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）机械类 《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20小题，每题3分，共60分） 1. 闭合线圈中产生感应电流的必要条件是（ ） A. 线圈处在恒定磁场中 B. 穿过线圈的磁通量发生变化 C. 线圈电阻保持不变 D. 线圈导线具有较大截面积 【答案】B 【解析】闭合线圈中只有当穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中才会产生感应电动势并形成感应电流。恒定磁场、导线截面积和电阻本身不是产生感应电流的必要条件。 2. 关于楞次定律，下列表述正确的是（ ） A. 感应电流的磁场总是增强原磁场 B. 感应电流的磁场总是削弱原磁场 C. 感应电流的磁场阻碍磁通量的变化 D. 感应电流的方向与线圈电阻有关 【答案】C 【解析】楞次定律指出，感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化，而不是简单地总是增强或削弱原磁场。感应电流方向主要由磁通量变化情况决定。 3. 如图所示，在匀强磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线ab和cd,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，且方向为a→b,那么 ab和cd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 4. 直流发电机将机械能转化为电能，利用的基本原理是（ ） A. 电流的热效应 B. 通电线圈在磁场中受力 C. 电磁感应现象 D. 电荷在导体中定向移动 【答案】C 【解析】发电机通过线圈在磁场中转动，使穿过线圈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。通电导体在磁场中受力是电动机的主要原理。 5. 在其他条件相同的情况下，增大线圈中感应电动势的有效方法是（ ） A. 减小线圈匝数并降低运动速度 B. 增加线圈匝数并加快磁通量变化 C. 减小磁场强度并保持线圈静止 D. 增大导线电阻并减慢磁通量变化 【答案】B 【解析】根据法拉第电磁感应定律，线圈匝数越多、磁通量变化越快，产生的感应电动势通常越大。其余选项会减弱磁通量的变化或不能促进感应电动势增大。 6. 普通变压器能够改变交流电压，主要利用的物理现象是（ ） A. 静电感应现象 B. 自感现象 C. 互感现象 D. 电流的磁效应 【答案】C 【解析】变压器的原线圈接入交变电流后，铁心中的交变磁通在线圈中产生感应电动势，使副线圈获得电压，这属于互感现象。静电感应和单纯的电流磁效应不能说明变压器的工作过程。 7. 如图所示，当条形磁铁插入线圈时，流过电流表的电流方向正确的是（ ） A. 从上到下 B. 从下到上 C. 无感应电流 D. 电流表指针先向一侧偏转后回到零位 【答案】B 8. 电感线圈对下列哪种电流的阻碍作用最大（ ） A. 50Hz交流电 B. 100Hz交流电 C. 直流电 D. 200Hz交流电 【答案】D 【解析】感抗πfL，频率越高，感抗越大，阻碍作用越强，故200Hz交流电受阻碍最大。 9. 长度为 L的导体在磁感应强度为 B的均匀磁场中以速度 v垂直切割磁感线运动，感应电动势大小为（ ） A. 0 B. BLv C. 2BLv D. 0.5BLv 【答案】B 【解析】导体以速度v垂直切割磁感线时，感应电动势大小为E=BLv，因此选B。 10. 四条完全光滑的金属导线水平放置如图所示，将条形磁铁一端垂直于纸面插入框内时，金属导线将（ ） A. 聚拢 B. 散开 C. 先散开后聚拢 D. 先聚拢后散开 【答案】B 11. 在电磁感应中，产生感生电动势的必要条件包括下列哪些？（ ） A. 磁场的存在 B. 磁场的变化 C. 导体的形状 D. 导体的电阻 【答案】AB 【解析】电磁感应的必要条件包括磁场的存在和磁场的变化。 12. 当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向（ ） A. 相同 B. 相反 C. 垂直 D. 方向由线圈电阻决定 【答案】B 【解析】根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，因此选B。 13. 楞次定则是用来确定下列哪个现象的方向？（ ） A. 电流的方向 B. 磁场的方向 C. 感生电动势的方向 D. 电场的方向 【答案】C 【解析】楞次定则用来确定感生电动势的方向，保证能量守恒。 14. 如图所示，直导线中的电流为I,线框abcd在平面内向右移动，则线框感应电流的方向为（ ） A. 顺时针方向 B. 逆时针方向 C. 无电流 D. 方向无法确定 【答案】B 15. 金属探测器利用电磁感应检测金属物体时，金属物体中主要产生的是（ ） A. 沿金属表面定向流动的直流电流 B. 随交变磁场变化的涡电流 C. 由摩擦产生的静电电荷 D. 由温度变化产生的热电流 【答案】B 【解析】交变磁场作用于金属物体时，金属内部会产生闭合的感应电流，这种电流称为涡电流。探测器通过检测涡电流引起的电磁参数变化来判断金属物体的存在。 16. 电感线圈的电感 L=2H，通过的电流 i=5sin10t A，则线圈中产生的自感电动势的最大值为（ ）​ A. 100V​ B. 50V​ C. 10V​ D. 200V​ 【答案】A 【解析】线圈中电流为i=5sin10t A，因此电流最大值Im=5 A，角频率ω=10 rad/s。自感电动势的瞬时值为，其最大值为Em=ωLIm=10×2×5=100 V。因此选A。 17. 如图所示，矩形线框abcd处于垂直纸面向里的匀强磁场中，导体棒ef可沿ab、cd滑动，当ef以速度v向左匀速运动时，下列说法正确的是（ ） A. 线框中产生顺时针方向的感应电流 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流​ C. ef棒的e端电势低于f端 D. ef棒中虽无感应电流，但e端电势高于f端​​ 【答案】D 18. 当导线长度不变，而导线内的电流增加时，导线的自感会如何变化（ ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 由线圈匝数、几何形状和磁芯材料等决定 【答案】C：不变 【解析】在导线长度、几何形状、线圈匝数和周围介质等条件不变时，线圈的自感由线圈结构及磁路特性决定，与导线中的电流大小无关。因此，导线内电流增加时，自感不变，选C。 19. 一个电感线圈，当通过的电流为10A时，电感L为40mH；若通过的电流变为5A，则（ ） A. 电感线圈的电感L降低一半 B. 电感线圈产生的感应电动势增加一倍 C. 电感线圈的电感L保持不变 D. 电感线圈的电感L增加一倍 【答案】C 【解析】在线性电感线圈中，电感L由线圈匝数、几何形状和磁路特性决定，与通过线圈的电流大小无关。电流由10 A变为5 A时，电感仍为40 mH，因此选C。 20. 互感线圈的同名端是指（ ） A. 线圈的两端 B. 以上都不对 C. 当电流同时从两端流入时，产生的磁通相消 D. 当电流同时从两端流入时，产生的磁通相助 【答案】D 【解析】互感线圈的同名端是指：当电流分别从两线圈的同名端同时流入时，两线圈产生的磁通方向相同，磁通相互加强。因此，选D。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 电磁感应 【答案】当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。 【解析】电磁感应是指穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流的现象。根据法拉第电磁感应定律，只要穿过回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电动势；当回路闭合时，才会形成感应电流。因此，题目所给答案对电磁感应现象的定义是正确的。 22. 将一根磁铁插入线圈，开始通电时，磁铁为什么会被吸引或排斥？ 【答案】（1）将磁铁的N极插入线圈，开关合至左边，电流从电池流出，依次流经红色端子、线圈和黑色端子。磁感线的N极在线圈的右边，S极在线圈的左边。磁铁的N极被吸引到线圈的中心，因为磁感线的方向与磁铁磁极的方向一致。 （2）将磁铁的N极插入线圈，开关合至右边，电流从电池流出，依次流经黑色端子、线圈和红色端子。磁感线的N极在线圈的左边，S极在线圈的右边。磁铁的N极被排斥推到线圈的外侧， 因为线圈磁感线的方向与磁铁磁极的方向相反，所以磁铁被向外推。 23. 如下图所示，当条形磁铁向下移动时，试问： （1）AB端的感应电动势极性。 （2）CD段的感应电流方向及CD的受力方向。 【答案】（1）A正B负 （2）由D向C，向里 24. 简述自感现象与互感现象的区别与联系。 【答案】（1）区别：自感现象是导体本身电流发生变化引起自身产生的磁场变化而导致其自身产生的电磁感应现象；互感现象是指两相邻线圈中，一个线圈的电流随时间变化时导致穿过另一线圈的磁通量发生变化，而在该线圈中出现感应电动势的现象。自感现象是导体自身的电流变化导致的，互感现象是由于其他线圈电流变化导致的。 （2）联系：二者均是因为磁场变化产生了感应电动势，都属于电磁感应现象。 25. 什么是互感?什么是互感线圈的同名端？ 【答案】两个互相耦合的电感线圈,当其中一个线圈中的电流发生变化时,在另一个线圈中产生感应电动势 的现象称为互感现象。 互感线圈由于电流变化产生的自感电动势和互感电动势极性相同的端点称为同名端 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 一个匝数为 50 匝的线圈，在 0.2s 内穿过线圈的磁通量从 0.03Wb 均匀减少到 0.01Wb，求线圈中产生的感应电动势的大小。 【答案】解：根据感应电动势公式 E=NΔΦ/Δt，其中 N=50，ΔΦ=0.03-0.01=0.02Wb，Δt=0.2s，可得 E=50×0.02/0.2=5V。 27. 如图所示，一个长为50cm、宽为40cm、50匝的闭合金属矩形框，垂直处于B=0．2 T的匀强磁场中。金属框的总电阻是20Ω。试求： （1）此线框的磁通链是多少？ （2）如果在0.8s内将线框从磁场中拉出来，则线圈中的感应电流为多少？拉力需做多少功？ 【答案】（1）线框面积S=AxB=50x1 Φ=BS=0.2x0.2 Wb=0.04 Wb Ψ=NФ=50x0.04Wb=2 Wb （2）因为线框移出后Ψ变为零,所以△Ψ=2 Wb E=ΔΨ/Δt=2/0.8V=2.5V I=E/R=2.5/20A=0.125 A W=Elt=2.5x0.125x0.8J=0.25J 28. 有一个电感线圈，自感系数L为1.6H，当通过它的电流在内，由0.5A增加到5A时，线圈产生的自感电动势是多少？线圈的磁场能量增加了多少？ 【答案】，磁场能为 【解析】利用法拉第电磁感应定律的自感电动势公式，可得。 再利用线圈通过电流时储存的磁场能公式，可得磁场能为。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某电磁继电器线圈有 600 匝。在线圈衔铁动作过程中，线圈内的磁通量由 减小到 ，历时 。线圈电感为 ，断开前电流由 增大到 ，历时 。（1）计算线圈中产生的平均感应电动势。（2）计算电流增大过程中线圈的自感电动势，并判断其方向对电流变化的作用。（3）分析继电器断电时触点容易产生电火花的原因，并提出一项抑制措施。 【答案】（1）磁通量变化量：，得 。平均感应电动势：，得 。（2）自感电动势：，得 。其方向阻碍电流的增大。（3）断电时电流迅速减小，线圈产生较大的自感电动势，使触点间形成高电压并击穿空气产生电火花。可在线圈两端并联续流二极管或阻容吸收电路。 【解析】（1）依据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势大小由匝数、磁通量变化量和变化时间共同决定。（2）依据自感定律，电流变化越快，自感电动势越大；其方向总是阻碍电流的变化。（3）线圈断电时磁场快速衰减，释放磁场能量并产生高电压。并联续流支路可降低断电瞬间的电压。 30. 某机床控制柜采用单相变压器为低压控制回路供电。变压器一次侧电压为 ，一次绕组匝数为 1200 匝，二次绕组匝数为 240 匝，变压器效率为 。二次侧接有阻值为 的控制负载，忽略变压器的电压损失。（1）计算二次侧电压、二次侧电流、输出功率和一次侧输入电流。（2）若将二次绕组匝数改为 360 匝，在一次侧电压不变、负载电阻不变的情况下，计算二次侧电压和负载电流，并说明改动后的影响。（3）说明该变压器实现电压变换所依据的物理现象，并解释直流电压不能使二次侧产生持续感应电压的原因。 【答案】（1）二次侧电压：，得 。二次侧电流：，得 。输出功率：，得 。一次侧输入电流：，得 。（2）二次侧电压：，得 。负载电流：，得 。二次电压和负载电流均增大，负载功率也随之增大。（3）变压器利用互感现象实现电压变换。交流电使铁芯磁通量不断变化，二次绕组才能产生感应电动势；直流接通后磁通量基本不变，不能产生持续感应电压。 【解析】（1）先由匝数比求二次电压，再由欧姆定律求电流和功率，最后结合效率求一次侧输入电流。（2）二次电压与匝数成正比，负载电阻不变时，电压增大使电流同步增大。（3）互感需要变化的磁通量。直流稳定后磁通量不再变化，二次绕组没有持续感应电动势。 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） 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20小题，每题3分，共60分） 1. 闭合线圈中产生感应电流的必要条件是（ ） A. 线圈处在恒定磁场中 B. 穿过线圈的磁通量发生变化 C. 线圈电阻保持不变 D. 线圈导线具有较大截面积 2. 关于楞次定律，下列表述正确的是（ ） A. 感应电流的磁场总是增强原磁场 B. 感应电流的磁场总是削弱原磁场 C. 感应电流的磁场阻碍磁通量的变化 D. 感应电流的方向与线圈电阻有关 3. 如图所示，在匀强磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线ab和cd,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，且方向为a→b,那么 ab和cd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. 直流发电机将机械能转化为电能，利用的基本原理是（ ） A. 电流的热效应 B. 通电线圈在磁场中受力 C. 电磁感应现象 D. 电荷在导体中定向移动 5. 在其他条件相同的情况下，增大线圈中感应电动势的有效方法是（ ） A. 减小线圈匝数并降低运动速度 B. 增加线圈匝数并加快磁通量变化 C. 减小磁场强度并保持线圈静止 D. 增大导线电阻并减慢磁通量变化 6. 普通变压器能够改变交流电压，主要利用的物理现象是（ ） A. 静电感应现象 B. 自感现象 C. 互感现象 D. 电流的磁效应 7. 如图所示，当条形磁铁插入线圈时，流过电流表的电流方向正确的是（ ） A. 从上到下 B. 从下到上 C. 无感应电流 D. 电流表指针先向一侧偏转后回到零位 8. 电感线圈对下列哪种电流的阻碍作用最大（ ） A. 50Hz交流电 B. 100Hz交流电 C. 直流电 D. 200Hz交流电 9. 长度为 L的导体在磁感应强度为 B的均匀磁场中以速度 v垂直切割磁感线运动，感应电动势大小为（ ） A. 0 B. BLv C. 2BLv D. 0.5BLv 10. 四条完全光滑的金属导线水平放置如图所示，将条形磁铁一端垂直于纸面插入框内时，金属导线将（ ） A. 聚拢 B. 散开 C. 先散开后聚拢 D. 先聚拢后散开 11. 在电磁感应中，产生感生电动势的必要条件包括下列哪些？（ ） A. 磁场的存在 B. 磁场的变化 C. 导体的形状 D. 导体的电阻 12. 当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向（ ） A. 相同 B. 相反 C. 垂直 D. 方向由线圈电阻决定 13. 楞次定则是用来确定下列哪个现象的方向？（ ） A. 电流的方向 B. 磁场的方向 C. 感生电动势的方向 D. 电场的方向 14. 如图所示，直导线中的电流为I,线框abcd在平面内向右移动，则线框感应电流的方向为（ ） A. 顺时针方向 B. 逆时针方向 C. 无电流 D. 方向无法确定 15. 金属探测器利用电磁感应检测金属物体时，金属物体中主要产生的是（ ） A. 沿金属表面定向流动的直流电流 B. 随交变磁场变化的涡电流 C. 由摩擦产生的静电电荷 D. 由温度变化产生的热电流 16. 电感线圈的电感 L=2H，通过的电流 i=5sin10t A，则线圈中产生的自感电动势的最大值为（ ）​ A. 100V​ B. 50V​ C. 10V​ D. 200V​ 17. 如图所示，矩形线框abcd处于垂直纸面向里的匀强磁场中，导体棒ef可沿ab、cd滑动，当ef以速度v向左匀速运动时，下列说法正确的是（ ） A. 线框中产生顺时针方向的感应电流 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流​ C. ef棒的e端电势低于f端 D. ef棒中虽无感应电流，但e端电势高于f端​​ 18. 当导线长度不变，而导线内的电流增加时，导线的自感会如何变化（ ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 由线圈匝数、几何形状和磁芯材料等决定 19. 一个电感线圈，当通过的电流为10A时，电感L为40mH；若通过的电流变为5A，则（ ） A. 电感线圈的电感L降低一半 B. 电感线圈产生的感应电动势增加一倍 C. 电感线圈的电感L保持不变 D. 电感线圈的电感L增加一倍 20. 互感线圈的同名端是指（ ） A. 线圈的两端 B. 以上都不对 C. 当电流同时从两端流入时，产生的磁通相消 D. 当电流同时从两端流入时，产生的磁通相助 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 电磁感应 22. 将一根磁铁插入线圈，开始通电时，磁铁为什么会被吸引或排斥？ 23. 如下图所示，当条形磁铁向下移动时，试问： （1）AB端的感应电动势极性。 （2）CD段的感应电流方向及CD的受力方向。 24. 简述自感现象与互感现象的区别与联系。 25. 什么是互感?什么是互感线圈的同名端？ 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 一个匝数为 50 匝的线圈，在 0.2s 内穿过线圈的磁通量从 0.03Wb 均匀减少到 0.01Wb，求线圈中产生的感应电动势的大小。 27. 如图所示，一个长为50cm、宽为40cm、50匝的闭合金属矩形框，垂直处于B=0．2 T的匀强磁场中。金属框的总电阻是20Ω。试求： （1）此线框的磁通链是多少？ （2）如果在0.8s内将线框从磁场中拉出来，则线圈中的感应电流为多少？拉力需做多少功？ 28. 有一个电感线圈，自感系数L为1.6H，当通过它的电流在内，由0.5A增加到5A时，线圈产生的自感电动势是多少？线圈的磁场能量增加了多少？ 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某电磁继电器线圈有 600 匝。在线圈衔铁动作过程中，线圈内的磁通量由 减小到 ，历时 。线圈电感为 ，断开前电流由 增大到 ，历时 。（1）计算线圈中产生的平均感应电动势。（2）计算电流增大过程中线圈的自感电动势，并判断其方向对电流变化的作用。（3）分析继电器断电时触点容易产生电火花的原因，并提出一项抑制措施。 30. 某机床控制柜采用单相变压器为低压控制回路供电。变压器一次侧电压为 ，一次绕组匝数为 1200 匝，二次绕组匝数为 240 匝，变压器效率为 。二次侧接有阻值为 的控制负载，忽略变压器的电压损失。（1）计算二次侧电压、二次侧电流、输出功率和一次侧输入电流。（2）若将二次绕组匝数改为 360 匝，在一次侧电压不变、负载电阻不变的情况下，计算二次侧电压和负载电流，并说明改动后的影响。（3）说明该变压器实现电压变换所依据的物理现象，并解释直流电压不能使二次侧产生持续感应电压的原因。 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 $