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教材名称：《电工学简明教程(第3版)》

主编：秦曾煌

出版社：高等教育出版社

版次：2015年3月

书刊号：ISBN：9787040344967

目录

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3. 智能功能，高效提分

一、单项选择题（60题）

二、多项选择题（40题）

三、判断题（40题）

四、填空题（40题）

五、名词解释题（40题）

六、简答题（40题）

七、论述题（15题）

八、材料分析题（5题）

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第3章-章节练习

第3章 磁路和变压器

3.1 磁路及其分析方法

3.1.1 磁场的基本物理量

3.1.2 磁性材料的磁性能

3.1.3 磁路的分析方法

3.2 交流铁心线圈电路

3.3 变压器

3.3.1 变压器的工作原理

3.3.2 变压器的外特性

3.3.3 变压器的损耗与效率

3.3.4 特殊变压器

3.3.5 变压器绕组的极性

3.4 电磁铁

一、单项选择题（60题）

1.磁场强度H的单位是（）。

A.特斯拉             B.韦伯

C.安培每米             D.亨利

正确答案：C

解析：磁场强度H的单位为安培每米（A/m），用于描述磁场的强弱。特斯拉（T）是磁感应强度B的单位，韦伯（Wb）是磁通量的单位，亨利（H）是电感的单位。

2.变压器空载运行时，其主磁通主要由（）产生。

A.一次绕组电流             B.二次绕组电流

C.铁心中的涡流             D.负载电流

正确答案：A

解析：变压器空载时，二次绕组电流为零，主磁通仅由一次绕组的励磁电流产生。涡流是铁心损耗的来源，负载电流影响二次侧磁动势，但空载时无关。

3.硅钢片作为铁心材料的主要优点是（）。

A.高磁导率             B.低矫顽力

C.低铁损             D.高饱和磁感应强度

正确答案：C

解析：硅钢片通过片间绝缘减少涡流损耗，显著降低铁损。虽然其磁导率较高，但主要优势在于降低损耗，而非单纯追求高磁导率或饱和磁感应强度。

4.变压器效率最高时，其负载系数β通常为（）。

A.0.2~0.3             B.0.5~0.6

C.0.8~0.9             D.1.0

正确答案：B

解析：变压器效率最高时，铜损（与负载电流平方成正比）等于铁损（空载损耗）。此时负载系数β通常为0.5~0.6，平衡两种损耗。

5.电磁铁吸力大小与气隙截面积的关系是（）。

A.成反比             B.成正比

C.无关             D.与截面积平方成正比

正确答案：B

解析：电磁吸力公式为F=2μ0B2S，吸力与气隙截面积S成正比（B由线圈电流和匝数决定）。若考虑磁路饱和，实际关系可能更复杂，但基础分析中仍视为正比。

6.磁路中磁阻的大小与（）成反比。

A.磁导率μ             B.磁路长度l

C.磁路截面积S             D.磁场强度H

正确答案：C

解析：磁阻公式为Rm=μSl，磁阻与磁路截面积S成反比，与磁路长度l成正比，与磁导率μ成反比。磁场强度H是磁动势与磁阻的比值，不直接影响磁阻大小。

7.变压器二次侧开路时，一次侧输入的功率主要用于（）。

A.铜损             B.铁损

C.输出功率             D.机械损耗

正确答案：B

解析：变压器空载时，二次侧电流为零，输出功率为零，一次侧电流仅用于励磁，产生主磁通。此时输入功率主要消耗于铁损（磁滞损耗和涡流损耗），铜损极小。

8.若变压器的变比k=2，一次侧电压为220V，则二次侧电压为（）。

A.110V             B.220V

C.440V             D.55V

正确答案：A

解析：变压器变比k=U2U1，已知k=2，U1=220V，则U2=kU1=2220=110V。

9.自耦变压器的特点不包括（）。

A.体积小、成本低             B.存在电气隔离

C.可实现升压或降压             D.绕组部分共用

正确答案：B

解析：自耦变压器的一次侧和二次侧绕组部分共用，因此体积小、成本低，且可灵活调整电压。但由于绕组直接连接，一次侧与二次侧无电气隔离，存在安全隐患。

10.电磁铁衔铁吸合过程中，吸力随气隙减小而（）。

A.减小               B.增大

C.先增大后减小             D.保持不变

正确答案：B

解析：电磁吸力公式为F=2μ0B2S，气隙减小时，磁阻减小，磁通量B增大，吸力随之增大。即使考虑磁路饱和（B不再随气隙线性变化），吸力仍随气隙减小而增大。

11.磁性材料的相对磁导率μr远大于1时，材料属于（）。

A.顺磁材料             B.抗磁材料

C.铁磁材料             D.非磁性材料

正确答案：C

解析：铁磁材料（如硅钢、铸铁）的相对磁导率μr极高（可达数千至数万），而顺磁材料μr略大于1，抗磁材料μr略小于1，非磁性材料μr≈1。

12.变压器带负载运行时，二次侧电压随负载电流增大而（）。

A.升高             B.降低

C.不变             D.先升高后降低

正确答案：B

解析：变压器负载运行时，二次侧电流产生电阻压降和漏抗压降，导致二次侧端电压下降。负载越大，压降越明显，电压降低越显著。

13.交流铁心线圈的功率损耗中，与频率无关的是（）。

A.涡流损耗             B.磁滞损耗

C.铜损             D.总损耗

正确答案：C

解析：铜损（绕组电阻损耗）公式为PCu=I2R，与频率无关；涡流损耗和磁滞损耗均与频率相关（涡流损耗∝f²，磁滞损耗∝f）。总损耗包含铜损和铁损，因此与频率有关。

14.两台变压器并联运行时，空载环流产生的根本原因是（）。

A.变比不等             B.短路阻抗不等

C.联结组别不同             D.额定容量不同

正确答案：C

解析：联结组别不同会导致二次侧电压相位差，即使变比和阻抗匹配，也会产生巨大环流。变比不等和短路阻抗不等仅影响负载分配，不会直接引发环流；额定容量差异不影响环流。

15.电磁铁线圈通电后，衔铁被吸合过程中，线圈电流会（）。

A.增大             B.减小

C.保持不变             D.先增大后减小

正确答案：B

解析：衔铁吸合前，气隙较大，磁阻高，需较大电流产生足够吸力；吸合后气隙减小，磁阻降低，磁通量增大，但电感增大导致电流减小（假设电源电压恒定）。若考虑动态过程，电流可能短暂波动，但最终稳定值减小。

16.变压器空载试验时，测得的损耗主要是（）。

A.铜损             B.铁损

C.机械损耗             D.附加损耗

正确答案：B

解析：空载试验时，二次侧开路，一次侧施加额定电压，此时电流极小，铜损（绕组电阻损耗）可忽略，测得的损耗主要为铁损（磁滞损耗和涡流损耗）。

17.若变压器一次侧匝数N₁增加10%，二次侧匝数N₂不变，则变比k将（）。

A.增大10%             B.减小10%

C.不变             D.增大20%

正确答案：A

解析：变比k=N2N1，若N₁增加10%，则新变比k′=N21.1N1=1.1k，即变比增大10%。

18.电磁铁吸力特性是指吸力与（）的关系。

A.线圈电压             B.线圈电流

C.气隙长度             D.衔铁质量

正确答案：C

解析：吸力特性描述吸力随气隙长度变化的关系。虽然线圈电流直接影响吸力，但题目强调“特性”的物理变量，气隙长度是核心参数（吸力随气隙减小而增大）。

19.自耦变压器的变比k=0.5时，其一次侧与二次侧的电压关系为（）。

A.U₁=2U₂             B.U₂=2U₁

C.U₁=U₂             D.无法确定

正确答案：B

解析：变比k=N2N1=U2U1，当k=0.5时，U2=kU1=2U1，即二次侧电压是第一次侧电压的2倍。

20.磁性材料在反复磁化过程中，磁滞损耗与（）成正比。

A.磁化频率             B.磁通密度最大值

C.磁滞回线面积             D.材料体积

正确答案：C

解析：磁滞损耗公式为Ph=f⋅η⋅Bm1.6⋅V，其中η为与材料相关的系数，B_m为磁通密度最大值，V为体积。但本质损耗由磁滞回线面积决定（面积越大，损耗越大），频率f和B_m影响单位时间损耗，但题目问“成正比”的核心因素。

21.变压器一次侧接额定电压，二次侧接负载时，二次侧电压与空载电压相比（）。

A.更高             B.更低

C.相等             D.无法确定

正确答案：B

解析：变压器带负载时，二次侧电流产生电阻压降和漏抗压降，导致二次侧端电压低于空载电压（即二次侧感应电动势）。负载越大，电压下降越明显。

22.磁性材料的磁滞回线狭窄且趋近于直线时，材料属于（）。

A.硬磁材料             B.软磁材料

C.矩磁材料             D.非磁性材料

正确答案：B

解析：软磁材料（如硅钢）的磁滞回线狭窄且近似直线，磁导率高、矫顽力低，适合用于交变磁场（如变压器铁心）。硬磁材料磁滞回线宽，用于永磁体；矩磁材料具有矩形磁滞回线，用于存储元件。

23.变压器短路试验时，测得的损耗主要是（）。

A.铁损             B.铜损

C.机械损耗             D.附加损耗

正确答案：B

解析：短路试验时，二次侧短路，一次侧施加低电压使电流达到额定值，此时铁心中磁通密度低，铁损可忽略，测得的损耗主要为铜损（绕组电阻损耗）。

24.两台变压器并联运行，若短路阻抗标幺值不等，则（）。

A.负载按变比分配             B.负载按短路阻抗标幺值反比分配

C.空载环流增大             D.变比自动调整

正确答案：B

解析：并联变压器负载分配与短路阻抗标幺值成反比。若短路阻抗标幺值不等，负载分配不均，但不会产生环流（环流由联结组别不同引起）。变比不等会导致电压差，但题目已限定“短路阻抗标幺值不等”。

25.电磁铁线圈通电后，若衔铁被卡住无法吸合，线圈电流会（）。

A.显著增大             B.显著减小

C.保持不变             D.变为零

正确答案：A

解析：衔铁卡住时，气隙磁阻极大，磁通量无法增加，但线圈电压恒定，根据U=4.44fNΦ+IR，磁通量Φ受限导致感抗压降减小，电流主要由电阻压降决定，电流显著增大（可能烧毁线圈）。

26.变压器二次侧开路时，一次侧电流主要用于建立（）。

A.主磁通             B.漏磁通

C.二次侧感应电动势             D.负载电流

正确答案：A

解析：变压器空载时，二次侧电流为零，一次侧电流（励磁电流）主要用于建立主磁通。漏磁通由绕组电流产生，但占比极小；二次侧感应电动势是主磁通的结果，而非原因。

27.若磁性材料的相对磁导率μr随磁场强度H增大而减小，材料表现为（）。

A.顺磁性             B.抗磁性

C.磁饱和性             D.铁磁性

正确答案：C

解析：铁磁材料在磁化过程中，μr随H增大先增大后减小，当H达到饱和值时，μr显著下降，表现为磁饱和性。顺磁性和抗磁性材料的μr始终接近1，不随H变化。

28.变压器效率最高时，其可变损耗（铜损）与不变损耗（铁损）的关系为（）。

A.铜损>铁损             B.铜损<铁损

C.铜损=铁损             D.无关

正确答案：C

解析：变压器效率最高时，总损耗最小，此时铜损（与负载电流平方成正比）等于铁损（空载损耗）。若铜损≠铁损，总损耗无法达到最小值。

29.自耦变压器的变比k=0.8时，其一次侧与二次侧的匝数关系为（）。

A.N₁=0.8N₂             B.N₂=0.8N₁

C.N₁=1.25N₂             D.N₂=1.25N₁

正确答案：B

解析：变比k=N2N1=0.8，则N2=0.8N1=1.25N1的逆关系为N2=0.8N1，即二次侧匝数是第一次侧匝数的80%。

30.电磁铁吸合过程中，若线圈电压保持不变，衔铁运动速度的变化趋势是（）。

A.先快后慢             B.先慢后快

C.匀速                D.无规律

正确答案：A

解析：吸合初期，气隙大，磁阻高，吸力小，加速度小；随着气隙减小，磁阻降低，吸力增大，加速度增大，速度加快；接近吸合时，剩余气隙极小，吸力急剧增大，速度快速趋近最大值。但整体表现为“先快后慢”的吸合过程（因后期速度受机械惯性限制）。

31.变压器一次侧接额定电压，二次侧接纯电阻负载时，二次侧电流增大，一次侧电流将（）。

A.增大             B.减小

C.不变             D.先增大后减小

正确答案：A

解析：根据变压器磁动势平衡原理，I1N1≈I2N2。当二次侧电流I2增大时，一次侧电流I1必须相应增大以维持磁动势平衡。

32.磁性材料的磁滞损耗与（）成正比。

A.磁化频率             B.磁通密度最大值

C.磁滞回线面积             D.材料体积

正确答案：A

解析：磁滞损耗公式为Ph=f⋅η⋅Bm1.6⋅V，其中f为磁化频率。虽然磁滞回线面积（η⋅Bm1.6）和体积V也影响损耗，但题目问“成正比”的直接因素，频率f是线性项，因此选A。

33.两台变压器并联运行，若变比不等，会导致（）。

A.空载环流增大             B.负载分配不均

C.效率降低             D.二次侧电压不等

正确答案：D

解析：变比不等时，二次侧空载电压不同，导致并联后二次侧存在电压差，可能引发环流（若联结组别相同）。但环流主要由联结组别不同引起，变比不等直接导致二次侧电压不等。

34.电磁铁线圈通电后，若铁心存在气隙，则磁路磁阻（）。

A.显著增大             B.显著减小

C.不变             D.与气隙无关

正确答案：A

解析：气隙的磁导率远小于铁心材料，磁阻公式Rm=μSl，气隙长度l即使很小，也会导致磁阻显著增大，需更大磁动势（电流）建立磁通。

35.变压器短路阻抗标幺值越大，其负载运行时（）。

A.电压调整率越小             B.电压调整率越大

C.效率越高             D.铜损越小

正确答案：B

解析：电压调整率VR%=U2NI2(Rkcosϕ+Xksinϕ)×100%，短路阻抗Zk=Rk+jXk越大，负载电流I2引起的压降越大，电压调整率越大。

36.变压器空载试验时，若频率降低，主磁通将（）。

A.增大             B.减小

C.不变             D.无法确定

正确答案：A

解析：空载时，主磁通Φm=4.44fN1U1，频率f降低时，若电压U1保持不变，主磁通Φm增大。实际中，频率变化可能导致铁心饱和，但理论公式直接表明Φm∝f1。

37.磁性材料的剩磁Br越大，其（）。

A.磁滞损耗越小             B.硬磁性能越好

C.软磁性能越好             D.矫顽力越小

正确答案：B

解析：剩磁Br是磁滞回线与纵轴交点，反映材料磁化后保留的磁通量。硬磁材料（如永磁体）需高剩磁以维持磁性，软磁材料（如硅钢）需低剩磁以减少磁滞损耗。

38.变压器二次侧接感性负载时，二次侧电压与空载电压相比（）。

A.更高             B.更低

C.相等             D.波动

正确答案：B

解析：感性负载时，二次侧电流滞后电压，漏抗压降增大，导致二次侧端电压低于空载电压（感应电动势）。负载越大或功率因数越低，电压下降越明显。

39.电磁铁线圈断电后，衔铁可能延迟释放，原因是（）。

A.剩磁作用             B.涡流效应

C.磁滞损耗             D.线圈电感

正确答案：A

解析：断电后，铁心剩磁可能使衔铁保持吸合状态，需剩磁衰减或反向去磁电流才能释放。涡流效应和磁滞损耗是能量损耗形式，线圈电感影响断电瞬间的电流变化率，但非延迟释放的直接原因。

40.变压器短路试验时，若高压侧加电压，低压侧短路，测得损耗为P，则低压侧加电压、高压侧短路时，损耗为（）。

A.k2P             B.k2P

C.P             D.kP

正确答案：C

解析：短路试验损耗主要为铜损，与绕组电阻成正比。变比k=N2N1，但铜损P=I2R，无论哪侧加压，只要电流达到额定值，损耗相等（因R1=k2R2，I1=kI2，故I12R1=I22R2）。