3.阶段检测卷三 电(磁)学
一、选择题(本题共6小题，每小题3分，共18分。每小题给出的四个选项中只有一个正确)
1．关于材料、能源和信息，下列说法不正确的是（ ）
A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝
B．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核反应
C．作为信息存储介质，竹简、纸、录音磁带、光盘的容量密度依次增大
D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减
2．★如图，在干燥环境中，取两个相同且不带电的验电器甲和乙，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触甲的金属球，甲的金属箔片张开；再用石墨棒连接甲、乙验电器的金属球，观察到乙的金属箔片张开。下列对上述实验过程的分析，错误的是（ ）
A．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
B．金属箔片张开是由于同种电荷相互排斥
C．用石墨棒连接两金属球的瞬间，电流方向由乙到甲
D．若用玻璃棒连接两金属球，乙的金属箔片也会张开
3．以下关于电与磁的描述中，说法正确的是（ ）
A．图甲：磁感线不是真实存在的，地磁场的北极在地理北极附近
B．图乙：P向右移动，能吸引更多大头针，铁钉下端为电磁铁的S极
C．图丙：同时对调磁极和电源正负极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体ab竖直向下运动或竖直向上运动，电流表指针不发生偏转
4．如图所示电路，闭合开关S1、S2，小灯泡L1和L2均正常发光，电流表和电压表均有示数。下列关于电路分析正确的是（ ）
A．小灯泡L1和L2串联
B．电流表测量电路的总电流
C．若只断开S1，小灯泡L1熄灭，L2正常发光
D．若灯L1突然熄灭，是因为电压表发生断路
5．将扬声器、开关和电流表连成如图电路，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动，下列选项与其原理相同的是（ ）
A．电动机 B．发电机 C．电磁铁 D．电铃
6．如图所示是某同学家部分家庭电路的示意图。电能表上标有“220 V 10(40) A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为6 kW，其中电饭煲的功率为1.5 kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1 kW的电热水壶插头接入插座中，其他用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（ ）
A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间
B．用电器的总功率过大
C．电热水壶的内部电路短路
D．接入电热水壶的插座短路
二、填空题(本题共8小题，每空1分，共16分)
7．将气球与干燥的头发摩擦后，看到如图所示的有趣现象。这是因为气球与头发间发生 现象。由于异种电荷互相 ，因而使头发吸附在气球上。
8．航天员舱外航天服配有风扇系统和无线电系统。手套上有平面镜，可以随时察看自己身上的各种开关，手心部位有颗粒状橡胶，头盔两侧各有一个照明灯，方便航天员在舱外工作。电风扇工作时，电能主要转化为 能。航天员与地面通过 (选填“电磁波”或“超声波”)进行联系。
9．我国大力发展水力发电，水电站通过提高水位增加水的重力势能，水流下时重力势能转化为 能，使水轮机带动发电机发电，发电机是利用 原理发电的。
10．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站(如图)商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。核电站的核反应堆是利用原子核 (选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量进行发电的，电能属于 (选填“一次”或“二次”)能源。
11．我国古代《论衡》有关于用布摩擦过的琥珀能吸引干草屑和司南能指南北的记载。说明用布摩擦过的琥珀带了电荷，其本质是 (选填“电荷的转移”或“创造了电荷”)；司南能指南北是因为地球周围存在 。
12．★我们给手机充电时，使手机与各家用电器 联；某品牌手机电池的额定电压为3.8 V，额定容量为4 000 mA·h，该手机电池充满电后储存的电能为 J。
13．★如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、 S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5∶3，则两电表均为 (选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1∶Q2为 。
14．★如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象如图乙所示，图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在a、b两位置时相对应。则电源电压为 V，R0的阻值为 Ω。
三、识图、作图题(本题共4小题，共9分)
15．(2分)如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是
kW·h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2 kg水从20 ℃加热到80 ℃，则电热水壶的加热效率为 。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
16．(2分)位于四川省宁南县与云南省巧家县的白鹤滩水电站是世界第二大水电站。水电站发电机的原理是 (填科学家名字)发现的；如图所示， 图是发电机基本构造示意图。
17．(2分)如图所示，请用笔画线表示导线，将电灯和插座接入家庭电路中。
18.(3分)如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。
四、实验探究题(本题共2小题，共20分)
19．(10分)在“探究串联电路电压的特点”实验中。小明设计了图甲所示的电路。其中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，L为小灯泡。
(1)按设计的电路连接好的实物图如图乙所示，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，记录电流表的示数；选择合适的量程，用电压表分别测出ab、bc、cd、ac、bd、ad间的电压。将这些数据记入下表。改变滑动变阻器滑片的位置，在保证电路安全的情况下再做几次实验。读取数据①时电压表的示数如图丙所示，示数为 V。
数据序号 电流/A Uab/V Ubc/V Ucd/V Uac/V Ubd/V Uad/V
1 0.20 1.0 2.5 1.0 3.5 3.5 4.5
2 0.24 ① 1.5 1.2 ② 2.7 4.5
3 0.30 2.5 0.5 ③ 3.0 2.0 4.5
…
(2)根据数据可知R0的阻值为 Ω。
(3)根据第1组的实验数据可初步得出结论：串联电路中，总电压等于这部分电路中的各用电器两端电压之和。再做几次实验的目的是 。
(4)读取数据 (选填“②”或“③”)时，电压表指针没有对准刻度线。
(5)根据表中的实验数据，写出一条你还能发现的规律： 。
20．(10分)用图甲所示电路测量小灯泡额定电功率。待测小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率小于 1 W，电源为两节干电池，滑动变阻器R的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整(滑片向右移动，灯泡变亮)。
(2)正确连接完电路，闭合开关前，需将滑动变阻器滑片调节到 (选填“A”或“B”)端，闭合开关后，逐渐移动滑片，小灯泡逐渐变亮，突然小灯泡熄灭，电流表示数几乎为零，电压表示数接近3 V，原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，同时观察 表示数的变化，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示为 A，小灯泡的额定功率为 W。
(4)小灯泡用久了，钨丝会变细，在2.5 V电压下，小灯泡实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
(5)在没有电流表的情况下，用如图丙所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节滑片P，使电压表示数为 ；
②保持滑片P位置不变，只闭合开关S、S2，此时电压表的示数为U。
则小灯泡的额定功率P额＝ (用U额、U和R表示)。若已知电源电压为U0，此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx＝ (用U0、U额、U和R表示)。
五、简答与计算题(本题共3小题，共17分。简答部分要有必要的分析与说明，计算部分要有主要公式及数值代入过程，计算结果要有数值和单位)
21．(4分)炎热的夏天，小明在学习的同时开着空调，妈妈将电饭锅和电磁炉同时接入插座，发现家中用电器全都停止工作，经检查空气开关跳闸且家用电器没问题。小明查阅资料了解到一般情况下引起空气开关跳闸的原因有两种情况，一是和电路总功率有关；二是和电路连接故障有关。请你用所学的物理知识分别解释这两种情况。
原因一：接入电路的用电器总功率 (选填“过大”或“过小”)，理由是 ；
原因二：电路发生 (选填“短路”或“断路”)，理由是 。
22．(6分)图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3 V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V 0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。
(1)求灯L正常发光时的电阻；
(2)灯L正常发光时，求变阻器R工作10 min产生的热量；
(3)电源电压降为2.7 V后，求灯L的最小实际电功率。
23．(7分)如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4 Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110 W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)闭合开关S时，电路处于 挡，求饮水机此时正常工作时的电流；
(2)当只有饮水机工作时，将3 kg水从10 ℃加热到100 ℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η；
(3)为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4 kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3 h，保温时间计为8 h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。3.阶段检测卷三 电(磁)学
一、选择题(本题共6小题，每小题3分，共18分。每小题给出的四个选项中只有一个正确)
1．关于材料、能源和信息，下列说法不正确的是（A）
A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝
B．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核反应
C．作为信息存储介质，竹简、纸、录音磁带、光盘的容量密度依次增大
D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减
2．★如图，在干燥环境中，取两个相同且不带电的验电器甲和乙，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触甲的金属球，甲的金属箔片张开；再用石墨棒连接甲、乙验电器的金属球，观察到乙的金属箔片张开。下列对上述实验过程的分析，错误的是（D）
A．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
B．金属箔片张开是由于同种电荷相互排斥
C．用石墨棒连接两金属球的瞬间，电流方向由乙到甲
D．若用玻璃棒连接两金属球，乙的金属箔片也会张开
3．以下关于电与磁的描述中，说法正确的是（D）
A．图甲：磁感线不是真实存在的，地磁场的北极在地理北极附近
B．图乙：P向右移动，能吸引更多大头针，铁钉下端为电磁铁的S极
C．图丙：同时对调磁极和电源正负极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体ab竖直向下运动或竖直向上运动，电流表指针不发生偏转
4．如图所示电路，闭合开关S1、S2，小灯泡L1和L2均正常发光，电流表和电压表均有示数。下列关于电路分析正确的是（C）
A．小灯泡L1和L2串联
B．电流表测量电路的总电流
C．若只断开S1，小灯泡L1熄灭，L2正常发光
D．若灯L1突然熄灭，是因为电压表发生断路
5．将扬声器、开关和电流表连成如图电路，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动，下列选项与其原理相同的是（B）
A．电动机 B．发电机 C．电磁铁 D．电铃
6．如图所示是某同学家部分家庭电路的示意图。电能表上标有“220 V 10(40) A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为6 kW，其中电饭煲的功率为1.5 kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1 kW的电热水壶插头接入插座中，其他用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（C）
A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间
B．用电器的总功率过大
C．电热水壶的内部电路短路
D．接入电热水壶的插座短路
二、填空题(本题共8小题，每空1分，共16分)
7．将气球与干燥的头发摩擦后，看到如图所示的有趣现象。这是因为气球与头发间发生摩擦起电现象。由于异种电荷互相吸引，因而使头发吸附在气球上。
8．航天员舱外航天服配有风扇系统和无线电系统。手套上有平面镜，可以随时察看自己身上的各种开关，手心部位有颗粒状橡胶，头盔两侧各有一个照明灯，方便航天员在舱外工作。电风扇工作时，电能主要转化为机械能。航天员与地面通过电磁波(选填“电磁波”或“超声波”)进行联系。
9．我国大力发展水力发电，水电站通过提高水位增加水的重力势能，水流下时重力势能转化为动能，使水轮机带动发电机发电，发电机是利用电磁感应原理发电的。
10．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站(如图)商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。核电站的核反应堆是利用原子核裂变(选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量进行发电的，电能属于二次(选填“一次”或“二次”)能源。
11．我国古代《论衡》有关于用布摩擦过的琥珀能吸引干草屑和司南能指南北的记载。说明用布摩擦过的琥珀带了电荷，其本质是电荷的转移(选填“电荷的转移”或“创造了电荷”)；司南能指南北是因为地球周围存在地磁场。
12．★我们给手机充电时，使手机与各家用电器并联；某品牌手机电池的额定电压为3.8 V，额定容量为4 000 mA·h，该手机电池充满电后储存的电能为5.472×104J。
13．★如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、 S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5∶3，则两电表均为电流表(选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1∶Q2为25∶9。
14．★如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象如图乙所示，图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在a、b两位置时相对应。则电源电压为12V，R0的阻值为10Ω。
三、识图、作图题(本题共4小题，共9分)
15．(2分)如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是2 024.6
kW·h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2 kg水从20 ℃加热到80 ℃，则电热水壶的加热效率为84%。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
16．(2分)位于四川省宁南县与云南省巧家县的白鹤滩水电站是世界第二大水电站。水电站发电机的原理是法拉第(填科学家名字)发现的；如图所示，乙图是发电机基本构造示意图。
17．(2分)如图所示，请用笔画线表示导线，将电灯和插座接入家庭电路中。
18.(3分)如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。
四、实验探究题(本题共2小题，共20分)
19．(10分)在“探究串联电路电压的特点”实验中。小明设计了图甲所示的电路。其中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，L为小灯泡。
(1)按设计的电路连接好的实物图如图乙所示，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，记录电流表的示数；选择合适的量程，用电压表分别测出ab、bc、cd、ac、bd、ad间的电压。将这些数据记入下表。改变滑动变阻器滑片的位置，在保证电路安全的情况下再做几次实验。读取数据①时电压表的示数如图丙所示，示数为1.8V。
数据序号 电流/A Uab/V Ubc/V Ucd/V Uac/V Ubd/V Uad/V
1 0.20 1.0 2.5 1.0 3.5 3.5 4.5
2 0.24 ① 1.5 1.2 ② 2.7 4.5
3 0.30 2.5 0.5 ③ 3.0 2.0 4.5
…
(2)根据数据可知R0的阻值为5Ω。
(3)根据第1组的实验数据可初步得出结论：串联电路中，总电压等于这部分电路中的各用电器两端电压之和。再做几次实验的目的是寻找普遍规律。
(4)读取数据②(选填“②”或“③”)时，电压表指针没有对准刻度线。
(5)根据表中的实验数据，写出一条你还能发现的规律：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。
20．(10分)用图甲所示电路测量小灯泡额定电功率。待测小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率小于 1 W，电源为两节干电池，滑动变阻器R的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整(滑片向右移动，灯泡变亮)。(如图所示)
(2)正确连接完电路，闭合开关前，需将滑动变阻器滑片调节到A(选填“A”或“B”)端，闭合开关后，逐渐移动滑片，小灯泡逐渐变亮，突然小灯泡熄灭，电流表示数几乎为零，电压表示数接近3 V，原因是小灯泡断路(选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，同时观察电压表示数的变化，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示为0.28A，小灯泡的额定功率为0.7W。
(4)小灯泡用久了，钨丝会变细，在2.5 V电压下，小灯泡实际功率小于(选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
(5)在没有电流表的情况下，用如图丙所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节滑片P，使电压表示数为U额；
②保持滑片P位置不变，只闭合开关S、S2，此时电压表的示数为U。
则小灯泡的额定功率P额＝(用U额、U和R表示)。若已知电源电压为U0，此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx＝(用U0、U额、U和R表示)。
五、简答与计算题(本题共3小题，共17分。简答部分要有必要的分析与说明，计算部分要有主要公式及数值代入过程，计算结果要有数值和单位)
21．(4分)炎热的夏天，小明在学习的同时开着空调，妈妈将电饭锅和电磁炉同时接入插座，发现家中用电器全都停止工作，经检查空气开关跳闸且家用电器没问题。小明查阅资料了解到一般情况下引起空气开关跳闸的原因有两种情况，一是和电路总功率有关；二是和电路连接故障有关。请你用所学的物理知识分别解释这两种情况。
原因一：接入电路的用电器总功率过大(选填“过大”或“过小”)，理由是电路中用电器的总功率过大，根据公式I＝可知，在电路电压不变时，总功率过大时，电路中电流过大，超出了空气
开关的范围，故跳闸；
原因二：电路发生短路(选填“短路”或“断路”)，理由是电路发生短路，电路中的电器都被短接，电路电流过大，超出了空气开关的范围，故跳闸。
22．(6分)图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3 V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V 0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。
(1)求灯L正常发光时的电阻；
(2)灯L正常发光时，求变阻器R工作10 min产生的热量；
(3)电源电压降为2.7 V后，求灯L的最小实际电功率。
解：(1)灯L正常发光时的电阻为
R灯＝eq \f(U,P)＝＝12.5 Ω；
(2)灯L正常发光时，电路中的电流为
I＝＝＝0.2 A，
根据串联分压知识可知，变阻器两端的电压为
U2＝U－U1＝3 V－2.5 V＝0.5 V，
变阻器R工作10 min产生的热量：
Q＝W＝U2It＝0.5 V×0.2 A×10×60 s＝60 J；
(3)电源电压降为2.7 V后，根据P＝I2R可知，当电路中电流最小时，灯L的实际电功率最小，忽略温度对电阻的影响，则当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，即最小电流为
I实＝＝＝0.12 A，
则灯L的最小实际电功率为
P实＝IR灯＝(0.12 A)2×12.5 Ω＝0.18 W。
23．(7分)如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4 Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110 W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)闭合开关S时，电路处于保温挡，求饮水机此时正常工作时的电流；
(2)当只有饮水机工作时，将3 kg水从10 ℃加热到100 ℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η；
(3)为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4 kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3 h，保温时间计为8 h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。
解：(1)正常工作时，保温挡功率为110 W，则在保温挡正常工作时的电流：
I保＝＝＝0.5 A；
(2)将3 kg水从10 ℃加热到100 ℃，水吸收热量：
Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(100 ℃－10 ℃)＝1.134×106 J，
由加热前后公园安装的数字式电能表示数可知，消耗电能：
W＝1 862.59 kW·h－1 862.24 kW·h＝0.35 kW·h＝1.26×106 J，
饮水机的加热效率：
η＝×100%＝×100%＝90%；
(3)由图甲可知，闭合开关S和S1，电路中只有R1工作，由P＝可知为加热挡，则加热挡功率：
P加＝＝＝1 000 W，
饮水机每天正常工作加热时间计为3 h，保温时间计为8 h，3天消耗电能：
W1＝3×(P加t加＋P保t保)＝3×(1 000 W×3 h＋110 W×8 h)
＝3×(1 kW×3 h＋0.11 kW×8 h)＝11.64 kW·h，
已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4 kW·h，则至少要安装的太阳能电池面积：
S＝＝29.1 m2。
