 亨利 7. 如图所示一个电子做高速逆时针方向的圆周运动，则该电子运动产生磁场情况是（ ） A. 不产生磁场 B. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外 C. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里 D. 只在周围产生磁场 8. 左手定则可以判断通电导体在磁场中（ ） A. 受力大小 B. 受力方向 C. 运动方向 D. 运动速度 9. 如果一个螺线管内部通以电流，管中将存在一个（ ） A. 磁场 B. 电场 C. 电流 D. 电势差 10. 两条导线互相垂直，但相隔一个小的距离，其中一条AB是固定的，另一条CD可以自由活动如图所示，当按图所示方向给两条导线通入电流，则导线CD将（ ） A. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB B. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB C. 顺时针方向转动，同时离开导线AB D. 逆时针方向转动，同时离开导线AB 11. 在一个变化的磁场中，一个线圈中感应出的电动势的大小取决于下列哪个因素？（ ） A. 线圈的长度 B. 磁场的方向 C. 线圈的颜色 D. 线圈的重量 12. 一个闭合电路中的电动势是通过：（ ） A. 电流产生 B. 磁场产生 C. 电动机产生 D. 电动机的形状 13. 关于电磁感应定律和楞次定律，下列说法正确的是（ ） A. A：两种定律均表明感应电动势方向与引起磁场变化的电流方向相同 B. B：两种定律均表明感应电动势大小与导体形状相关 C. C：两种定律均只适用于交流电路分析 D. D：两种定律均描述感应电动势产生的规律 14. 如图所示，长度为L 的导体 AB 在磁感应强度为B 的均匀磁场中以O 为轴以速度 V匀速按逆时针转动，下列说法正确的是（ ） A. 导体AB 产生感应电动势且A 点电位高 B. 导体AB 产生感应电动势且B 点电位高 C. 导体 AB产生感应电动势为2BLV D. 导体AB 不产生感应电动势 15. 一根磁铁棒快速穿过一个固定的线圈，线圈中感应出的电动势的大小与下列哪个因素有关？（ ） A. 磁铁的形状 B. 磁铁的重量 C. 磁铁的速度 D. 磁铁的温度 16. 当直导体以速度v在均匀磁场中切割磁感线时，感应电动势的大小与哪些因素有关？（ ） A. 直导体长度和磁感线数量 B. 速度v和磁感线密度 C. 直导体形状和磁场强度 D. 磁感线方向和直导体形状 17. 如图所示，当匀强磁场中的矩形线框向右移动时，线框中的电流（ ） A. A：是顺时针的 B. B：是逆时针的 C. C：不存在 D. D：是恒定的 18. 楞次定律是描述电磁感应产生感应电动势时的能量守恒原则，以下描述符合楞次定律的是？（ ） A. 感应电流产生的磁场方向和变化率均与原磁场相同 B. 产生的感应电动势的方向使感应电流的方向分布均匀 C. 出现变化磁场时感应电动势的方向使感应电流所产生的磁场引起的磁力方向相反 D. 产生的感应电动势的方向总是导致磁场和引起磁场变化的电流方向相反 19. 电磁感应现象最重要的基础是（ ） A. 法拉第电磁感应定律 B. 洛伦兹力 C. 安培环路定律 D. 麦克斯韦方程组 20. 一台单相变压器进行短路试验，在高压侧达到额定电流测得的损耗和在低压侧达到额定电流测得的损耗（ ） A. 不相等 B. 相等 C. 折算后相等 D. 基本相等 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 磁场是由静止的电荷产生的。 （ ） 22. 磁通经过的闭合路径称为磁路。它分为有分支磁路和无分支磁路。（ ） 23. 当铁磁性材料进入磁场时，它内部的磁畴会重新排列，使得材料的磁化程度增强。（ ） 24. 磁路中磁场的传播受到材料的影响。 （ ） 25. 电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。（ ） 26. 磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁铁外部，磁感线从S 极到N 极；在磁铁内部，磁感线从N 极 到S 极。（ ） 27. 感应电动势的大小仅与直导体长度和磁感线数量有关。（ ） 28. 当AB 在匀强磁场中以速度v 向右或向左运动时要切割磁感线，造成穿过闭合电路的磁感线条数(磁通量φ)减少（ ） 29. 线圈本身的电流变化而在线圈内部产生电磁感应的现象，叫做自感现象。（ ） 30. 磁滞是指磁性材料在磁化过程中，去磁后不能完全返回到去磁前的状态，这是由于其内部结构的不可逆变化造成的。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 什么是电磁感应?电磁感应的条件是什么?线圈中的磁通是否一定有感应电动势? 32. 如图所示，说明极 A、B的名称并判断导体 C的受力方向。 33. 铁磁材料可分为哪几类?它们的磁化曲线各有什么特点?各有什么用途? 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动化生产线采用滑动导体式电磁测速装置检测传送机构的运动状态。长度为 0.25 m 的金属导体棒在水平导轨上以 12 m/s 的速度向右运动，导体棒、导轨和检测电阻组成闭合回路。导体棒所在区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 0.80 T，回路总电阻为 2.00 Ω，导体棒运动方向与磁场方向垂直。忽略导轨电阻及接触电阻。（1）计算导体棒中的感应电动势、感应电流和导体棒所受的安培力。（2）判断感应电流产生的安培力方向，并说明该力对导体棒运动的影响。（3）若其他条件不变，仅将导体棒速度提高到原来的 2 倍，分析感应电动势、感应电流和安培力的变化。 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 $