第10卷 磁场和磁路（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）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 磁场和磁路（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. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是（ ） A. 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，任一点的切线方向表示该点的磁场方向 B. 磁感线是从磁铁的N极指向S极 C. 磁极间的相互作用由磁场产生 D. 磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 2. 磁通量的单位是（ ）​ A. 特斯拉​ B. 韦伯​ C. 亨利​ D. 安培每米​ 3. 已知三条垂直穿过纸面的长直导线a、b、c成等边三角形分布，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则导线c所受安培力的方向是（ ） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右 4. 下列物理量与单位对应错误的是（ ） A. 磁导率H/m B. 磁通量Wb C. 磁感应强度T D. 磁场强度H 5. 一个线圈在磁场中，当线圈平面与磁场方向平行时，磁通为（ ） A. 最大 B. 最小 C. 零 D. 与磁场方向无关 6. 在一通有直流电流的空心线圈中插入铁芯后，下列物理量不变的是（ ） A. 磁感应强度 B. 磁通 C. 磁场强度 D. 磁阻 7. 如图所示，电路中的一段导线ab处于条形磁铁N极和S极之间，通过以下的操作，可以观察到电流表A的指针发生偏转的是（ ） A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动 B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 C. 开关S闭合，导线ab从纸里向纸外运动 D. 开关S断开，导线ab从纸外向纸里运动 8. 匀强磁场中各点磁感应强度的特点是（ ） A. 大小相同，方向相同 B. 大小不同，方向不同 C. 大小、方向均不同 D. 大小不同，方向相同 9. 铁磁材料在反复磁化过程中，存在磁滞现象，即磁感应强度的变化（ ） A. 滞后于磁通的变化 B. 滞后于磁场强度的变化 C. 超前于磁通的变化 D. 超前于磁场强度的变化 10. 如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ） A. 水平向左 B. 水平向右 C. 竖直向下 D. 竖直向上 11. 增大导线长度会如何影响其在磁场中受到的力？（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 变化不确定 12. 有一环形铁心线圈，其电流为20A，欲使其磁动势达到1500A，线圈匝数应为（ ） A. 3000匝 B. 300匝 C. 75匝 D. 750匝 13. 磁路中的磁动势等于（ ） A. 磁通除以磁阻 B. 磁场强度乘以磁路长度 C. 电流乘以线圈匝数 D. 磁感应强度乘以面积 14. 如下图所示，磁极中通电直导体受力情况为（ ） A. 向上受力 B. 向下受力 C. 向左受力 D. 向右受力 15. 磁阻的大小与______有关（ ） A. 磁导率 B. 磁场强度 C. 电流 D. 电压 16. 交流铁芯线圈的功率损耗包括（ ） A. 铜损耗 B. 涡流损耗 C. 磁滞损耗 D. 铜损耗、铁损耗 17. 磁场中的直线导体AB通如图所示的直流电流I，则导线所受安培力的方向为（ ） A. 垂直向上 B. 垂直向下 C. 水平向左 D. 静止不动 18. 关于铁磁性物质的磁化过程，以下说法正确的是：（ ） A. 磁化过程中只有外加磁场会影响材料的磁性 B. 磁化过程中外加磁场、材料内部原子的自旋均会影响材料的磁性 C. 磁化过程中只有材料内部原子的自旋会影响材料的磁性 D. 磁化过程与材料的种类无关 19. 三相异步电动机定子铁心、转子铁心的硅钢片均涂有绝缘的目的是（ ） A. 减少电动机的磁滞损耗 B. 减少电动机的涡流损耗 C. 减少电动机的铜损耗 D. 制造方便 20. 根据铁磁材料的磁化曲线可知，磁导率最大时是在（ ） A. 起始磁化段 B. 直线段 C. 接近饱和段 D. 饱和段 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 简述什么是漏磁通 22. 当一个通电导线置于均匀磁场中时，它会受到怎样的力？简要描述该力的大小和方向的计算方法。 23. 导体电流I如下图所示，说明磁极A、B的名称并判断导体C的受力方向。 24. 影响磁阻的因素有哪些？ 25. 一电磁铁的磁阻为，线圈匝数为200匝，要使其磁通达到0.1Wb，则线圈中的电流应为______A。 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 一只带有均匀铁芯的直流线圈，匝数为 匝，线圈电流为 ，铁芯平均磁路长度为 ，相对磁导率为 ，铁芯截面积为 。设磁路均匀，忽略漏磁和铁芯磁滞，真空磁导率取 。求：（1）铁芯中的磁场强度 ；（2）铁芯中的磁感应强度 ；（3）铁芯中的磁通 。 27. 如图，导线长度为L，电流为I，磁场的磁感应强度为B （1）写出甲、乙两图中导线所受安培力的大小； （2）试推导丙图中导线所受安培力的大小。 28. 某电磁铁铁芯的平均磁路长度为 ，铁芯中有一个长度为 的空气隙。铁芯截面积为 ，线圈匝数为 匝，电流为 ，铁芯相对磁导率为 。忽略漏磁和边缘效应，取 。求：（1）铁芯磁阻 、空气隙磁阻 及总磁阻 ；（2）磁路中的磁通 和空气隙中的磁感应强度 ；（3）空气隙中的磁场强度 以及铁芯中的磁场强度 。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某机床电磁夹具采用直流线圈吸合铁质压板。线圈匝数为 匝，通入电流 。铁芯平均磁路长度为 ，铁芯有效截面积为 ，工作时可取铁芯相对磁导率 。真空磁导率取 。（1）计算铁芯中的磁场强度 、磁感应强度 和磁通量 。（2）若忽略漏磁，利用公式 计算电磁夹具的吸力，并判断其是否能够克服 70 N 的夹紧阻力。（3）若铁芯材料的饱和磁感应强度约为 1.5 T，分析当前工作状态是否存在明显磁饱和，并说明提高夹具吸力的一项合理措施。 30. 某数控机床电磁制动器的铁芯与衔铁之间存在一个工作气隙。线圈匝数为 匝，电流为 。铁芯平均长度为 ，相对磁导率为 ；气隙长度为 ，有效截面积为 。忽略漏磁和边缘效应，取 。磁路磁阻公式为 ，其中铁芯磁导率为 ，气隙磁导率为 ；磁通量公式为 。（1）分别计算铁芯磁阻 和气隙磁阻 ，并求磁路总磁阻。（2）计算工作气隙中的磁通量 、磁感应强度 以及电磁吸力 。（3）若气隙因安装偏差增大为 2.0 mm，在其他条件不变时，判断电磁吸力如何变化，并说明减小气隙对制动器性能的影响。 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 $ 山东省（春季高考）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 磁场和磁路（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. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是（ ） A. 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，任一点的切线方向表示该点的磁场方向 B. 磁感线是从磁铁的N极指向S极 C. 磁极间的相互作用由磁场产生 D. 磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 【答案】A 【解析】磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，因此A正确。磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极；磁感线也不是碎铁屑排列成的实际曲线。 2. 磁通量的单位是（ ）​ A. 特斯拉​ B. 韦伯​ C. 亨利​ D. 安培每米​ 【答案】B 【解析】磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号为Wb，故选B。 3. 已知三条垂直穿过纸面的长直导线a、b、c成等边三角形分布，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则导线c所受安培力的方向是（ ） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右 【答案】C 4. 下列物理量与单位对应错误的是（ ） A. 磁导率H/m B. 磁通量Wb C. 磁感应强度T D. 磁场强度H 【答案】D 【解析】磁场强度的单位是安培每米，符号为A/m；H是电感的单位亨利，因此D项对应错误。 5. 一个线圈在磁场中，当线圈平面与磁场方向平行时，磁通为（ ） A. 最大 B. 最小 C. 零 D. 与磁场方向无关 【答案】C 【解析】线圈平面与磁场方向平行时，线圈平面的法线方向与磁场方向垂直，二者夹角为。磁通量Φ=BS cos θ=BS cos =0，因此磁通量为零，故选C。 6. 在一通有直流电流的空心线圈中插入铁芯后，下列物理量不变的是（ ） A. 磁感应强度 B. 磁通 C. 磁场强度 D. 磁阻 【答案】C 【解析】在线圈电流和匝数不变时，磁场强度H=NI/l不变。插入铁芯后，磁导率增大，磁阻减小，磁感应强度和磁通均增大，故选C。 7. 如图所示，电路中的一段导线ab处于条形磁铁N极和S极之间，通过以下的操作，可以观察到电流表A的指针发生偏转的是（ ） A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动 B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 C. 开关S闭合，导线ab从纸里向纸外运动 D. 开关S断开，导线ab从纸外向纸里运动 【答案】C 8. 匀强磁场中各点磁感应强度的特点是（ ） A. 大小相同，方向相同 B. 大小不同，方向不同 C. 大小、方向均不同 D. 大小不同，方向相同 【答案】A 【解析】匀强磁场中各点的磁感应强度大小相等、方向相同，故选A。 9. 铁磁材料在反复磁化过程中，存在磁滞现象，即磁感应强度的变化（ ） A. 滞后于磁通的变化 B. 滞后于磁场强度的变化 C. 超前于磁通的变化 D. 超前于磁场强度的变化 【答案】B 【解析】铁磁材料反复磁化时，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞，故选B。 10. 如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ） A. 水平向左 B. 水平向右 C. 竖直向下 D. 竖直向上 【答案】D 【解析】首先根据安培定则判断通电螺线管产生的磁场的方向向右，所以在A处产生的磁场方向为水平向左。根据左手定则判断可知∶A受到通电螺线管磁场的作用力的方向为竖直向上。故选D。 11. 增大导线长度会如何影响其在磁场中受到的力？（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 变化不确定 【答案】A 【解析】在磁感应强度B、导线中电流I以及导线与磁场方向夹角θ不变，且导线始终处于磁场中的条件下，通电直导线所受安培力F=BIL sin θ。增大导线长度L，安培力F随之增大，故选A。 12. 有一环形铁心线圈，其电流为20A，欲使其磁动势达到1500A，线圈匝数应为（ ） A. 3000匝 B. 300匝 C. 75匝 D. 750匝 【答案】C 【解析】线圈的磁动势F=NI，因此匝数N=F/I=1500/20=75匝，故选C。 13. 磁路中的磁动势等于（ ） A. 磁通除以磁阻 B. 磁场强度乘以磁路长度 C. 电流乘以线圈匝数 D. 磁感应强度乘以面积 【答案】C 【解析】在线圈产生的磁动势为F=NI，其中N为线圈匝数，I为电流。因此F=NI，故选C。 14. 如下图所示，磁极中通电直导体受力情况为（ ） A. 向上受力 B. 向下受力 C. 向左受力 D. 向右受力 【答案】B 15. 磁阻的大小与______有关（ ） A. 磁导率 B. 磁场强度 C. 电流 D. 电压 【答案】A 【解析】磁阻大小与磁导率有关，磁导率越大，磁阻越小。故选A。 16. 交流铁芯线圈的功率损耗包括（ ） A. 铜损耗 B. 涡流损耗 C. 磁滞损耗 D. 铜损耗、铁损耗 【答案】D 【解析】交流铁芯线圈的功率损耗包括绕组电阻产生的铜损耗，以及铁芯中的涡流损耗和磁滞损耗，后两者合称铁损耗，故选D。 17. 磁场中的直线导体AB通如图所示的直流电流I，则导线所受安培力的方向为（ ） A. 垂直向上 B. 垂直向下 C. 水平向左 D. 静止不动 【答案】A 18. 关于铁磁性物质的磁化过程，以下说法正确的是：（ ） A. 磁化过程中只有外加磁场会影响材料的磁性 B. 磁化过程中外加磁场、材料内部原子的自旋均会影响材料的磁性 C. 磁化过程中只有材料内部原子的自旋会影响材料的磁性 D. 磁化过程与材料的种类无关 【答案】B 【解析】磁化过程中既受外加磁场的影响，也受到材料内部原子的自旋排列情况的影响。 19. 三相异步电动机定子铁心、转子铁心的硅钢片均涂有绝缘的目的是（ ） A. 减少电动机的磁滞损耗 B. 减少电动机的涡流损耗 C. 减少电动机的铜损耗 D. 制造方便 【答案】B 【解析】硅钢片之间涂绝缘层可增大片间电阻，限制交变磁场引起的感应电流，从而减少涡流损耗，故选B。 20. 根据铁磁材料的磁化曲线可知，磁导率最大时是在（ ） A. 起始磁化段 B. 直线段 C. 接近饱和段 D. 饱和段 【答案】B 【解析】铁磁材料的磁化曲线是非线性的，根据可知，铁磁材料的磁导率不是一个常数，在磁化曲线的不同点上磁导率是不同的。由磁化曲线上某点对应的磁导率为在该点的斜率可知，磁导率最大时是在直线段。故B正确。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 简述什么是漏磁通 【答案】有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。 22. 当一个通电导线置于均匀磁场中时，它会受到怎样的力？简要描述该力的大小和方向的计算方法。 【答案】当一个通电导线置于均匀磁场中时，它会受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力的大小由公式（）决定，其中（B）是磁场的磁感应强度，（I）是电流强度，（L）是导线长度，（）是磁场方向与电流方向之间的夹角。力的方向可由右手定则确定，即当右手握住导线，拇指指向电流方向，其他手指指向磁场方向，则手掌方向即为力的方向。这道题要求考生综合运用洛伦兹力定律和右手定则来描述通电导线在磁场中受到的力的情况。学生需要了解洛伦兹力的计算公式，以及如何根据磁场方向和电流方向来确定力的方向。这既考察了他们对知识的理解，也考察了他们的计算能力和应用能力。 23. 导体电流I如下图所示，说明磁极A、B的名称并判断导体C的受力方向。 【答案】A为N极、B为S极；水平向左。 24. 影响磁阻的因素有哪些？ 【答案】磁阻由磁路长度l、横截面积S和磁导率μ决定，公式为。具体：长度越长，磁阻越大；横截面积越大，磁阻越小；磁导率越小（如空气），磁阻越大。 【解析】直接对应磁阻公式，说明各参数的影响趋势，突出磁导率的关键作用。 25. 一电磁铁的磁阻为，线圈匝数为200匝，要使其磁通达到0.1Wb，则线圈中的电流应为______A。 【答案】100 【解析】由磁路欧姆定律有，可得磁动势 ，又磁动势，可知线圈中的电流。 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 一只带有均匀铁芯的直流线圈，匝数为 匝，线圈电流为 ，铁芯平均磁路长度为 ，相对磁导率为 ，铁芯截面积为 。设磁路均匀，忽略漏磁和铁芯磁滞，真空磁导率取 。求：（1）铁芯中的磁场强度 ；（2）铁芯中的磁感应强度 ；（3）铁芯中的磁通 。 【答案】（1）。（2）。（3），。 【解析】线圈产生的磁场强度为 ，铁芯磁感应强度为 ，磁通由 计算，注意面积单位换算。 27. 如图，导线长度为L，电流为I，磁场的磁感应强度为B （1）写出甲、乙两图中导线所受安培力的大小； （2）试推导丙图中导线所受安培力的大小。 【答案】（1）甲图：F=BIL，乙图：F=0 （2）分解磁感应强度B， 28. 某电磁铁铁芯的平均磁路长度为 ，铁芯中有一个长度为 的空气隙。铁芯截面积为 ，线圈匝数为 匝，电流为 ，铁芯相对磁导率为 。忽略漏磁和边缘效应，取 。求：（1）铁芯磁阻 、空气隙磁阻 及总磁阻 ；（2）磁路中的磁通 和空气隙中的磁感应强度 ；（3）空气隙中的磁场强度 以及铁芯中的磁场强度 。 【答案】（1）。\[Rc=\frac{lc}{μ0μ_{rS}}\approx3.98\times105\ A/Wb\]\[Rg=\frac{lg}{μ0S}\approx7.96\times105\ A/Wb\]\[R=Rc+Rg\approx1.19\times106\ A/Wb\]（2）线圈磁动势 。\[Φ=\frac{NI}{R}=\frac{800}{1.19\times106}\approx6.70\times10-4\ Wb\]\[Bg=\frac{Φ}{S}=\frac{6.70\times10-4}{1.0\times10-3}\approx0.670\ T\]（3）\[Hg=\frac{Bg}{μ0}\approx5.33\times105\ A/m\]空气隙磁动势降为 ，铁芯磁动势降为 ，故\[Hc=\frac{267}{0.50}\approx5.34\times102\ A/m\] 【解析】先将截面积和气隙长度换算为国际单位，分别求铁芯与气隙磁阻，再用 求磁通。气隙和铁芯磁动势降之和等于线圈磁动势。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某机床电磁夹具采用直流线圈吸合铁质压板。线圈匝数为 匝，通入电流 。铁芯平均磁路长度为 ，铁芯有效截面积为 ，工作时可取铁芯相对磁导率 。真空磁导率取 。（1）计算铁芯中的磁场强度 、磁感应强度 和磁通量 。（2）若忽略漏磁，利用公式 计算电磁夹具的吸力，并判断其是否能够克服 70 N 的夹紧阻力。（3）若铁芯材料的饱和磁感应强度约为 1.5 T，分析当前工作状态是否存在明显磁饱和，并说明提高夹具吸力的一项合理措施。 【答案】（1）磁动势 。磁场强度 。磁感应强度 。磁通量 。（2）吸力 。由于 ，能够克服夹紧阻力。（3），暂不处于明显磁饱和状态。可适当增加线圈匝数或电流，也可增大有效极面面积，以提高吸力。 【解析】（1）先由安匝数求磁场强度，再利用 求磁感应强度，最后由 求磁通量。（2）将磁感应强度和极面面积代入吸力公式，并与阻力比较。（3）工作磁感应强度低于材料饱和值，增加安匝数或有效面积可增强吸力。 30. 某数控机床电磁制动器的铁芯与衔铁之间存在一个工作气隙。线圈匝数为 匝，电流为 。铁芯平均长度为 ，相对磁导率为 ；气隙长度为 ，有效截面积为 。忽略漏磁和边缘效应，取 。磁路磁阻公式为 ，其中铁芯磁导率为 ，气隙磁导率为 ；磁通量公式为 。（1）分别计算铁芯磁阻 和气隙磁阻 ，并求磁路总磁阻。（2）计算工作气隙中的磁通量 、磁感应强度 以及电磁吸力 。（3）若气隙因安装偏差增大为 2.0 mm，在其他条件不变时，判断电磁吸力如何变化，并说明减小气隙对制动器性能的影响。 【答案】（1）铁芯磁导率 。铁芯磁阻 。气隙磁阻 。总磁阻 。（2）线圈磁动势 。磁通量。磁感应强度 。吸力 。（3）气隙增大后，气隙磁阻增大，总磁阻增大，磁通量和磁感应强度减小，电磁吸力减小。减小气隙可增强吸合力、降低线圈所需安匝数，但气隙过小会增加装配碰撞和卡滞风险。 【解析】（1）铁芯和气隙串联在同一磁路中，磁阻分别按 计算后相加。（2）由磁动势除以总磁阻求磁通量，再求 和吸力。（3）气隙磁阻占主要部分，气隙增大使磁通量下降，吸力随 明显减小。 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 $