第11卷 电磁感应（A卷） 山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

山东省（春季高考）电气技术类 《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、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 1. 一台理想变压器的原线圈匝数为800匝，副线圈匝数为200匝，原线圈接入220 V交流电源，则副线圈输出电压为（ ） A. 55 V B. 110 V C. 440 V D. 880 V 2. 下列说法正确的是（ ） A. 电路中有感应电动势，就一定有感应电流 B. 电路中有感应电流，就一定有感应电动势 C. 两电路中感应电动势较大的，感应电流也一定较大 D. 两电路中感应电流较大的，感应电动势也一定较大 3. 如图所示，线框在足够大的匀强磁场中向右做匀速运动，则线框内（ ） A. 没有感应电流产生 B. 产生感应电流，方向为 C. 产生感应电流，方向为 D. 不能确定 4. 在电磁感应定律中，磁通量的SI单位是（ ） A. Wb B. J C. T D. V 5. 在电磁感应现象中，下列说法正确的是（ ） A. 感生电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量成正比 B. 感生电流的磁场跟原磁场方向相反 C. 只要穿过闭合回路的磁通量有变化，就一定有感生电流 D. 一段导体做切割磁感线运动，一定会产生感生电流 6. 如图所示，当磁铁插入线圈中，线圈中的感应电动势（ ） A. A指向B，且A点电位高于B点电位 B. B指向A，且A点电位高于B点电位 C. A指向B，且B点电位高于A点电位 D. B指向A，且B点电位高于A点电位 7. 当导体相对于磁场的运动方向不变而速度增大时，感应电流的方向会：（ ） A. 保持不变 B. 变得更强 C. 与磁场方向相反 D. 与导体运动方向相同 8. 感应电流的方向遵循以下哪个定则？（ ） A. 左手定则 B. 右手定则 C. 洛伦兹定则 D. 法拉第定则 9. 如图所示，放置在磁感应强度为B的磁场当中的单匝线框绕轴以角速度转动，线框面积为S，下列说法正确的是（ ） A. ab、cd边的运动均不切割磁力线，均不产生感应电流 B. 当线框平面与磁力线垂直时，线框中感应电动势最大 C. 当线框平面与磁力线平行时，线框中感应电动势为零 D. 线框中瞬时感应电动势可表示为 10. 电路中的自感现象是指（ ） A. 导线中产生的涡流 B. 电流改变时产生的感应电动势 C. 闭合回路中的磁通量发生变化 D. 两个电路中的电流相互改变 11. 电感是指导体中由于电流变化而产生的（ ） A. 电势 B. 电容 C. 自感电动势 D. 电阻 12. 图中与线圈B中的互感电动势大小无关的是（ ） A. 线圈A中的电流变化率的大小 B. 线圈A与线圈B之间的相对位置 C. 线圈A中的电流大小 D. 线圈A与线圈B的结构 13. 耦合系数k的大小反映出两个线圈的耦合程度，全耦合的条件是（ ） A. k<0 B. k=0 C. 0≤k≤1 D. k≈1 14. 下列哪个不是互感的典型应用（ ） A. 电感器件 B. 变压器 C. 电感耦合器 D. 电子开关 15. 两个电感线圈，8H，H，M=1H，把它们反串起来，等效电感为（ ） A. 10H B. 9H C. 12H D. 13H 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 16. 一根长度为 1.5 m 的导线以 20 m/s 的速度在垂直于导线的均匀磁场中移动，磁场强度为 0.8 T。若导线的两端接入电阻为 5 Ω 的电阻器，求通过电阻器的电流。 17. 请简要解释法拉第电磁感应定律的内容。 18. 如图所示，说明磁极A、B的名称并判断导体C的受力方向。 19. 简述楞次定律的具体分析步骤。 20. 以日光灯为例简述自感现象。 三、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一根长度为 的金属棒在宽度相同的平行导轨上以 的速度向右做切割磁感线运动，导轨处于磁感应强度为 、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。导轨和金属棒组成的闭合回路总电阻为 。求：（1）金属棒中产生的感应电动势；（2）回路中的感应电流；（3）金属棒所受安培力的大小及方向；（4）维持金属棒匀速运动所需的外力功率。 22. 一个有 匝的线圈，面积为 ，线圈平面垂直于匀强磁场方向。在线圈电阻为 的条件下，磁感应强度在 内由 均匀增加到 。求：（1）每匝线圈的磁通量变化量；（2）线圈中产生的感应电动势；（3）线圈中的感应电流；（4）在这段时间内通过线圈横截面的电荷量。 23. 如图所示，已知一线圈有1000匝，，，线圈以每分钟600周的转速绕线圈中心轴做匀速顺时针转动。设磁感应强度为的匀强磁场，当线圈平面从与磁场方向垂直的位置转至平行位置时，求： （1）线圈中的平均感应电动势； （2）线圈中的最大感应电动势； （3）从图示位置转过时线圈中的平均感应电动势。 24. 某线圈的自感系数为 。接通电路后，线圈中的电流在 内由 均匀增加到 ；断开电路时，电流在 内由 均匀减小到 。求：（1）接通电路过程中线圈产生的自感电动势大小；（2）断开电路过程中线圈产生的自感电动势大小；（3）电流达到 时，线圈储存的磁场能量；（4）说明两个过程中自感电动势的作用。 25. 两个相互靠近的线圈，其互感系数为 。初始时，原线圈中的电流为 ，随后在 内均匀增加到 。副线圈电阻为 ，其他电阻和影响忽略不计。随后原线圈中的电流在 内由 均匀减小到 。求：（1）原线圈电流增加过程中副线圈产生的互感电动势大小；（2）该过程中副线圈中的感应电流大小；（3）原线圈电流减小过程中副线圈产生的互感电动势大小；（4）说明电流减小时副线圈中感应电流的方向变化特点。 四、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 26. 某电工在实验室用矩形线圈检验电磁感应现象。线圈匝数为 200 匝，面积为 ，线圈平面与磁场垂直。磁感应强度在 内由 均匀减小到 ，线圈总电阻为 。规定原磁场方向垂直纸面向里。（1）计算线圈中产生的平均感应电动势和感应电流。（2）判断感应电流的方向，并说明判断依据。（3）若磁感应强度的变化量不变，而变化时间延长为 ，比较感应电动势的大小。 27. 在图中，有一有效长度的导体，在的均匀磁场中运动，运动方向与B垂直且速度，设导体的电阻，外电路的电阻。完成下列各题。 （1）导体中感应电动势的大小计算表达式正确的是（ ） A. B. C. D. E. 左手定则 F. 右手定则 G. 右手螺旋定则 H. 左手螺旋定则 I. 上负下正 J. 上正下负 K. L. M. N. O. 从上向下 P. 从下向上 28. 某维修人员利用理想变压器为一台交流控制设备供电。变压器原线圈匝数为 匝，副线圈匝数为 匝，原线圈接在 交流电源上，副线圈接入电阻为 的负载。（1）计算副线圈的输出电压、负载电流和输出功率。（2）按理想变压器分析，计算原线圈中的输入电流。（3）若将原线圈改接到 直流电源上，判断副线圈能否持续输出稳定电压，并说明原因。 29. 某自动控制柜中的直流接触器线圈电感为 。接通电源后，线圈电流在 内由 均匀增大到 ；断开电源时，线圈电流在触点分离瞬间迅速减小。维修人员需要评估线圈的自感作用及断开保护措施。（1）计算接通过程中线圈产生的平均自感电动势。（2）计算线圈电流达到 时储存的磁场能量。（3）说明断开接触器时触点处容易产生电弧的原因，并提出一种合理的保护措施。 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 $ 山东省（春季高考）电气技术类 《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、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 1. 一台理想变压器的原线圈匝数为800匝，副线圈匝数为200匝，原线圈接入220 V交流电源，则副线圈输出电压为（ ） A. 55 V B. 110 V C. 440 V D. 880 V 【答案】A 【解析】理想变压器的电压比等于匝数比，副线圈电压为220×200÷800，结果为55 V。其工作过程利用交变磁通量变化在线圈中产生感应电动势。 2. 下列说法正确的是（ ） A. 电路中有感应电动势，就一定有感应电流 B. 电路中有感应电流，就一定有感应电动势 C. 两电路中感应电动势较大的，感应电流也一定较大 D. 两电路中感应电流较大的，感应电动势也一定较大 【答案】B 【解析】感应电流是由感应电动势驱动的。电路中有感应电流时，电路中一定存在感应电动势，因此选项B正确。电路不闭合时，虽然可能存在感应电动势，但不能形成感应电流，因此选项A错误。感应电流的大小还与电路电阻等因素有关，感应电动势较大时，感应电流不一定较大，因此选项C错误；同理，感应电流较大时，感应电动势也不一定较大，因此选项D错误。 3. 如图所示，线框在足够大的匀强磁场中向右做匀速运动，则线框内（ ） A. 没有感应电流产生 B. 产生感应电流，方向为 C. 产生感应电流，方向为 D. 不能确定 【答案】A 【解析】线框在匀强磁场中向右做匀速运动的过程中，穿过线框平面的磁通不变，根据法拉第电磁感应定律可知该线框中没有感应电流产生，故A正确。 4. 在电磁感应定律中，磁通量的SI单位是（ ） A. Wb B. J C. T D. V 【答案】A 【解析】磁通量的SI单位是韦伯，符号为Wb。因此应选A。磁通量表示磁场穿过某一面积的多少。 5. 在电磁感应现象中，下列说法正确的是（ ） A. 感生电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量成正比 B. 感生电流的磁场跟原磁场方向相反 C. 只要穿过闭合回路的磁通量有变化，就一定有感生电流 D. 一段导体做切割磁感线运动，一定会产生感生电流 【答案】C 【解析】感生电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而不是与磁通量本身成正比，因此选项A错误。感生电流的磁场方向由楞次定律决定，表现为阻碍磁通量的变化，不一定与原磁场方向相反，因此选项B错误。只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电动势，并在回路中形成感生电流，因此选项C正确。一段导体做切割磁感线运动时，若电路不闭合，不一定产生感生电流，因此选项D错误。 6. 如图所示，当磁铁插入线圈中，线圈中的感应电动势（ ） A. A指向B，且A点电位高于B点电位 B. B指向A，且A点电位高于B点电位 C. A指向B，且B点电位高于A点电位 D. B指向A，且B点电位高于A点电位 【答案】C 7. 当导体相对于磁场的运动方向不变而速度增大时，感应电流的方向会：（ ） A. 保持不变 B. 变得更强 C. 与磁场方向相反 D. 与导体运动方向相同 【答案】A 【解析】根据法拉第电磁感应定律，导体运动速度增大时，感应电动势的大小通常增大，感应电流的大小也随之增大；但在运动方向、磁场方向及导体与磁场的相对位置关系不变时，感应电流的方向不变。因此应选A。 8. 感应电流的方向遵循以下哪个定则？（ ） A. 左手定则 B. 右手定则 C. 洛伦兹定则 D. 法拉第定则 【答案】B 【解析】感应电流的方向遵循右手定则，而不是左手定则。 9. 如图所示，放置在磁感应强度为B的磁场当中的单匝线框绕轴以角速度转动，线框面积为S，下列说法正确的是（ ） A. ab、cd边的运动均不切割磁力线，均不产生感应电流 B. 当线框平面与磁力线垂直时，线框中感应电动势最大 C. 当线框平面与磁力线平行时，线框中感应电动势为零 D. 线框中瞬时感应电动势可表示为 【答案】D 10. 电路中的自感现象是指（ ） A. 导线中产生的涡流 B. 电流改变时产生的感应电动势 C. 闭合回路中的磁通量发生变化 D. 两个电路中的电流相互改变 【答案】B 【解析】自感是指电流改变时，导线中产生的感应电动势。 11. 电感是指导体中由于电流变化而产生的（ ） A. 电势 B. 电容 C. 自感电动势 D. 电阻 【答案】C（自感电动势） 【解析】导体中的电流发生变化时，会引起自身磁通量发生变化，从而在导体中产生阻碍电流变化的感应电动势，这种电动势称为自感电动势。因此按修正后的选项，应选C。 12. 图中与线圈B中的互感电动势大小无关的是（ ） A. 线圈A中的电流变化率的大小 B. 线圈A与线圈B之间的相对位置 C. 线圈A中的电流大小 D. 线圈A与线圈B的结构 【答案】C 13. 耦合系数k的大小反映出两个线圈的耦合程度，全耦合的条件是（ ） A. k<0 B. k=0 C. 0≤k≤1 D. k≈1 【答案】D 【解析】耦合系数k的取值范围为0≤k≤1。当两个线圈实现全耦合时，互感达到最大值，耦合系数k=1，工程上通常表示为k≈1，因此选项D正确。 14. 下列哪个不是互感的典型应用（ ） A. 电感器件 B. 变压器 C. 电感耦合器 D. 电子开关 【答案】A 【解析】互感的典型应用包括变压器、电感耦合器等，而电感器件通常是指单一的电感元件。 15. 两个电感线圈，8H，H，M=1H，把它们反串起来，等效电感为（ ） A. 10H B. 9H C. 12H D. 13H 【答案】B 【解析】两线圈反串时，等效电感为L=2M=8H+3H-2×1H=9H。因此应选B。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 16. 一根长度为 1.5 m 的导线以 20 m/s 的速度在垂直于导线的均匀磁场中移动，磁场强度为 0.8 T。若导线的两端接入电阻为 5 Ω 的电阻器，求通过电阻器的电流。 【答案】根据动生电动势公式 其中B是磁感应强度，是导线长度，是速度。 E=（0.8 T）×（1.5 m）×（20 m/s）=24V 电流 17. 请简要解释法拉第电磁感应定律的内容。 【答案】法拉第电磁感应定律指出，当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合电路中就会产生感应电动势，其大小与单位时间内磁通量的变化率成正比。这一定律表明了磁场对电路的感应作用，并是电磁感应现象的基础定律。这道题目要求学生简要解释法拉第电磁感应定律的内容，强调了磁通量变化引起感应电动势的产生，并指出了它与磁通量变化率的关系。 18. 如图所示，说明磁极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。 19. 简述楞次定律的具体分析步骤。 【答案】（1）确定穿过闭合电路的磁通方向 （2）确定穿过闭合电路的磁通变化（增大还是减小） （3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向（反抗还是补偿） （4）用右手螺旋定则确定感应电流方向，也就确定了感应电动势的方向 20. 以日光灯为例简述自感现象。 【答案】日光灯是利用镇流器的自感电动势产生瞬间高电压点燃灯管的。当将日光灯开关合上后，灯管两端与启辉器相连，电压为220V，这个电压不能使管内气体导通，这时启辉器首先闭合，使电流通过镇流器和灯丝，灯管开始预热，片刻，由于启辉器的双金属片突然自动断开，就在此瞬间镇流器中线圈产生很高的自感电动势，其和电源电压一起加在灯管两端，使管内气体导通而发光。 三、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一根长度为 的金属棒在宽度相同的平行导轨上以 的速度向右做切割磁感线运动，导轨处于磁感应强度为 、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。导轨和金属棒组成的闭合回路总电阻为 。求：（1）金属棒中产生的感应电动势；（2）回路中的感应电流；（3）金属棒所受安培力的大小及方向；（4）维持金属棒匀速运动所需的外力功率。 【答案】（1）感应电动势为 。（2）感应电流为 。（3）安培力大小为 ，方向水平向左。（4）外力功率为 。 【解析】（1） 的大小为 ，代入得 ，结果为 。（2） 的大小为 ，结果为 。（3） 的大小为 ，结果为 ；安培力阻碍金属棒运动，方向向左。（4）功率为 ，结果为 。 22. 一个有 匝的线圈，面积为 ，线圈平面垂直于匀强磁场方向。在线圈电阻为 的条件下，磁感应强度在 内由 均匀增加到 。求：（1）每匝线圈的磁通量变化量；（2）线圈中产生的感应电动势；（3）线圈中的感应电流；（4）在这段时间内通过线圈横截面的电荷量。 【答案】（1）每匝线圈的磁通量变化量为 。（2）感应电动势为 。（3）感应电流为 。（4）通过线圈横截面的电荷量为 。 【解析】（1）磁通量变化量为 ，结果为 。（2） 的大小为 ，代入得 ，结果为 。（3） 的大小为 ，结果为 。（4）电荷量为 ，结果为 。 23. 如图所示，已知一线圈有1000匝，，，线圈以每分钟600周的转速绕线圈中心轴做匀速顺时针转动。设磁感应强度为的匀强磁场，当线圈平面从与磁场方向垂直的位置转至平行位置时，求： （1）线圈中的平均感应电动势； （2）线圈中的最大感应电动势； （3）从图示位置转过时线圈中的平均感应电动势。 【答案】（1） （2） （3） 24. 某线圈的自感系数为 。接通电路后，线圈中的电流在 内由 均匀增加到 ；断开电路时，电流在 内由 均匀减小到 。求：（1）接通电路过程中线圈产生的自感电动势大小；（2）断开电路过程中线圈产生的自感电动势大小；（3）电流达到 时，线圈储存的磁场能量；（4）说明两个过程中自感电动势的作用。 【答案】（1）接通过程中自感电动势大小为 。（2）断开过程中自感电动势大小为 。（3）线圈储存的磁场能量为 。（4）接通时自感电动势阻碍电流增加；断开时自感电动势阻碍电流减小，维持原电流方向。 【解析】（1） 的大小为 ，代入得 ，结果为 。（2）代入 ，结果为 。（3）磁场能量为 ，结果为 。（4）自感现象总是阻碍线圈中电流的变化。 25. 两个相互靠近的线圈，其互感系数为 。初始时，原线圈中的电流为 ，随后在 内均匀增加到 。副线圈电阻为 ，其他电阻和影响忽略不计。随后原线圈中的电流在 内由 均匀减小到 。求：（1）原线圈电流增加过程中副线圈产生的互感电动势大小；（2）该过程中副线圈中的感应电流大小；（3）原线圈电流减小过程中副线圈产生的互感电动势大小；（4）说明电流减小时副线圈中感应电流的方向变化特点。 【答案】（1）副线圈互感电动势大小为 。（2）副线圈感应电流大小为 。（3）副线圈互感电动势大小为 。（4）电流减小时，副线圈中的感应电流方向与增加过程中相反，以阻碍原线圈磁通量的减小。 【解析】（1）互感电动势大小为 ，代入得 ，结果为 。（2）感应电流为 ，结果为 。（3）代入 ，结果为 。（4）根据楞次定律，副线圈电流阻碍原线圈磁通量的变化，因此电流减小时方向发生反向。 四、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 26. 某电工在实验室用矩形线圈检验电磁感应现象。线圈匝数为 200 匝，面积为 ，线圈平面与磁场垂直。磁感应强度在 内由 均匀减小到 ，线圈总电阻为 。规定原磁场方向垂直纸面向里。（1）计算线圈中产生的平均感应电动势和感应电流。（2）判断感应电流的方向，并说明判断依据。（3）若磁感应强度的变化量不变，而变化时间延长为 ，比较感应电动势的大小。 【答案】（1）磁感应强度的变化量为\[|\Delta B|=0.80-0.20=0.60\ T\]平均感应电动势为\[E=N A\frac{|\Delta B|}{\Delta t}=200\times0.015\times\frac{0.60}{0.04}=45\ V\]感应电流为\[I=\frac{E}{R}=\frac{45}{9}=5\ A\]（2）磁场向里且正在减弱，感应电流产生的磁场应向里，以阻碍原磁通量的减小。由右手螺旋定则可知，从纸面正面看，感应电流沿顺时针方向。（3）平均感应电动势为\[E'=200\times0.015\times\frac{0.60}{0.08}=22.5\ V\]变化时间延长一倍，感应电动势减小为原来的一半。 【解析】（1）依据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势与匝数、面积、磁感应强度变化量成正比，与变化时间成反比，再用欧姆定律求电流。（2）依据楞次定律和右手螺旋定则判断方向。（3）变化量不变时，时间延长一倍，感应电动势减半。 27. 在图中，有一有效长度的导体，在的均匀磁场中运动，运动方向与B垂直且速度，设导体的电阻，外电路的电阻。完成下列各题。 （1）导体中感应电动势的大小计算表达式正确的是（ ） A. B. C. D. E. 左手定则 F. 右手定则 G. 右手螺旋定则 H. 左手螺旋定则 I. 上负下正 J. 上正下负 K. L. M. N. O. 从上向下 P. 从下向上 【答案】ABBCA 28. 某维修人员利用理想变压器为一台交流控制设备供电。变压器原线圈匝数为 匝，副线圈匝数为 匝，原线圈接在 交流电源上，副线圈接入电阻为 的负载。（1）计算副线圈的输出电压、负载电流和输出功率。（2）按理想变压器分析，计算原线圈中的输入电流。（3）若将原线圈改接到 直流电源上，判断副线圈能否持续输出稳定电压，并说明原因。 【答案】（1）变压器电压比满足\[\frac{U1}{U2}=\frac{N1}{N2}\]副线圈电压为\[U2=U1\frac{N2}{N1}=440\times\frac{220}{1100}=88\ V\]负载电流为\[I2=\frac{U2}{R}=\frac{88}{11}=8\ A\]输出功率为\[P2=U2I_2=88\times8=704\ W\]（2）理想变压器输入功率等于输出功率，因此\[I1=\frac{P2}{U1}=\frac{704}{440}=1.6\ A\]（3）不能持续输出稳定电压。直流接入后，原线圈中的磁通量只在接通瞬间发生变化，随后基本不变，副线圈中没有持续的感应电动势。 【解析】（1）利用理想变压器电压比和欧姆定律依次求出副边电压、电流及功率。（2）依据输入功率等于输出功率求原边电流。（3）互感现象必须有变化的磁通量，稳定直流不能产生持续感应电压。 29. 某自动控制柜中的直流接触器线圈电感为 。接通电源后，线圈电流在 内由 均匀增大到 ；断开电源时，线圈电流在触点分离瞬间迅速减小。维修人员需要评估线圈的自感作用及断开保护措施。（1）计算接通过程中线圈产生的平均自感电动势。（2）计算线圈电流达到 时储存的磁场能量。（3）说明断开接触器时触点处容易产生电弧的原因，并提出一种合理的保护措施。 【答案】（1）电流变化量为\[|\Delta I|=3.0-0=3.0\ A\]平均自感电动势为\[EL=L\frac{|\Delta I|}{\Delta t}=0.80\times\frac{3.0}{0.015}=160\ V\]（2）线圈储存的磁场能量为\[W=\frac{1}{2}LI2=\frac{1}{2}\times0.80\times(3.0)^2=3.6\ J\]（3）断开时电流迅速减小，线圈为维持原电流方向会产生较高的自感电动势，使触点间空气击穿而产生电弧。可在线圈两端并联续流二极管或阻容吸收电路，以限制反向高电压。 【解析】（1）平均自感电动势 E=LΔI/Δt=0.80×3.0/0.015=160 V。（2）磁场能量 W=1/2LI2=1/2×0.80×3.02=3.6 J。（3）断开时电流不能突变，线圈产生较高自感电压，可能击穿触点间空气形成电弧；可在线圈两端并联续流二极管或阻容吸收电路，限制高电压。 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 $