第9卷 磁场和磁路（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）机电技术类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 磁场和磁路（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20小题，每题3分，共60分） 1. 涡流会导致导体产生的主要损耗形式是： A. 电磁损耗 B. 热损耗 C. 机械损耗 D. 化学损耗 2. 下列关于磁场的说法错误的是（ ） A. 磁场是一种物质 B. 磁场具有能量 C. 磁场可以脱离电荷而存在 D. 磁场对放入其中的运动电荷有力的作用 3. 如图所示，在均匀磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线，假定它们沿导轨运动的速度分别为和，且，现要使回路中产生最大的感应电流，且方向由，那么的运动情况应为（ ） A. 背向运动 B. 相向运动 C. 都向右运动 D. 都向左运动 4. 首先发现电流磁效应的科学家是（ ） A. 法国物理学家安培 B. 法国物理学家库仑 C. 意大利物理学家伏特 D. 丹麦科学家奥斯特 5. 下列属于电磁感应现象的是（ ） A. 通电直导体产生磁场 B. 通电直导体在磁场中运动 C. 变压器铁心被磁化 D. 线圈在磁场中转动发电 6. 磁场对通电导线的作用力的大小与哪些因素有关？（ ） A. 电流强度和导线长度 B. 磁感应强度和导线材料 C. 电流强度和磁场强度 D. 电流方向和导线材料 7. 如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（ ） A. a、b、c均向左 B. a、b、c均向右 C. a向左，b向右，c向右 D. a向右，b向左，c向右 8. 磁感应强度的单位是（ ） A. Wb B. A/m C. T D. Gs 9. 磁感应强度在真空中的数值约为多少特斯拉？（ ） A. 1 T B. 0.1 T C. 10 T D. 100 T 10. 如图所示，闭合回路 ABCD 竖直放在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，AB段可沿导轨自由向下滑动，当AB由静止开始向下滑动时，则（ ） A. A端电位较低，B端电位较高 B. AB段受重力、磁场力作用做匀速下滑 C. AB 段在磁场力作用下，以大于g的加速度下滑 D. AB 段在磁场力作用下，速度逐渐减小 11. 以下哪个物理量与磁感应强度有直接关系？（ ） A. 磁场强度 B. 电场强度 C. 导线电流 D. 磁通量 12. 一段通电导线放置在垂直磁场中，若导线长度为L，电流为I，磁感应强度为B，则导线受到的力的大小为多少？（ ） A. F = BIL B. F = BI/L C. F = B/L D. F = BL/I 13. 通电导线在磁场中受到的力与哪些因素有关？（ ） A. 电流方向和导线长度 B. 电压大小和导线截面积 C. 电阻大小和导线材料 D. 电流强度和磁场强度 14. 如图所示，通电直导线在磁场中的受力方向是（ ） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 15. 在匀强磁场中，一通电导体和磁感线有一定夹角，当夹角为_____时，导体受到的磁场力最大（ ） A. B. C. D. 16. 下列说法正确的是（ ） A. 计算机中存储信息的环形磁芯属于硬磁性材料 B. 日光灯中的镇流器是利用自感现象制成的 C. 磁导率远大于1的物质称为硬磁性物质 D. 钴钢、碳钢属于硬磁性材料 17. 如图所示，处在磁场中的载流导体受到的安培力方向是（ ） A. 向外 B. 向里 C. 向上 D. 向下 18. 下列关于磁滞损耗的说法，哪一项是正确的（ ） A. 磁滞损耗会降低电磁器件的效率 B. 磁滞损耗只与材料的导磁率有关 C. 磁滞损耗不会影响电磁器件的性能 D. 磁滞损耗与外磁场的大小无关 19. 下列关于磁化的说法中，错误的是（ ） A. 任何物质只要在磁体的周围都能被磁化 B. 使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫作磁化 C. 被磁化后能够长期保持磁性的物体叫作永磁体 D. 由于钢被磁化后能长期保持磁性，因此钢是制造永磁体的好材料 20. 电磁铁是利用_____产生磁场的装置。（ ） A. 永久磁铁 B. 静电 C. 电流 D. 地磁 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 磁场的方向如何规定？ 22. 什么是磁场强度？它与磁感应强度有什么区别与联系？ 23. 如图所示，分析得出各磁体间的相互作用力（填“吸引”或“排斥”） 24. 在匀强磁场中，垂直放置一横截面积为12c的铁心，设其中的磁通为4.5x1Wb铁心的相对磁导率为5000，求磁场的磁场强度。 25. 一个线圈的面积为0．6m，垂直于磁场方向放置，穿过线圈的磁通为2．4Wb，求磁场的磁感应强度大小。 26. 如图（a）所示为铁磁材料充磁的电路，电源电压，矩形铁心的平均磁路长度为20cm，磁化线圈匝数为500匝，内阻不计。如图（b）所示为铁磁材料的磁化曲线。 （1）求铁心的剩磁。 （2）当时，求铁心中的磁感应强度。 （3）当时，求铁心中的磁感应强度。 27. 左手定则的内容是什么？ 28. 写出磁路欧姆定律的公式及磁动势和磁阻的公式。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 在1T的匀强磁场中,放入50cm的线框,分别求出当线框平面与磁场方向垂直和平行时通过线框的磁通。 30. 有一空芯环形螺线管线圈，其匝数为1000匝，内径为0.2m，外径为0.3m。若通入5A的电流。 求： （1）线圈的、和的值； （2）以铸铁为线圈的芯子时的、和的值。（设铸铁的磁导率） 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 画出软磁、硬磁材料的磁滞回线，并说明它们的特点和应用。 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 $ 山东省（春季高考）机电技术类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 磁场和磁路（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20小题，每题3分，共60分） 1. 涡流会导致导体产生的主要损耗形式是： A. 电磁损耗 B. 热损耗 C. 机械损耗 D. 化学损耗 【答案】B 【解析】B. 热损耗。涡流会导致导体产生热损耗，即能量转化为热能，导致导体发热。 2. 下列关于磁场的说法错误的是（ ） A. 磁场是一种物质 B. 磁场具有能量 C. 磁场可以脱离电荷而存在 D. 磁场对放入其中的运动电荷有力的作用 【答案】C 【解析】磁场是由运动电荷产生的，不能脱离电荷而存在。故选C。 3. 如图所示，在均匀磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线，假定它们沿导轨运动的速度分别为和，且，现要使回路中产生最大的感应电流，且方向由，那么的运动情况应为（ ） A. 背向运动 B. 相向运动 C. 都向右运动 D. 都向左运动 【答案】A 【解析】1. 背向运动：ab和cd应朝相反方向运动，以增加磁通量的变化率，从而产生更大的感应电动势和电流。 2. 速度关系：由于，cd应以速度向右运动，ab应以速度向左运动。这样，两导线的相对速度最大，磁通量变化率也最大。 3. 磁场方向：假设磁场B垂直纸面向内，根据右手定则，ab向左运动产生的感应电流方向为ab，cd向右运动产生的感应电流方向为cd。由于ab和cd的运动方向相反，回路中的感应电流方向一致，均为ab。 综上，ab应向左运动，cd应向右运动，且，这样回路中产生的感应电流最大，方向为ab。 最终答案：ab向左运动，cd向右运动，且。 4. 首先发现电流磁效应的科学家是（ ） A. 法国物理学家安培 B. 法国物理学家库仑 C. 意大利物理学家伏特 D. 丹麦科学家奥斯特 【答案】D 【解析】奥斯特于1820年发现了电流的磁效应，因此正确答案是D。 5. 下列属于电磁感应现象的是（ ） A. 通电直导体产生磁场 B. 通电直导体在磁场中运动 C. 变压器铁心被磁化 D. 线圈在磁场中转动发电 【答案】D 【解析】电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流；或者当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势和感应电流的现象。 选项 A：通电直导体产生磁场是电流的磁效应。 选项 B：通电直导体在磁场中运动，这里的导体是因为有电流通过才在磁场中运动，是基于通电导体在磁场中受到安培力的作用而运动，不是电磁感应现象。 选项 C：变压器铁心被磁化是由于铁磁材料在磁场的作用下被磁化的过程。当变压器的初级线圈中有电流通过时，会产生磁场，这个磁场会使铁心磁化，这属于磁化现象，不是电磁感应现象。 选项 D：线圈在磁场中转动发电，这是典型的电磁感应现象。当线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁通量发生变化（因为线圈的面积矢量与磁场方向的夹角在不断变化），根据电磁感应定律，线圈中就会产生感应电动势，若线圈是闭合的，就会产生感应电流，这与发电机的工作原理相同。 所以，答案是 D。 6. 磁场对通电导线的作用力的大小与哪些因素有关？（ ） A. 电流强度和导线长度 B. 磁感应强度和导线材料 C. 电流强度和磁场强度 D. 电流方向和导线材料 【答案】C 【解析】磁场对通电导线的作用力的大小与电流强度和磁场强度有关。 7. 如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（ ） A. a、b、c均向左 B. a、b、c均向右 C. a向左，b向右，c向右 D. a向右，b向左，c向右 【答案】C 8. 磁感应强度的单位是（ ） A. Wb B. A/m C. T D. Gs 【答案】C 【解析】磁感应强度的国际单位是特斯拉，符号为T；Wb是磁通量单位，A/m是磁场强度单位，Gs是高斯。 9. 磁感应强度在真空中的数值约为多少特斯拉？（ ） A. 1 T B. 0.1 T C. 10 T D. 100 T 【答案】A 【解析】真空中，磁感应强度约为1特斯拉。 10. 如图所示，闭合回路 ABCD 竖直放在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，AB段可沿导轨自由向下滑动，当AB由静止开始向下滑动时，则（ ） A. A端电位较低，B端电位较高 B. AB段受重力、磁场力作用做匀速下滑 C. AB 段在磁场力作用下，以大于g的加速度下滑 D. AB 段在磁场力作用下，速度逐渐减小 【答案】B 【解析】当AB段向下滑动时，根据右手定则，可判断感应电流方向是从B到A，在电源内部电流是从低电位流向高电位，所以A端电位较高，B端电位较低，A错误 AB段下滑时，受到重力和安培力的作用，随着速度增大，安培力增大，当安培力等于重力时，AB段做匀速直线运动，B正确。 根据牛顿第二定律，AB段受到重力和安培力，开始时重力大于安培力，加速度低g，C错误。 AB段下滑过程中，由于重力做正功，安培力做负功，开始时重力大于安培力，速度会逐渐增大，D错误。 11. 以下哪个物理量与磁感应强度有直接关系？（ ） A. 磁场强度 B. 电场强度 C. 导线电流 D. 磁通量 【答案】D 【解析】磁感应强度与磁通量之间有直接关系，根据定义，磁感应强度等于单位面积上的磁通量。 12. 一段通电导线放置在垂直磁场中，若导线长度为L，电流为I，磁感应强度为B，则导线受到的力的大小为多少？（ ） A. F = BIL B. F = BI/L C. F = B/L D. F = BL/I 【答案】A 【解析】根据洛伦兹力定律，导线受到的力的大小由F = BIL给出。 13. 通电导线在磁场中受到的力与哪些因素有关？（ ） A. 电流方向和导线长度 B. 电压大小和导线截面积 C. 电阻大小和导线材料 D. 电流强度和磁场强度 【答案】D 【解析】根据洛伦兹力定律，通电导线在磁场中受到的力与电流强度和磁场强度有关。 14. 如图所示，通电直导线在磁场中的受力方向是（ ） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 【答案】B 15. 在匀强磁场中，一通电导体和磁感线有一定夹角，当夹角为_____时，导体受到的磁场力最大（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】通电导体在匀强磁场中所受磁场力的大小为F=BILsinθ，其中θ为导体与磁感线的夹角。当θ=或时，sinθ=0，导体不受磁场力；当θ=时，sinθ=1，磁场力最大。因此应选C。 16. 下列说法正确的是（ ） A. 计算机中存储信息的环形磁芯属于硬磁性材料 B. 日光灯中的镇流器是利用自感现象制成的 C. 磁导率远大于1的物质称为硬磁性物质 D. 钴钢、碳钢属于硬磁性材料 【答案】D 【解析】B项正确，日光灯镇流器利用线圈的自感作用，在启动时产生较高的感应电动势，并在正常工作时限制电流。D项也正确，钴钢、碳钢具有较强的剩磁和较大的矫顽力，属于硬磁性材料。A项中的计算机存储材料通常采用软磁性材料，错误；C项中磁导率远大于1的物质通常属于软磁性材料，错误。因此本题B、D两项均正确，不能作为单项选择题使用。 17. 如图所示，处在磁场中的载流导体受到的安培力方向是（ ） A. 向外 B. 向里 C. 向上 D. 向下 【答案】D 【解析】由左手定则可知，载流导体所受到的安培力方向向下，故D正确。 18. 下列关于磁滞损耗的说法，哪一项是正确的（ ） A. 磁滞损耗会降低电磁器件的效率 B. 磁滞损耗只与材料的导磁率有关 C. 磁滞损耗不会影响电磁器件的性能 D. 磁滞损耗与外磁场的大小无关 【答案】A 【解析】磁滞损耗是指铁磁性材料在磁化过程中产生的能量损耗，会导致电磁器件的发热和能量损失，降低器件的效率。 19. 下列关于磁化的说法中，错误的是（ ） A. 任何物质只要在磁体的周围都能被磁化 B. 使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫作磁化 C. 被磁化后能够长期保持磁性的物体叫作永磁体 D. 由于钢被磁化后能长期保持磁性，因此钢是制造永磁体的好材料 【答案】A 【解析】磁化是使原来没有磁性的物体获得磁性的过程，但并非任何物质都能被磁化，因此A项错误。B项是磁化的定义，正确；被磁化后能够长期保持磁性的物体叫作永磁体，C项正确；钢被磁化后能够长期保持磁性，适合制造永磁体，D项正确。因此应选A。 20. 电磁铁是利用_____产生磁场的装置。（ ） A. 永久磁铁 B. 静电 C. 电流 D. 地磁 【答案】C 【解析】电磁铁的工作原理是电流的磁效应，当电流通过线圈时产生磁场，而不是依靠永久磁铁、静电或地磁。 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 磁场的方向如何规定？ 【答案】在磁场中的任一点，放入小磁针，当小磁针静止时N极指向就是该点的磁场方向；如果用磁感线表示磁场，则在磁感线上每一点的切线方向与该点磁场方向相同。 【解析】磁场方向规定为小磁针N极在该点静止时所指的方向。若用磁感线表示磁场，则磁感线上任一点的切线方向，就是该点的磁场方向。因此，答案中的两种表述均符合磁场方向的定义。 22. 什么是磁场强度？它与磁感应强度有什么区别与联系？ 【答案】磁场中某点的磁场强度H等于该点的磁感应强度B与介质磁导率μ的比值；磁感应强度B与磁导率μ有关；而磁场强度H与磁导率μ无关。它们都是矢量。 【解析】磁场强度H是描述磁场强弱的物理量，单位为A/m；磁感应强度B是描述磁场对电流或磁性物质作用强弱的物理量，单位为T。在均匀、各向同性、线性介质中，二者关系为B=μH，因此H=B/μ。B的大小与介质磁导率μ有关；在给定电流源、线性介质条件下，H主要由自由电流决定，通常认为与介质磁导率无关。H和B都是矢量。 23. 如图所示，分析得出各磁体间的相互作用力（填“吸引”或“排斥”） 【答案】（a）吸引 （b）排斥 （c）排斥 （d）吸引 24. 在匀强磁场中，垂直放置一横截面积为12c的铁心，设其中的磁通为4.5x1Wb铁心的相对磁导率为5000，求磁场的磁场强度。 【答案】597A/m 【解析】由磁通关系可得磁场强度H=φ/(μ0μrS)。将φ=4.5×10^-3 Wb、μr=5000、S=12×10^-4 代入，得H≈597 A/m。 25. 一个线圈的面积为0．6m，垂直于磁场方向放置，穿过线圈的磁通为2．4Wb，求磁场的磁感应强度大小。 【答案】由磁通公式Φ=BS可得B=Φ/S 已知Φ=2.4Wb，S=0.6，则磁场的磁感应强度B=4T 【解析】线圈平面垂直于磁场方向，因此磁场与线圈平面的法线方向一致，夹角为。磁通公式为Φ=BScos=BS，所以B=Φ/S。代入Φ=2.4Wb、S=0.6，得B=2.4/0.6=4T。因此磁感应强度为4T。 26. 如图（a）所示为铁磁材料充磁的电路，电源电压，矩形铁心的平均磁路长度为20cm，磁化线圈匝数为500匝，内阻不计。如图（b）所示为铁磁材料的磁化曲线。 （1）求铁心的剩磁。 （2）当时，求铁心中的磁感应强度。 （3）当时，求铁心中的磁感应强度。 【答案】（1）0.80T （2）1.70T （3）1.80T 【解析】（1）由磁化曲线的特点可知，时对应的值即为铁心的剩磁，则铁心的剩磁。 （2）当时，通过线圈的电流， 通电螺线管内部的磁场强度 ， 由磁化曲线可知，此时铁心中的磁感应强度约为。 （3）当时，通过线圈的电流， 通电螺线管内部的磁场强度 ， 由磁化曲线可知，此时铁心中的磁感应强度约为。 27. 左手定则的内容是什么？ 【答案】通电导体在磁场中受力方向可用左手定则判定；伸出左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿过手心，四个手指指向电流方向，这时拇指指向就是通电导体所受磁场力的方向。 【解析】左手定则用于判定通电导体在磁场中所受磁场力的方向。伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并使四指与手掌在同一平面内；让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是通电导体所受磁场力的方向。 28. 写出磁路欧姆定律的公式及磁动势和磁阻的公式。 【答案】 ；；。 【解析】磁路欧姆定律为。线圈匝数为、电流为时，产生的磁动势为。对于磁路平均长度为、截面积为、磁导率为的均匀磁路，磁阻为。代入磁路欧姆定律，得。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 在1T的匀强磁场中,放入50cm的线框,分别求出当线框平面与磁场方向垂直和平行时通过线框的磁通。 【答案】题目信息不足，无法唯一确定数值。磁通公式为，其中为磁场方向与线框面积法线的夹角。线框平面与磁场方向垂直时，，；线框平面与磁场方向平行时，，。若题意为边长的正方形线框，则，垂直时，平行时。 【解析】磁通量计算公式为，其中是磁场方向与线框面积法线之间的夹角。线框平面与磁场方向垂直时，磁场方向与面积法线重合，，所以；线框平面与磁场方向平行时，磁场方向与面积法线垂直，，所以。题干未明确“50cm”表示线框的边长、面积还是其他尺寸，因此不能唯一得到第一种情况下的数值。若按边长的正方形线框理解，则，在时，垂直情况下，平行情况下。 30. 有一空芯环形螺线管线圈，其匝数为1000匝，内径为0.2m，外径为0.3m。若通入5A的电流。 求： （1）线圈的、和的值； （2）以铸铁为线圈的芯子时的、和的值。（设铸铁的磁导率） 【答案】（1），， （2），， 【解析】取环形磁路的平均直径为，平均磁路长度为。若环形线圈截面为圆形，则截面直径为，截面积为。 （1）空芯时，磁场强度为。空气磁导率为，因此 。磁通量为。 （2）采用铸铁芯且磁导率为时，在忽略漏磁和边缘效应的条件下，磁场强度仍由安培环路定律确定，因此。磁感应强度为。磁通量为。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 画出软磁、硬磁材料的磁滞回线，并说明它们的特点和应用。 【答案】类型 特点 应用 软磁材料 磁滞回线较窄，磁化和去磁容易，矫顽力小，磁导率高，磁滞损耗小 广泛应用于变压器、电感器、发电机、电动机等电器元件中，用于提高磁路的效率 硬磁材料 磁滞回线较宽，磁化和去磁困难，矫顽力大，剩磁高，能长时间保持磁性 广泛应用于磁体、传感器、磁存储器等领域，如硬盘、磁头等 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 $