第12卷 电磁感应（B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） 电磁感应（B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. 涡流产生的条件包括（ ） A. 磁场方向变化 B. 磁场密度增加 C. 导体长度变化 D. 导体温度上升 【答案】A 【解析】涡流是由磁场的变化引起的，例如磁场的方向或强度发生改变时。 2. 闭合线圈中产生感应电流的必要条件是（ ） A. 线圈中的磁通量发生变化 B. 线圈中的电阻保持不变 C. 线圈中的电流保持恒定 D. 线圈中的导线温度升高 【答案】A 【解析】闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈内会产生感应电动势；电路闭合后，感应电动势才能形成感应电流。其他条件不是产生感应电流的必要条件。 3. 如图所示，金属框ABCD在束集的磁场中摆动，磁场方向垂直纸面向外。金属框从右向左摆动过程中分别在位置I、Ⅱ、Ⅲ时，下列说法正确的是（ ） A. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中始终有感应电流 B. 在位置Ⅱ时，金属框中没有感应电流 C. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中感应电流方向均为顺时针 D. 金属框在左右摆动过程中，幅度不变 【答案】B 4. 电磁感应现象中，磁通量的变化率与感生电动势的大小之间的关系由哪个定律描述？（ ） A. 法拉第电磁感应定律 B. 楞次定则 C. 麦克斯韦方程组 D. 库仑定律 【答案】A 【解析】法拉第电磁感应定律描述了磁通量的变化率与感生电动势的大小之间的关系。 5. 当条形磁铁的北极靠近闭合线圈时，判断线圈中感应电流方向应采用（ ） A. 右手螺旋定则 B. 左手定则 C. 楞次定律 D. 欧姆定律 【答案】C 【解析】楞次定律用于判断感应电流的磁场方向，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。右手螺旋定则可在确定电流方向后判断磁场方向，但不能单独判断感应电流的产生方向。 6. 下列设备中，主要利用电磁感应原理将机械能转化为电能的是（ ） A. 直流电动机 B. 交流发电机 C. 电磁继电器 D. 电热器 【答案】B 【解析】交流发电机工作时，线圈或磁场相对运动使线圈中的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势，从而把机械能转化为电能。直流电动机主要利用通电导体在磁场中受力。 7. 如图所示，当直导体ab在均匀磁场中匀速向左运动时，下列说法不正确的是（ ） A. 直导体ab产生感应电动势 B. 直导体ab产生的感应电动势的方向为a指向b C. 直导体ab没有电流流过 D. 直导体ab产生的感应电动势的方向为b指向a 【答案】D 8. 发电机的工作原理是利用了哪个电磁现象？（ ） A. 自感 B. 磁通量 C. 感生电流 D. 感生电动势 【答案】D 【解析】发电机利用感生电动势将机械能转化为电能。 9. 运动导体切割磁力线产生最大感应电动势时，导体与磁力线之间的夹角为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】运动导体切割磁感线产生的感应电动势为，其中为导体运动方向与磁场方向之间的夹角。当时，，感应电动势最大。因此应选C。 10. 如图所示，将条形磁铁按图示方向从线圈中快速拔出，下面几种说法正确的是（ ） A. 线圈内的电流由A到B， B. 线圈内的电流由B到A， C. 线圈内的电流由A到B， D. 线圈内的电流由B到A， 【答案】D 11. 一只矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电动势为，下列说法正确的是（ ） A. 交流电的频率是 B. 当时线圈平面跟磁感线垂直 C. 当时，有最大值 D. 交流电的周期是 【答案】B 【解析】由可知角频率为，频率为2 Hz，周期为0.5 s。当时，电动势为零，磁通量最大，线圈平面与磁感线垂直，故B正确；当时，电动势为零，故选B。 12. 在其他条件相同的情况下，导体切割磁感线的速度增大时，导体中产生的感应电动势通常会（ ） A. 逐渐减小 B. 保持不变 C. 先增大后减小 D. 逐渐增大 【答案】D 【解析】在磁感应强度、有效长度和运动方向等条件相同的情况下，导体切割磁感线的速度越大，单位时间内磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。 13. 仅根据导体环面积增大这一条件，能否确定环中感应电流大小的变化？（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 无法确定 【答案】D 【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为，感应电流的大小还与线圈电阻有关，即。导体环面积增大时，只有在磁场、线圈方向、面积变化率及电阻等条件明确的情况下，才能确定磁通量变化率和感应电流的变化。因此，仅根据面积增大这一条件，无法确定感应电流大小的变化，应选D。 14. 如图所示，如果线框ABCD不产生感应电流，则线框一定（ ） A. 匀速向右运动 B. 以导线为轴匀速转动 C. 以BC为轴匀速转动 D. 以AB为轴匀速转动 【答案】B 15. 线圈接入直流电路的瞬间，线圈中出现阻碍电流变化的电动势，这种现象称为（ ） A. 电磁感应 B. 自感现象 C. 磁滞现象 D. 电流热效应 【答案】B 【解析】线圈自身电流发生变化时，线圈中的磁通量随之变化，并在线圈自身产生感应电动势来阻碍原电流的变化，这种现象称为自感现象。 16. 闭合线圈中产生感应电流的方向总是（ ） A. 与线圈中原电流方向一致 B. 与线圈中原电流方向相反 C. 阻碍引起感应电流的磁通量变化 D. 以上三种说法均不正确 【答案】C 【解析】根据楞次定律，感应电流的方向总是使其产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化。因此，修正后的选项C正确，应选C。 17. 如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，会发生的现象是（ ） A. 通电螺线管仍保持静止不动 B. 通电螺线管能在任意位置静止 C. 通电螺线管转动，直至B端指向南，A端指向北 D. 通电螺线管转动，直至A端指向南，B端指向北 【答案】C 【解析】由右手螺旋定则可知，螺线管A端为N极；地球的南极为N极，北极为S极，螺线管东西悬挂，故在磁极的相互作用下，螺线管会转动，直至N极向北，S极向南才能处于平衡状态。故选C。 18. 自感现象对电路的影响是（ ） A. 使电路稳定性增加 B. 使电路电流立即增大 C. 不影响电路稳定性 D. 使电路稳定性减小 【答案】D 【解析】当电路中的电流发生变化时，线圈会产生自感电动势。根据楞次定律，自感电动势总是阻碍电流的变化：电流增大时，自感电动势阻碍电流增大；电流减小时，自感电动势阻碍电流减小。因此，自感现象的基本作用是阻碍电流的变化，应选A。 19. 一个电感线圈中储存的磁场能可用下式表示（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】电感线圈储存的磁场能为，故选A。 20. 互感线圈通常用于以下哪种电路中？（ ） A. 直流电路 B. 模拟电路 C. 数字电路 D. 交流电路 【答案】D 【解析】D. 交流电路。互感线圈通常用于交流电路中，因为它们能够通过磁耦合影响电路中的交流信号。因此应选D。 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 什么是涡流；它通常产生在导体的哪个位置；给出一个导致涡流产生的原因。 【答案】涡流是由导体中磁场变化引起的感应电流。它通常产生在导体表面。例如，当导体在磁场中移动或磁场的强度发生变化时，会导致导体中的电子发生运动，从而产生感应电流，形成涡流。这是因为导体表面更容易受到磁场的影响，导致涡流主要集中在导体表面。 【解析】涡流是导体内部因磁通量变化产生的感应电流，电流在导体内形成闭合回路。交变磁场或导体在磁场中运动均可导致涡流；在高频条件下，涡流主要集中于导体表面。 22. 简述什么是感应电动势 【答案】在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。 【解析】电磁感应现象中，因磁通量变化或导体切割磁感线而产生的电动势，称为感应电动势。 23. 如下图所示，导体CD、平行导轨、绕有线圈的铁心和磁铁均处于同一水平面上，为匀强磁场，请问： （1）当磁铁按图示方向运动时，若CD受到向右的安培力，判断磁铁的运动方向和CD中的电流方向。 （2）当CD受到外力作用而向右运动时，判断磁铁因此所受作用力的方向。 【答案】（1）向前；由C流向D （2）向前 24. 把一个条形磁铁的N极，在1.5s内从线圈的顶部一直插到底部，穿过每匝线圈的磁通改变了，线圈的匝数为600匝，求线圈中感应电动势的大小。若线圈与外电路连接成闭合回路，回路的总电阻R为50Ω，求感应电流的大小。 【答案】 【解析】利用平均感应电动势公式可得；感应电流。 25. 为什么电感线圈对交流电有阻碍作用，而对直流电无阻碍作用？ 【答案】根据电磁感应定律，当交流电通过线圈时，电流的大小和方向不断变化，线圈中会产生自感电动势，阻碍电流的变化（感抗πfL）；直流电通过时，电流恒定，无自感电动势（f=0，），故无阻碍。 【解析】核心是“变化的电流”产生自感电动势，感抗与频率相关，直流电频率为零，感抗为零。 26. 如图所示，两个电阻器的阻值分别为R和2R，其余电阻不计，电容器的电量为C，匀强磁场的磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，金属棒ab、cd的长度均为l。当金属棒ab以速度v向左切割磁感线运动，金属棒cd以速度2v向右切割磁感线运动时，电容C的电量为多大？哪一个极板带正电？ 【答案】电容器右极板电势高，右极板带正电 【解析】解：由法拉第电磁感应定律得。 电容器充电后相当于断路，右侧回路中没有电流，若设点的电势为零，则点电势为 设左侧回路中电流为，由欧姆定律得 电阻上的电流方向为，则 电容器的电压 电容器所带电荷量为，因，故电容器右极板电势高，所以右极板带正电。 27. 简要解释互感现象及其在电路中的作用。 【答案】互感现象是指电磁场与电路元件之间的相互作用，导致电路中出现电动势的现象。当电流通过一个线圈时，它产生的磁场会影响到另一个线圈，并在其上引起感应电动势。这种电动势的产生称为互感电动势。互感现象在电路中起着重要作用，例如在变压器中，利用互感现象可以实现电压的升降；在电感器件中，利用互感现象可以存储和释放能量，同时也用于滤波、隔直等电路设计。 【解析】一线圈电流变化产生的磁通量变化会耦合另一线圈，在其中感应电动势，满足，这就是互感。它可实现线圈间能量传递和电压变换，并用于滤波、隔离等电路。 28. 简述互感线圈同名端的含义及判断方法。 【答案】同名端是指两线圈中电流产生的磁场方向相同的端点（或说，同时通入电流时磁场相互增强的端点）。判断方法：用直流电源接一个线圈，另一个线圈接检流计，闭合开关瞬间，检流计正偏时，电源正极与检流计正接线柱所接端点为同名端。 【解析】同名端反映线圈绕向的相对关系，判断方法基于互感电动势的方向（楞次定律）。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某环形线圈的铁心用硅钢片叠成，其横截面积是，磁路的平均长度为，线圈的匝数为300匝，线圈通以的电流，硅钢片的相对磁导率为，试求： （1）铁心的磁阻； （2）通过铁心的磁通； （3）线圈的自感系数。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】由得；再由得，故。 30. 某电磁式电流检测装置由原线圈和副线圈组成。原线圈电流在 内由 均匀增加到 ，原、副线圈之间的互感系数为 。副线圈电阻为 ，忽略副线圈自感影响。断开原线圈电源后，原线圈电流在 内由 降为零，原线圈自感系数为 。求：（1）原线圈电流增加过程中副线圈产生的感应电动势大小；（2）副线圈中的感应电流大小；（3）断开电源瞬间原线圈产生的自感电动势大小，以及断开前原线圈储存的磁场能量。 【答案】（1）副线圈感应电动势大小为 。（2）副线圈感应电流大小为 。（3）自感电动势大小为 ，断开前储存的磁场能量为 。 【解析】（1）由互感电动势公式 为 ，代入得 ，结果为 。（2）由欧姆定律，感应电流为 ，结果为 。（3）自感电动势为 ，即 ，结果为 ；磁场能量为 ，结果为 。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 某自动化生产线采用直流接触器控制电动机。接触器线圈电感量为 ，线圈电流在接通过程中由 增加到 ，变化时间为 。线圈附近安装一个检测线圈，其与接触器线圈的互感系数为 。接触器线圈的绝缘耐压为 ，检测线圈的绝缘耐压为 。（1）计算接触器线圈中产生的自感电动势、检测线圈中产生的互感电动势，并计算接触器线圈电流达到 时储存的磁场能量。（2）判断接触器线圈和检测线圈的绝缘耐压是否满足上述电流变化条件，并说明接触器线圈断电时自感电动势的变化特点。（3）为减小接触器线圈断电时产生的高电压，提出两项合理的改进措施，并说明其中一种措施可能带来的影响。 【答案】（1）电流变化量为\[\Delta I=1.20-0.20=1.00\ A\]时间变化量为\[\Delta t=4.0\ ms=4.0\times10-3\ s\]自感电动势：\[|eL|=L\frac{\Delta I}{\Delta t}=0.80\times\frac{1.00}{4.0\times10-3}=200\ V\]互感电动势：\[|eM|=M\frac{\Delta I}{\Delta t}=0.12\times\frac{1.00}{4.0\times10-3}=30\ V\]磁场能量：\[W=\frac{1}{2}LI2=\frac{1}{2}\times0.80\times(1.20)^2=0.576\ J\]（2）接触器线圈产生的自感电动势为 ，大于其 的绝缘耐压，存在绝缘击穿风险；检测线圈产生的互感电动势为 ，小于其 的绝缘耐压。接触器线圈断电时，电流迅速减小，自感电动势的方向改变，并阻碍电流减小。（3）可在线圈两端并联续流二极管，或并联压敏电阻、稳压管等吸收电路。续流二极管能有效降低断电过电压，但会使线圈电流衰减较慢，接触器释放时间延长。 【解析】（1）先求电流变化量和变化时间，再分别代入自感、互感公式；磁场能量按电感储能公式计算。（2）将感应电动势与绝缘耐压比较，并依据楞次定律判断断电时的电动势方向。（3）抑制线圈电流突变可降低感应高电压，但续流措施可能延长释放时间。 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） 电磁感应（B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. 涡流产生的条件包括（ ） A. 磁场方向变化 B. 磁场密度增加 C. 导体长度变化 D. 导体温度上升 2. 闭合线圈中产生感应电流的必要条件是（ ） A. 线圈中的磁通量发生变化 B. 线圈中的电阻保持不变 C. 线圈中的电流保持恒定 D. 线圈中的导线温度升高 3. 如图所示，金属框ABCD在束集的磁场中摆动，磁场方向垂直纸面向外。金属框从右向左摆动过程中分别在位置I、Ⅱ、Ⅲ时，下列说法正确的是（ ） A. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中始终有感应电流 B. 在位置Ⅱ时，金属框中没有感应电流 C. 在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，金属框中感应电流方向均为顺时针 D. 金属框在左右摆动过程中，幅度不变 4. 电磁感应现象中，磁通量的变化率与感生电动势的大小之间的关系由哪个定律描述？（ ） A. 法拉第电磁感应定律 B. 楞次定则 C. 麦克斯韦方程组 D. 库仑定律 5. 当条形磁铁的北极靠近闭合线圈时，判断线圈中感应电流方向应采用（ ） A. 右手螺旋定则 B. 左手定则 C. 楞次定律 D. 欧姆定律 6. 下列设备中，主要利用电磁感应原理将机械能转化为电能的是（ ） A. 直流电动机 B. 交流发电机 C. 电磁继电器 D. 电热器 7. 如图所示，当直导体ab在均匀磁场中匀速向左运动时，下列说法不正确的是（ ） A. 直导体ab产生感应电动势 B. 直导体ab产生的感应电动势的方向为a指向b C. 直导体ab没有电流流过 D. 直导体ab产生的感应电动势的方向为b指向a 8. 发电机的工作原理是利用了哪个电磁现象？（ ） A. 自感 B. 磁通量 C. 感生电流 D. 感生电动势 9. 运动导体切割磁力线产生最大感应电动势时，导体与磁力线之间的夹角为（ ） A. B. C. D. 10. 如图所示，将条形磁铁按图示方向从线圈中快速拔出，下面几种说法正确的是（ ） A. 线圈内的电流由A到B， B. 线圈内的电流由B到A， C. 线圈内的电流由A到B， D. 线圈内的电流由B到A， 11. 一只矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电动势为，下列说法正确的是（ ） A. 交流电的频率是 B. 当时线圈平面跟磁感线垂直 C. 当时，有最大值 D. 交流电的周期是 12. 在其他条件相同的情况下，导体切割磁感线的速度增大时，导体中产生的感应电动势通常会（ ） A. 逐渐减小 B. 保持不变 C. 先增大后减小 D. 逐渐增大 13. 仅根据导体环面积增大这一条件，能否确定环中感应电流大小的变化？（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 无法确定 14. 如图所示，如果线框ABCD不产生感应电流，则线框一定（ ） A. 匀速向右运动 B. 以导线为轴匀速转动 C. 以BC为轴匀速转动 D. 以AB为轴匀速转动 15. 线圈接入直流电路的瞬间，线圈中出现阻碍电流变化的电动势，这种现象称为（ ） A. 电磁感应 B. 自感现象 C. 磁滞现象 D. 电流热效应 16. 闭合线圈中产生感应电流的方向总是（ ） A. 与线圈中原电流方向一致 B. 与线圈中原电流方向相反 C. 阻碍引起感应电流的磁通量变化 D. 以上三种说法均不正确 17. 如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，会发生的现象是（ ） A. 通电螺线管仍保持静止不动 B. 通电螺线管能在任意位置静止 C. 通电螺线管转动，直至B端指向南，A端指向北 D. 通电螺线管转动，直至A端指向南，B端指向北 18. 自感现象对电路的影响是（ ） A. 使电路稳定性增加 B. 使电路电流立即增大 C. 不影响电路稳定性 D. 使电路稳定性减小 19. 一个电感线圈中储存的磁场能可用下式表示（ ） A. B. C. D. 20. 互感线圈通常用于以下哪种电路中？（ ） A. 直流电路 B. 模拟电路 C. 数字电路 D. 交流电路 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 什么是涡流；它通常产生在导体的哪个位置；给出一个导致涡流产生的原因。 22. 简述什么是感应电动势 23. 如下图所示，导体CD、平行导轨、绕有线圈的铁心和磁铁均处于同一水平面上，为匀强磁场，请问： （1）当磁铁按图示方向运动时，若CD受到向右的安培力，判断磁铁的运动方向和CD中的电流方向。 （2）当CD受到外力作用而向右运动时，判断磁铁因此所受作用力的方向。 24. 把一个条形磁铁的N极，在1.5s内从线圈的顶部一直插到底部，穿过每匝线圈的磁通改变了，线圈的匝数为600匝，求线圈中感应电动势的大小。若线圈与外电路连接成闭合回路，回路的总电阻R为50Ω，求感应电流的大小。 25. 为什么电感线圈对交流电有阻碍作用，而对直流电无阻碍作用？ 26. 如图所示，两个电阻器的阻值分别为R和2R，其余电阻不计，电容器的电量为C，匀强磁场的磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，金属棒ab、cd的长度均为l。当金属棒ab以速度v向左切割磁感线运动，金属棒cd以速度2v向右切割磁感线运动时，电容C的电量为多大？哪一个极板带正电？ 27. 简要解释互感现象及其在电路中的作用。 28. 简述互感线圈同名端的含义及判断方法。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某环形线圈的铁心用硅钢片叠成，其横截面积是，磁路的平均长度为，线圈的匝数为300匝，线圈通以的电流，硅钢片的相对磁导率为，试求： （1）铁心的磁阻； （2）通过铁心的磁通； （3）线圈的自感系数。 30. 某电磁式电流检测装置由原线圈和副线圈组成。原线圈电流在 内由 均匀增加到 ，原、副线圈之间的互感系数为 。副线圈电阻为 ，忽略副线圈自感影响。断开原线圈电源后，原线圈电流在 内由 降为零，原线圈自感系数为 。求：（1）原线圈电流增加过程中副线圈产生的感应电动势大小；（2）副线圈中的感应电流大小；（3）断开电源瞬间原线圈产生的自感电动势大小，以及断开前原线圈储存的磁场能量。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 某自动化生产线采用直流接触器控制电动机。接触器线圈电感量为 ，线圈电流在接通过程中由 增加到 ，变化时间为 。线圈附近安装一个检测线圈，其与接触器线圈的互感系数为 。接触器线圈的绝缘耐压为 ，检测线圈的绝缘耐压为 。（1）计算接触器线圈中产生的自感电动势、检测线圈中产生的互感电动势，并计算接触器线圈电流达到 时储存的磁场能量。（2）判断接触器线圈和检测线圈的绝缘耐压是否满足上述电流变化条件，并说明接触器线圈断电时自感电动势的变化特点。（3）为减小接触器线圈断电时产生的高电压，提出两项合理的改进措施，并说明其中一种措施可能带来的影响。 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 $