第11卷 电磁感应（A卷） 湖南省（职教高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

湖南省（职教高考）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 电磁感应（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中会产生______。 【答案】感应电流 【解析】闭合线圈中的磁通量发生变化，线圈内会产生感应电动势；由于线圈是闭合的，感应电动势会驱动感应电流形成。 2. 如图所示线圈A和B间存在互感，图（a）和图（b）为线圈A和B两种不同的连接方式，图（a）中的等效电感为16mH，图（b）中的等效电感为24mH，则图______中的两线圈顺串，互感系数为______mH。 【答案】① （b） ② 2mH 3. 电磁感应现象可以通过______磁场或______导体来实现。 【答案】① 改变 ② 运动 【解析】可以通过改变磁场的强度或者导体的运动来实现电磁感应。 4. 当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中会产生______，其方向总是______电流的变化。 【答案】① 自感电动势 ② 阻碍 【解析】当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中的磁通量发生变化，会产生自感电动势。根据楞次定律，自感电动势的方向总是阻碍线圈中电流的变化，因此第一空为“自感电动势”，第二空为“阻碍”。 5. 如图所示，a、b、c三个线圈的同名端是______和______。 【答案】① 2、3、5 ② 1、4、6 6. 一个圆形线圈半径为r，在磁感应强度为B的磁场中，若磁场在△t时间内由B变为0，则线圈中感应电动势E=______。 【答案】 【解析】按单匝圆形线圈计算，初始磁通量为，磁场变为0后，末态磁通量为。磁通量的变化量大小为。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为 。若线圈为N匝，则应为。 7. 根据______，当导体在磁场中运动时，感应电流的方向可以确定。 【答案】右手定则 【解析】根据右手定则可以确定感应电流的方向：右手拇指指向导体运动方向，食指指向磁场方向，中指所指方向即为感应电流方向。 8. 如图所示，绕在某铁芯上的三个线圈，其同名端是______。 【答案】1、4、6 9. 电感元件的单位是______。 【答案】亨利（H） 【解析】电感的单位是亨利（H） 10. 两个耦合线圈，若同名端连接，其等效电感L=L1+L2+2M，若异名端连接，则等效电感L=L1+L2-2M，其中L1、L2为两个线圈的______，M为______。 【答案】① 自感系数 ② 互感系数 【解析】是耦合线圈在不同连接方式下等效电感的计算公式，L1和L2表示自感系数，M表示互感系数。 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 判断线圈中是否产生感应电流，关键要看线圈中的（ ） A. 导线长度是否发生变化 B. 磁通量是否发生变化 C. 电阻大小是否发生变化 D. 电源电压是否发生变化 【答案】B 【解析】闭合线圈中只要磁通量发生变化，就会产生感应电动势并形成感应电流。导线长度、电阻或外接电源电压的变化不是判断电磁感应现象的直接条件。 12. 交流发电机把机械能转化为电能，主要依据的物理原理是（ ） A. 通电导体在磁场中受力 B. 电流通过导体产生热量 C. 导体运动引起磁通量变化 D. 带电粒子定向移动形成电流 【答案】C 【解析】交流发电机工作时，线圈在磁场中转动，使线圈中的磁通量发生周期性变化，从而产生感应电动势，实现机械能向电能的转换。通电导体受力是电动机的主要原理。 13. 在如图所示的电路中，长度为l的直导体ab在匀强磁场B中以速度v切割磁感线，则a、b间的电压为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由题图可知，直导体在匀强磁场中以速度切割磁感线产生的感应电动势为，由右手定则可知，感应电流的方向为，则端相当于电源的正极，即端电势高，端电势低，则、间的电压为，故D正确。 14. 关于楞次定律，下列说法正确的是（ ） A. 感应电流方向总是与原电流方向相同 B. 感应电流产生的磁场阻碍磁通量变化 C. 感应电流产生的磁场加强原磁场变化 D. 感应电流方向只由线圈电阻决定 【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变化，而不是简单地阻碍原磁场本身。感应电流方向还与磁通量变化的方向有关，不能由电阻单独决定。 15. 在其他条件相同的情况下，以下措施中能够增大线圈感应电动势的是（ ） A. 减小线圈匝数并降低运动速度 B. 保持磁通量不变并减少线圈面积 C. 减弱磁场强度并延长变化时间 D. 增加线圈匝数并加快磁通量变化 【答案】D 【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与线圈匝数以及磁通量变化的快慢有关。增加匝数并加快磁通量变化，能够使感应电动势增大，其他选项会使感应电动势减小或保持不变。 16. 如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行导轨所在平面。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由题图可知，当金属棒沿垂直于棒的方向以速度滑行时，金属棒切割磁感线产生的感应电动势，则通过电阻的电流为，故D正确。 17. 线圈自感电动势的大小与______无关。（ ） A. 线圈的自感系数 B. 通过线圈的电流变化率 C. 通过线圈的电流大小 D. 线圈的匝数 【答案】C 【解析】线圈自感电动势的大小为 {{math:，与线圈的自感系数和电流变化率有关。电流大小本身不直接决定自感电动势的大小，因此选C。 18. 当线圈中通入______时，就会引起自感应现象。（ ） A. 不变的电流 B. 变化的电流 C. 电流 D. 交变电流 【答案】B 【解析】只有当线圈中的电流发生变化时，线圈的磁通量才会变化，从而产生自感电动势，引起自感应现象。不变的电流不会产生自感电动势，因此选B。 19. 如图所示，A环是一开口铝环，B环是一闭合铝环。当合上电键的瞬间（ ） A. A环向右运动，B环向左运动 B. A环向左运动，B环向右运动 C. A环不动，B环向右运动 D. B环不动，A环向左运动 【答案】C 20. 根据自感原理工作的电器设备是（ ） A. 变压器 B. 日光灯 C. 高频感应炉 D. 发电机 【答案】B 【解析】日光灯镇流器利用线圈的自感作用，在启辉时产生较高的感应电动势，并限制灯管工作电流，因此根据自感原理工作。变压器主要利用互感原理，发电机利用电磁感应原理，高频感应炉主要利用电磁感应和涡流效应。因此选B。 21. 具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”特性的元器件是（ ） A. 电阻器 B. 电感器 C. 电容器 D. 二极管 【答案】B 【解析】电感器对直流的感抗为零，能够通过直流；对交流的感抗为 {{math:，频率越高，感抗越大，因此具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的特性。因此选B。 22. 如图所示，在研究自感现象的实验中，由于线圈L的作用（ ） A. 电路接通时，电灯不会发光 B. 电路接通时，电灯不能立即达到正常亮度 C. 电路闭合后，在切断瞬间，电灯突然发出较强的光 D. 电路接通后，电灯发光比较暗 【答案】D 23. 电感的单位是（ ）​ A. 法拉​ B. 亨利​ C. 欧姆​ D. 特斯拉​ 【答案】B 【解析】电感的单位是亨利，符号为H。法拉是电容的单位，欧姆是电阻的单位，特斯拉是磁感应强度的单位。因此选B。 24. 如果不断电拆装电流互感器二次侧的仪表，则必须（ ） A. 直接拆装 B. 先将二次绕组开路 C. 先将二次绕组短路 D. 先将二次绕组接地 【答案】C 【解析】电流互感器一次侧有电流时，二次侧不能开路，否则会产生很高的感应电动势，可能危及人身和设备安全。拆装二次侧仪表前，应先将二次绕组短路。因此选C。 25. 两个互感线圈，匝数分别为 N1、N2，间距为 d，若将 N1 加倍、N2 减半，间距 d 变为 2d，则互感系数 M 将（ ）​ A. 变为原来的 1/2​ B. 变为原来的 1/4​ C. 变为原来的 1/8​ D. 无法确定​​ 【答案】D：无法确定 【解析】互感系数可表示为M=k√(L1L2)。在线圈结构和相对位置确定时，M与两线圈匝数的乘积有关。将N1加倍、N2减半后，匝数乘积N1N2不变；但间距由d变为2d时，互感系数的具体变化还取决于线圈的形状、尺寸、相对位置及耦合系数k随间距的变化规律。题目没有给出M与间距之间的定量关系，因此不能确定M变为原来的多少，应选D。 三、计算题（本大题共5小题，每题5分，共25分） 26. 一个线圈有 200 匝，线圈中的磁通量在 0.04 s 内由 0.015 Wb 均匀减小到 0.003 Wb，线圈及外电路的总电阻为 15 Ω。求：（1）线圈中感应电动势的大小；（2）感应电流的大小；（3）这段时间内通过导线横截面的电荷量。 【答案】（1）感应电动势为 60 V。（2）感应电流为 4 A。（3）通过导线横截面的电荷量为 0.16 C。 【解析】磁通量的变化量为ΔΦ=0.015-0.003=0.012 Wb。由于磁通量均匀变化，线圈中感应电动势的大小为E=NΔΦ/Δt=200×0.012/0.04=60 V。（2）根据欧姆定律，感应电流为I=E/R=60/15=4 A。（3）这段时间内通过导线横截面的电荷量为q=It=4×0.04=0.16 C。 27. 一根长度为 0.50 m 的金属棒，在磁感应强度为 0.60 T 的匀强磁场中，以 4.0 m/s 的速度垂直切割磁感线运动。金属棒和外电路组成闭合回路，总电阻为 3.0 Ω。求：（1）金属棒产生的感应电动势；（2）回路中的感应电流；（3）金属棒所受安培力的大小；（4）外力克服安培力所做功的功率。 【答案】（1）感应电动势为 1.2 V。（2）感应电流为 0.40 A。（3）安培力为 0.12 N。（4）外力做功的功率为 0.48 W。 【解析】（1）金属棒垂直切割磁感线，动生电动势为E=Blv=0.60×0.50×4.0=1.2 V。（2）根据欧姆定律，回路中的感应电流为I=E/R=1.2/3.0=0.40 A。（3）金属棒所受安培力为F=BIl=0.60×0.40×0.50=0.12 N。（4）匀速运动时，外力克服安培力所做功的功率为P=Fv=0.12×4.0=0.48 W。 28. 如图所示，直线MN右侧的磁场方向垂直纸面向外、磁感应强度B=0.3T，左侧是与它方向相反、磁感应强度大小相等的磁场。用一根电阻为R=0.4Ω的导线制成一个由半径为r=0.1m、顶角为的两个圆弧交叉组成的闭合回路ABCDA。回路在磁场中以MN上的一点O为轴，以角速度ω=200rad/s沿顺时针方向转动。若以OA边恰在OM位置开始计时，求回路转过周期的时间内，感应电流的大小和方向。 【答案】，电流方向为 【解析】根据题意可知，在转过周期的过程中，回路中磁通的变化量为， 所用时间为， 则产生的平均感应电动势为， 平均感应电流为， 联立以上各式解得，电流方向为。 29. 某线圈的自感系数为 0.80 H，线圈电流在 0.020 s 内由 1.0 A 均匀增加到 5.0 A。求：（1）线圈中自感电动势的平均值；（2）电流由 1.0 A 增加到 5.0 A 的过程中，线圈磁场能量的增加量。 【答案】（1）自感电动势的平均值为 160 V。（2）线圈磁场能量的增加量为 9.6 J。 【解析】（1）电流变化量为 4.0 A，自感电动势大小按 LΔI/Δt 计算，得 160 V。（2）磁场能量按 LI2/2 计算，能量增加量为 0.80×（5.02－1.02）÷2，结果为 9.6 J。 30. 两个线圈互相靠近放置，忽略漏磁影响。一次实验中，原线圈电流在 0.015 s 内由 0.5 A 增加到 2.5 A，副线圈中产生的平均感应电动势为 8.0 V。求：（1）两线圈之间的互感系数；（2）若原线圈电流由 1.0 A 增加到 4.0 A，且副线圈中需要产生 15 V 的平均感应电动势，电流变化应经历多长时间。 【答案】（1）互感系数为 0.060 H。（2）电流变化应经历 0.012 s。 【解析】（1）原线圈电流变化量为 2.0 A，互感系数按 eΔt/ΔI 计算，得 8.0×0.015÷2.0，结果为 0.060 H。（2）电流变化量为 3.0 A，时间按 MΔI/e 计算，得 0.060×3.0÷15，结果为 0.012 s。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 31. 某控制柜采用工频变压器给控制回路供电。变压器一次绕组匝数为 1000 匝，二次绕组匝数为 200 匝，一次侧接 220 V 交流电源。正常工作时，二次侧接入 10 Ω 电阻负载，变压器按理想变压器处理。（1）计算二次侧电压、负载电流和一次侧电流。（2）若将一次侧改接 220 V 直流电源，二次侧能否持续得到稳定的交流电压？说明理由。（3）若二次侧负载电阻减小为 5 Ω，计算一次侧电流，并判断一次侧额定电流为 1.2 A 的熔断器是否可能熔断。 【答案】（1）二次侧电压：。负载电流：。理想变压器输入功率等于输出功率，因此一次侧电流：。（2）不能持续得到稳定的交流电压。直流电接通瞬间会产生短暂变化磁通，之后磁通不再变化，二次侧不能持续产生感应电动势。（3）负载为 5 Ω 时，。一次侧电流：。由于 ，熔断器可能熔断。 【解析】（1）由变比关系，44 V；4.4 A。按理想变压器功率相等， A。（2）直流接通瞬间磁通变化，仅产生短暂感应电动势；稳定后磁通不变，不能持续输出交流电压。（3）负载为5 Ω时，8.8 A，1.76 A，超过1.2 A，熔断器可能熔断。 32. 某自动化生产线使用 24 V 直流继电器线圈驱动接触器。线圈电感为 0.40 H，断电瞬间线圈中的电流为 1.50 A。控制器断开线圈回路后，电流在 5.0 ms 内衰减为零。（1）计算断电过程中线圈产生的平均自感电动势，并计算线圈原先储存的磁场能量。（2）说明断电瞬间自感电动势的作用方向，以及它可能对控制器触点产生的影响。（3）为保护控制器触点，在线圈两端反向并联续流二极管。说明该二极管在通电和断电过程中的工作状态，以及它对线圈电流变化和触点的作用。 【答案】（1）平均自感电动势： 。线圈储存的磁场能量：。（2）断电时电流减小，自感电动势的方向阻碍电流减小，力图维持原有电流方向。较高的感应电压可能在控制器触点之间产生电弧，造成触点烧蚀。（3）通电时二极管反向截止，不影响线圈正常工作；断电时二极管正向导通，为线圈电流提供释放通路，降低线圈两端电压，减小触点电弧，但会使电流衰减时间延长。 【解析】（1）平均自感电动势|e|=L|ΔI|/Δt=0.40×1.50/(5.0×10-3)=120 V；储能W=1/2LI2=0.45 J。（2）断电时自感电动势阻碍电流减小，维持原电流方向，可能在触点间产生电弧并造成烧蚀。（3）通电时二极管反向截止；断电时正向导通，为线圈提供续流通路，降低两端电压和触点电弧，但使电流衰减变慢。 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（职教高考）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 电磁感应（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中会产生______。 2. 如图所示线圈A和B间存在互感，图（a）和图（b）为线圈A和B两种不同的连接方式，图（a）中的等效电感为16mH，图（b）中的等效电感为24mH，则图______中的两线圈顺串，互感系数为______mH。 3. 电磁感应现象可以通过______磁场或______导体来实现。 4. 当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中会产生______，其方向总是______电流的变化。 5. 如图所示，a、b、c三个线圈的同名端是______和______。 6. 一个圆形线圈半径为r，在磁感应强度为B的磁场中，若磁场在△t时间内由B变为0，则线圈中感应电动势E=______。 7. 根据______，当导体在磁场中运动时，感应电流的方向可以确定。 8. 如图所示，绕在某铁芯上的三个线圈，其同名端是______。 9. 电感元件的单位是______。 10. 两个耦合线圈，若同名端连接，其等效电感L=L1+L2+2M，若异名端连接，则等效电感L=L1+L2-2M，其中L1、L2为两个线圈的______，M为______。 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 判断线圈中是否产生感应电流，关键要看线圈中的（ ） A. 导线长度是否发生变化 B. 磁通量是否发生变化 C. 电阻大小是否发生变化 D. 电源电压是否发生变化 12. 交流发电机把机械能转化为电能，主要依据的物理原理是（ ） A. 通电导体在磁场中受力 B. 电流通过导体产生热量 C. 导体运动引起磁通量变化 D. 带电粒子定向移动形成电流 13. 在如图所示的电路中，长度为l的直导体ab在匀强磁场B中以速度v切割磁感线，则a、b间的电压为（ ） A. B. C. D. 14. 关于楞次定律，下列说法正确的是（ ） A. 感应电流方向总是与原电流方向相同 B. 感应电流产生的磁场阻碍磁通量变化 C. 感应电流产生的磁场加强原磁场变化 D. 感应电流方向只由线圈电阻决定 15. 在其他条件相同的情况下，以下措施中能够增大线圈感应电动势的是（ ） A. 减小线圈匝数并降低运动速度 B. 保持磁通量不变并减少线圈面积 C. 减弱磁场强度并延长变化时间 D. 增加线圈匝数并加快磁通量变化 16. 如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行导轨所在平面。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流为（ ） A. B. C. D. 17. 线圈自感电动势的大小与______无关。（ ） A. 线圈的自感系数 B. 通过线圈的电流变化率 C. 通过线圈的电流大小 D. 线圈的匝数 18. 当线圈中通入______时，就会引起自感应现象。（ ） A. 不变的电流 B. 变化的电流 C. 电流 D. 交变电流 19. 如图所示，A环是一开口铝环，B环是一闭合铝环。当合上电键的瞬间（ ） A. A环向右运动，B环向左运动 B. A环向左运动，B环向右运动 C. A环不动，B环向右运动 D. B环不动，A环向左运动 20. 根据自感原理工作的电器设备是（ ） A. 变压器 B. 日光灯 C. 高频感应炉 D. 发电机 21. 具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”特性的元器件是（ ） A. 电阻器 B. 电感器 C. 电容器 D. 二极管 22. 如图所示，在研究自感现象的实验中，由于线圈L的作用（ ） A. 电路接通时，电灯不会发光 B. 电路接通时，电灯不能立即达到正常亮度 C. 电路闭合后，在切断瞬间，电灯突然发出较强的光 D. 电路接通后，电灯发光比较暗 23. 电感的单位是（ ）​ A. 法拉​ B. 亨利​ C. 欧姆​ D. 特斯拉​ 24. 如果不断电拆装电流互感器二次侧的仪表，则必须（ ） A. 直接拆装 B. 先将二次绕组开路 C. 先将二次绕组短路 D. 先将二次绕组接地 25. 两个互感线圈，匝数分别为 N1、N2，间距为 d，若将 N1 加倍、N2 减半，间距 d 变为 2d，则互感系数 M 将（ ）​ A. 变为原来的 1/2​ B. 变为原来的 1/4​ C. 变为原来的 1/8​ D. 无法确定​​ 三、计算题（本大题共5小题，每题5分，共25分） 26. 一个线圈有 200 匝，线圈中的磁通量在 0.04 s 内由 0.015 Wb 均匀减小到 0.003 Wb，线圈及外电路的总电阻为 15 Ω。求：（1）线圈中感应电动势的大小；（2）感应电流的大小；（3）这段时间内通过导线横截面的电荷量。 27. 一根长度为 0.50 m 的金属棒，在磁感应强度为 0.60 T 的匀强磁场中，以 4.0 m/s 的速度垂直切割磁感线运动。金属棒和外电路组成闭合回路，总电阻为 3.0 Ω。求：（1）金属棒产生的感应电动势；（2）回路中的感应电流；（3）金属棒所受安培力的大小；（4）外力克服安培力所做功的功率。 28. 如图所示，直线MN右侧的磁场方向垂直纸面向外、磁感应强度B=0.3T，左侧是与它方向相反、磁感应强度大小相等的磁场。用一根电阻为R=0.4Ω的导线制成一个由半径为r=0.1m、顶角为的两个圆弧交叉组成的闭合回路ABCDA。回路在磁场中以MN上的一点O为轴，以角速度ω=200rad/s沿顺时针方向转动。若以OA边恰在OM位置开始计时，求回路转过周期的时间内，感应电流的大小和方向。 29. 某线圈的自感系数为 0.80 H，线圈电流在 0.020 s 内由 1.0 A 均匀增加到 5.0 A。求：（1）线圈中自感电动势的平均值；（2）电流由 1.0 A 增加到 5.0 A 的过程中，线圈磁场能量的增加量。 30. 两个线圈互相靠近放置，忽略漏磁影响。一次实验中，原线圈电流在 0.015 s 内由 0.5 A 增加到 2.5 A，副线圈中产生的平均感应电动势为 8.0 V。求：（1）两线圈之间的互感系数；（2）若原线圈电流由 1.0 A 增加到 4.0 A，且副线圈中需要产生 15 V 的平均感应电动势，电流变化应经历多长时间。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 31. 某控制柜采用工频变压器给控制回路供电。变压器一次绕组匝数为 1000 匝，二次绕组匝数为 200 匝，一次侧接 220 V 交流电源。正常工作时，二次侧接入 10 Ω 电阻负载，变压器按理想变压器处理。（1）计算二次侧电压、负载电流和一次侧电流。（2）若将一次侧改接 220 V 直流电源，二次侧能否持续得到稳定的交流电压？说明理由。（3）若二次侧负载电阻减小为 5 Ω，计算一次侧电流，并判断一次侧额定电流为 1.2 A 的熔断器是否可能熔断。 32. 某自动化生产线使用 24 V 直流继电器线圈驱动接触器。线圈电感为 0.40 H，断电瞬间线圈中的电流为 1.50 A。控制器断开线圈回路后，电流在 5.0 ms 内衰减为零。（1）计算断电过程中线圈产生的平均自感电动势，并计算线圈原先储存的磁场能量。（2）说明断电瞬间自感电动势的作用方向，以及它可能对控制器触点产生的影响。（3）为保护控制器触点，在线圈两端反向并联续流二极管。说明该二极管在通电和断电过程中的工作状态，以及它对线圈电流变化和触点的作用。 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 $