阶段综合评价卷(二) 电、磁综合
一、选择题(共15题，1～10题每题2分，11～15题每题3分，共35分。每题只有一个正确答案，多选、错选均不得分)
1．下列做法符合安全用电原则的是( )
A．有金属外壳的大功率用电器必须使用三脚插头
B．使用试电笔时，手必须接触笔尖金属部分
C．低于220 V的电压对人体来说都是安全的
D．家住楼房可以将电动车停放在楼道内进行充电
A [有金属外壳的大功率用电器必须使用三脚插头，使得金属外壳接地，防止用电器漏电时发生触电事故，故A符合题意；使用试电笔时，手必须接触笔尾金属体，不能接触笔尖金属部分，故B不符合题意；一般情况下，不高于36 V的电压为对人体安全的电压，故C不符合题意；电动车充电时若发生短路会引发火灾，所以不可以将电动车停放在楼道内进行充电，不要将电动车停放在楼道处，不要占用、堵塞消防通道，要在指定地点充电，切勿私拉乱接电线进行充电，故D不符合题意。故选A。]
2．下列用电器中，利用“通电导体在磁场中受到力的作用”原理工作的是( )
A．麦克风 B．电饭煲
C．电风扇 D．电熨斗
C [麦克风是利用电磁感应原理制成的，故A错误；电饭煲是利用电流的热效应的原理制成的，故B错误；电风扇的核心部件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故C正确；电熨斗是利用电流的热效应的原理制成的，故D错误。]
3．如图所示电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S后，滑动变阻器滑片P自a向b移动的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表V1的示数不变
B．电流表A的示数变小
C．电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小
D．电路消耗的总功率变小
C [闭合开关S后，滑动变阻器与电阻R1串联，电流表A测量电路总电流，电压表V1测量R1两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压。闭合开关，当滑片P自a向b移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小；根据公式I＝可知，电路电流变大，即电流表示数变大；根据公式U＝IR可知，电阻R1两端的电压变大，即V1的示数变大，故A、B错误；根据R＝可知，电压表V2的示数与电流表A的示数之比为滑动变阻器接入电路的电阻，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小，故C正确；电源电压不变，根据P＝UI可知，总功率变大，故D错误。故选C。]
4．如图所示的电路中，电源电压恒定，开关S闭合后，滑片P向左移动的过程中，以下说法正确的是( )
A．电压表V1的示数不变，灯泡亮度不变
B．电压表V2的示数变小，灯泡亮度变亮
C．电压表V2与电流表A的示数乘积变小
D．电压表V1与电流表A的示数之比变小
D [由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测电源电压，电流表A测电路中的电流。当滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I＝可得，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大；由U＝IR可知，灯泡两端的电压变大，根据串联电路电压的规律知，变阻器两端的电压变小，即电压表V1的示数变小；根据P＝UI知，小灯泡的实际功率增大，灯泡亮度变亮；因电源的电压不变，所以，滑片移动时电压表V2的示数不变，故A、B错误；电压表V2示数不变，电流表A的示数变大，其乘积变大，故C错误；由欧姆定律可知，电压表V1与电流表A的示数之比为滑动变阻器的阻值，变阻器接入的阻值变小，则该比值变小，故D正确。故选D。]
5．为保证某场考试试卷的安全，封存试卷的保密室大门由电动机控制，钥匙相当于开关。主考持有钥匙S1，两位副主考分别持有钥匙S2和S3。主考无法单独打开大门，两位副主考也无法打开大门，只有主考和任意一位副主考同时插入钥匙，闸门才能打开。下列选项中的电路设计符合要求的是( )
A [由题意可知，主考和两位副主考中的一个同时用各自的钥匙使闸门打开才能进入保密室，说明S1控制干路，两位副主考能独立工作、互不影响，即为S2和S3并联，且闸门电机位于干路。故选A。]
6．如图所示，电源电压恒定。下列说法正确的是( )
A．只闭合S1，电阻R与灯泡L并联
B．只闭合S1，电压表测量电阻R两端电压
C．先闭合S1，再闭合S2，灯泡L亮度变大
D．先闭合S1，再闭合S2，电流表示数变大
C [只闭合S1，电阻R与灯泡L串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量电源电压，故A、B错误；先闭合S1，电阻R与灯泡L串联，再闭合S2，电流表和定值电阻R被短路，电流表示数变为零，此时电路中只有小灯泡接入电路，因此灯L会变亮，故C正确，D错误。故选C。]
7．我国西晋学者张华在《博物志》中写到“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声”，意思是人们梳头、脱衣时会看到小火星和听到微弱响声，此现象中( )
A．通过摩擦创造了电荷
B．梳子和头发相互排斥
C．头发越梳越乱是因为同种电荷相互吸引
D．负电荷在外衣和里面的衣服之间转换
D [人们梳头、穿衣时，梳子与头发，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电，属于摩擦起电，摩擦起电的实质是电荷的转移，而非创造电荷，故A不符合题意；用塑料梳子梳头发时，由于摩擦而使头发带了电，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，梳子和头发因带异种电荷而相互吸引，故B不符合题意；头发越梳越乱是因为同种电荷相互排斥，故C不符合题意；外衣与里面的衣服摩擦后，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，电子带负电荷，负电荷在外衣和里面的衣服之间转换，故D符合题意。故选D。]
8．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是( )
A．装置中的温度计主要起测量温度的作用
B．电铃响说明温度低于85 ℃
C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作
D．灯亮说明温度低于85 ℃
D [由题图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误；当温度低于85 ℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故B错误，D正确；电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。故选D。]
9．下列关于电与磁的说法错误的是( )
A．图甲：磁场是真实存在的，小磁针的北极指向地理的南极
B．图乙：P向左移能吸引更多铁钉
C．图丙：只对调磁极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体ab竖直向上运动，电流表指针不发生偏转
A [磁场虽然看不见、摸不着，但是它是真实存在的，小磁针的北极指向地理的北极，故A错误；P向左移电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，能吸引更多铁钉，故B正确；电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，只对调磁极，电流方向不变，线圈的转动方向发生改变，故C正确；闭合开关，导体ab竖直向上运动，运动方向与磁感线方向平行，不能切割磁感线，不能产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D正确。故选A。]
10．小华利用如图所示实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法不正确的是( )
A．图甲所示实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
B．图乙中闭合开关后，c管中液面上升比d管快
C．图甲中闭合开关后，a管中液面上升比b管慢
D．图乙所示实验装置中，左右密闭容器内的电阻产生热量之比是2∶1
D [甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同而电阻不同，故该装置用来探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故A正确；乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧容器内的电阻产生的热量多，c管中液面上升比d管快，故B正确；甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，右侧电阻大，根据Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生的热量多，由转换法，a管中液面上升比b管慢，故C正确；乙装置中，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流大小是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在通电时间和电阻相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内的电阻产生热量之比为4∶1，故D错误。故选D。]
11．电阻式传感器被广泛应用于测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R0为定值电阻，R为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为 60 Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示，已知电源电压恒定不变。下列说法正确的是( )
①当通过传感器的电流为0.1 A时，P1＝0.6 W ②R0的阻值为15 Ω ③电源电压为7.5 V ④电路消耗的最大功率为3.75 W
A．①③ B．②④
C．①②③ D．①②③④
D [由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。由题图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1 A，由欧姆定律可知此时电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60 Ω，此时传感器的功率P1＝I2R＝×60 Ω＝0.6 W，故①正确；当电路中的电流I＝0.1 A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I＝可得，电源的电压U＝I(R0＋R)＝0.1 A×(R0＋60 Ω)，当R＝0 Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由题图乙可知最大电流I′＝0.5 A，则电源的电压U＝I′R0＝0.5 A×R0，因电源的电压不变，所以，0.1 A×(R0＋60 Ω)＝0.5 A×R0，解得R0＝15 Ω，故②正确；电源的电压U＝I′R0＝0.5 A×15 Ω＝7.5 V，故③正确；电路消耗的最大功率P＝UI′＝7.5 V×0.5 A＝3.75 W，故④正确。由上述分析可知①②③④正确，故选D。]
12．如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动。电源电压保持4.8 V不变，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A，定值电阻R1＝6 Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S，随着水流速度的变化，下列说法正确的是( )
①当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大 ②水流速变小时，电阻R1功率变小，电路的总功率变小 ③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2～15 Ω ④电阻R1的电功率的变化范围为0.54～2.16 W
A．①② B．②④
C．②③ D．①④
B [由题图知，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测变阻器R2的电压，电流表测电路的电流。流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小，当水流速度增大时，机翼状的探头上下表面受到的压强不同，下表面受到的压强大于上表面受到的压强，R2的滑片上移，接入电路的阻值减小，根据R＝可知，电压表与电流表示数之比等于R2的阻值，所以比值变小，故①错误；同理可知，水流速变小时，滑片下移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，根据P＝I2R可知，电阻R1功率变小，根据P＝UI可知，总功率变小，故②正确；当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流I＝＝＝0.8 A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6 A，所以电路中的最大电流为I大＝0.6 A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电阻R1的电功率最大，此时电路中的总电阻R＝＝＝8 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2＝R－R1＝8 Ω－6 Ω＝2 Ω，电阻R1的最大电功率P1＝R1＝(0.6 A)2×6 Ω＝2.16 W。当电压表的示数最大为U2＝3 V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，R1的功率最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以此时R1的电压U1＝U－U2＝4.8 V－3 V＝1.8 V，则电路中最小的电流I小＝＝＝0.3 A，则滑动变阻器接入电路中的最大阻值R2′＝＝＝10 Ω，所以滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2～10 Ω，故③错误；电阻R1的最小功率P1′＝R1＝(0.3 A)2×6 Ω＝0.54 W，所以，电阻R1的电功率的变化范围为0.54～2.16 W，故④正确。综上可知②④正确，故选B。]
13．小明用如图所示的装置“探究什么情况下磁可以生电”。下列说法( )
①闭合开关，导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流 ②使用磁性更强的磁体可以提高实验效果 ③若ab不动，将磁铁沿水平方向向右运动时，电流表的指针不会偏转 ④将电流表换成电源，该装置还可以研究通电导线在磁场中的受力情况
A．只有①②正确 B．只有①③正确
C．只有②③正确 D．只有②④正确
D [闭合开关，导体ab在磁场中上下运动，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故①错误；使用磁性更强的磁体可以提高实验效果，故②正确；若ab不动，将磁铁沿水平方向向右运动时，导体ab切割磁感线，产生感应电流，电流表的指针偏转，故③错误；将电流表换成电源，可以研究通电导线在磁场中的受力情况，故④正确。故选D。]
14．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法( )
①电流表A的示数变小 ②电压表V的示数变大 ③电压表V与电流表A1的比值变小 ④滑动变阻器R2消耗的电功率变小
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①③正确 D．只有②④正确
A [由题图可知，该电路为并联电路，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路的电流，电压表测量电源的电压，电压表示数保持不变，故②错误；当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，并联电路各支路互不影响，通过R1的电流不变，电流表A1示数不变，根据并联电路电流特点可知，干路中的电流减小，即A示数变小，故①正确；电压表V与电流表A1的比值为R1的阻值，保持不变，故③错误；滑动变阻器两端的电压不变、通过的电流减小，根据P＝UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④正确。故选A。]
15．如图所示电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S1，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，此时电流表示数为0.15 A，电压表的示数为3 V；只闭合开关S2，移动滑片至滑动变阻器的中点c处时，电压表的示数为5 V，此时电阻R2的电功率为0.5 W。下列说法( )
①电阻R1的阻值是20 Ω ②电源电压是9 V ③滑动变阻器R3的最大阻值是10 Ω ④当开关S1、S2、S3都闭合时，电路消耗的总功率是2.52 W
A．只有①③正确 B．只有③④正确
C．只有①②正确 D．只有①④正确
D [只闭合开关S1，R1和R3串联，电流表测量电路电流，电压表测量R1两端的电压，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，则滑动变阻器的滑片位于b处，接入电路的阻值最大，根据欧姆定律可知R1＝＝＝20 Ω，故①正确；电源电压U＝U1＋U3＝U1＋I1R3＝3 V＋0.15 A×R3，只闭合开关S2，R2和R3串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端的电压，移动滑片至滑动变阻器的中点c处时，根据P＝UI可知此时电路中的电流I2＝＝＝0.1 A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝50 Ω，电源电压U＝U2＋U3′＝U2＋I2×＝5 V＋0.1 A×，联立上式可得U＝6 V，R3＝20 Ω，故②③错误；当开关S1、S2、S3都闭合时，滑动变阻器被短路，电路为R1和R2并联的电路，电路消耗的总功率P总＝＝＝2.52 W，故④正确。故选D。]
二、填空题(每空2分，共4分)
16．石墨烯是一种高分子构成的片状结构材料，这种材料在一定条件下电阻可以降为零，这一特点可以在生活中用于____________(选填“电饭锅发热丝”“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”)。
[解析] 石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，这样的材料叫做超导体；超导体的电阻为0，电饭煲发热丝、小灯泡的灯丝都是利用电流热效应工作的，它们不能使用超导体；电动机线圈工作时将电能转化为机械能，不需要产生热量，可以使用超导体。
[答案] 电动机线圈
17．东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图所示，“柢”即握柄，是司南的________极，司南能指向南北方向，是由于受到地磁场的作用。
[解析] “柢”指地理南方，故“柢”是司南的南极。
[答案] 南
三、作图题(每题3分，共6分)
18．如图所示为一款家用抽油烟机的简化电路。两盏照明灯均标有“220 V 40 W”字样，只闭合S1时，只有电动机工作；同时闭合S1、S2时，两盏灯正常亮且电动机工作；当只闭合S2时，电动机与灯都不工作。请你将图中的电路补充完整。
[解析] 经分析可知，照明灯和电动机并联，开关S1控制干路，开关S2控制两灯泡，且两灯泡并联。
[答案] 如图所示
19．如图所示，请根据图中信息标出电源的正极，用箭头标出A点磁感线的方向。
[解析] 根据磁感线的形状可知，两者相互排斥，是同名磁极，则通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知电流从左端流出，右端流入，故电源左端为正极，右端为负极。
[答案] 如图所示
四、实验题(第20题12分，共12分)
20．物理研究小组用图甲所示电路测量额定电压为2.5 V 小灯泡的额定功率。
(1)物理研究小组在连接好电路后闭合开关，小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数。进一步观察并检查电路，发现电压表、电流表、导线及其连接均完好。电路可能的故障是________(假设电路只有一处故障)。
(2)物理研究小组在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是________。
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．向左移动滑动变阻器滑片
D．向右移动滑动变阻器滑片
(3)闭合开关S后，电压表示数如图乙所示，此时为________V，要使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片P应向________(选填“A”或“B”)移动。
(4)移动滑动变阻器的滑片P，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，此时通过小灯泡的电流为____________A。该小灯泡的额定功率为________W。
[解析] (1)电路为灯泡和滑动变阻器组成的串联电路，电流表测量串联电路的电流，电压表测量灯泡两端的电压，当电流表无示数时，说明电路为断路，电压表有示数说明电路从电压表两端到电源两极是通路，则断路故障出现在电压表的并联部分，由于灯泡与电压表并联，故电路可能的故障是灯泡断路。
(2)在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，但电路中的电阻较大导致电流较小；由题图甲中滑动变阻器的连接方式知向左移动滑动变阻器滑片可以使电路中的电阻减小，从而让电路中的电流变大，灯泡变亮，故C正确。
(3)由题图乙知电压表接入的量程为0～3 V，分度值为0.1 V，指针位置在2 V刻度线处，故此时电压为2 V，要使小灯泡正常发光，需要提高灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律知在电源电压不变时要减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压原理知要减小滑动变阻器接入电路的电阻，由题图甲中滑动变阻器的连接方式知其滑片要向A端移动。
(4)由题图丙知电流表接入的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，指针位置在0.3 A刻度线处，故此时电流为0.3 A；该小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5×0.3 A＝0.75 W。
[答案] (1)灯泡断路 (2)C (3)2 A (4)0.3 0.75
五、计算题(第21题8分，第22题13分，共21分)
21．恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门。某恒温箱的工作原理图如图所示，两开关均闭合时处于加热状态，其功率为550 W；加热至设定恒温温度时，开关S2断开，恒温箱处于保温状态。将恒温箱两气孔封闭时，箱内空气质量为5.2 kg，将箱内温度从20 ℃加热至设定的恒温温度用时 4 min 20 s。若电热丝R2的阻值为 110 Ω， 恒温箱的加热效率为80%，箱内空气的比热容1.0×103 J/(kg·℃)，求：
(1)恒温箱的保温电流；
(2)电热丝R1的阻值；
(3)恒温箱的恒温温度。
[解析] (1)由题图可知，两开关均闭合时处于加热状态，R1、R2并联，由P＝UI可知，此时的总电流I加＝＝＝2.5 A，通过电热丝R2的电流I2＝＝＝2 A，根据并联电路的电流特点可知，此时通过R1的电流I1＝I加－I2＝2.5 A－2 A＝0.5 A，当开关S1闭合，S2断开时，保温箱处于保温状态，电路是只有R1的简单电路，因电路的电压和电阻都没变，所以恒温箱的保温电流与加热状态时的电流相同，即为0.5 A。
(2)由I＝可知，电热丝R1的阻值R1＝＝＝440 Ω。
(3)由P＝可知，恒温箱加热4 min 20 s消耗的电能W＝P加t＝550 W×(4×60 s＋20 s)＝1.43×105 J，由η＝可知，恒温箱内气体吸收的热量Q吸＝ηW＝80%×1.43×105 J＝1.144×105 J，由Q吸＝cm(t－t0)可知，恒温箱的恒温温度t＝＋t0＝＋20 ℃＝42 ℃。
[答案] (1)恒温箱的保温电流是0.5 A (2)电热丝R1的阻值是440 Ω (3)恒温箱的恒温温度是42 ℃
22．一项目化学习小组设计了一个可以直接显示物体重力大小的电子测力计模拟装置，该装置的内部简化电路如图甲所示。电源电压U＝12 V保持不变，滑动变阻器R1的电阻丝为均匀电阻丝，长为12 cm。未称量物体时，滑片在R1的最上端，R1的最大电阻值为20 Ω。电子测力计所使用的弹簧的伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示，显示物体重力大小的显示器是由电流表改装而成的，电流表量程为0～0.6 A。当没有称量物体时，电路中的电流为0.48 A(不计弹簧重力及滑片的摩擦，不计弹簧电阻大小)。
(1)求定值电阻R0的阻值。
(2)挂上待测物体后，当定值电阻R0两端电压为 3 V 时，通电 1 min，求电路消耗的电能。
(3)当所称物体的重力为60 N时，是否超过电子测力计的量程，请通过计算说明。
[解析] (1)由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量定值电阻R0两端的电压。当没有称量物体时，滑片在R1的最上端，滑动变阻器接入电路的电阻最大，此时电路的电流为0.48 A，此时电路的总电阻为R总＝＝＝25 Ω，由串联电路的电阻规律可知定值电阻R0的电阻值R0＝R总－R1大＝25 Ω－20 Ω＝5 Ω。
(2)挂上待测物体后，当定值电阻R0两端电压为 3 V 时，电路中的电流为I＝＝＝0.6 A，此时电路中消耗的电能W＝Pt＝UIt＝12 V×0.6 A×60 s＝432 J。
(3)滑动变阻器接入电路的阻值与其接入电路中电阻丝的长度成正比，由题图乙知，当所称物体的重力为60 N时，弹簧的伸长量为ΔL＝3 cm，此时滑动变阻器接入电路的长度为12 cm－3 cm＝9 cm，则此时滑动变阻器接入电路的电阻为R滑＝×20 Ω＝15 Ω，此时电路中的电流为I′＝＝＝0.6 A，因为电流表量程为“0～0.6 A”，所以没有超过电子测力计的量程。
[答案] (1)定值电阻R0的阻值是5 Ω (2)电路消耗的电能是432 J (3)没有超过量程
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共58张PPT)
阶段综合评价卷(二) 电、磁综合
一、选择题(共15题，1～10题每题2分，11～15题每题3分，共35分。每题只有一个正确答案，多选、错选均不得分)
1．下列做法符合安全用电原则的是( )
A．有金属外壳的大功率用电器必须使用三脚插头
B．使用试电笔时，手必须接触笔尖金属部分
C．低于220 V的电压对人体来说都是安全的
D．家住楼房可以将电动车停放在楼道内进行充电
√
A [有金属外壳的大功率用电器必须使用三脚插头，使得金属外壳接地，防止用电器漏电时发生触电事故，故A符合题意；使用试电笔时，手必须接触笔尾金属体，不能接触笔尖金属部分，故B不符合题意；一般情况下，不高于36 V的电压为对人体安全的电压，故C不符合题意；电动车充电时若发生短路会引发火灾，所以不可以将电动车停放在楼道内进行充电，不要将电动车停放在楼道处，不要占用、堵塞消防通道，要在指定地点充电，切勿私拉乱接电线进行充电，故D不符合题意。故选A。]
2．下列用电器中，利用“通电导体在磁场中受到力的作用”原理工作的是( )
A．麦克风 B．电饭煲
C．电风扇 D．电熨斗
√
C [麦克风是利用电磁感应原理制成的，故A错误；电饭煲是利用电流的热效应的原理制成的，故B错误；电风扇的核心部件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故C正确；电熨斗是利用电流的热效应的原理制成的，故D错误。]
3．如图所示电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S后，滑动变阻器滑片P自a向b移动的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表V1的示数不变
B．电流表A的示数变小
C．电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小
D．电路消耗的总功率变小
√
4．如图所示的电路中，电源电压恒定，开关S闭合后，滑片P向左移动的过程中，以下说法正确的是( )
A．电压表V1的示数不变，灯泡亮度不变
B．电压表V2的示数变小，灯泡亮度变亮
C．电压表V2与电流表A的示数乘积变小
D．电压表V1与电流表A的示数之比变小
√
5．为保证某场考试试卷的安全，封存试卷的保密室大门由电动机控制，钥匙相当于开关。主考持有钥匙S1，两位副主考分别持有钥匙S2和S3。主考无法单独打开大门，两位副主考也无法打开大门，只有主考和任意一位副主考同时
插入钥匙，闸门才能打开。下列
选项中的电路设计符合要求的是
( )
√
A [由题意可知，主考和两位副主考中的一个同时用各自的钥匙使闸门打开才能进入保密室，说明S1控制干路，两位副主考能独立工作、互不影响，即为S2和S3并联，且闸门电机位于干路。故选A。]
6．如图所示，电源电压恒定。下列说法正确的是( )
A．只闭合S1，电阻R与灯泡L并联
B．只闭合S1，电压表测量电阻R两端电压
C．先闭合S1，再闭合S2，灯泡L亮度变大
D．先闭合S1，再闭合S2，电流表示数变大
√
C [只闭合S1，电阻R与灯泡L串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量电源电压，故A、B错误；先闭合S1，电阻R与灯泡L串联，再闭合S2，电流表和定值电阻R被短路，电流表示数变为零，此时电路中只有小灯泡接入电路，因此灯L会变亮，故C正确，D错误。故选C。]
7．我国西晋学者张华在《博物志》中写到“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声”，意思是人们梳头、脱衣时会看到小火星和听到微弱响声，此现象中( )
A．通过摩擦创造了电荷
B．梳子和头发相互排斥
C．头发越梳越乱是因为同种电荷相互吸引
D．负电荷在外衣和里面的衣服之间转换
√
D [人们梳头、穿衣时，梳子与头发，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电，属于摩擦起电，摩擦起电的实质是电荷的转移，而非创造电荷，故A不符合题意；用塑料梳子梳头发时，由于摩擦而使头发带了电，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，梳子和头发因带异种电荷而相互吸引，故B不符合题意；头发越梳越乱是因为同种电荷相互排斥，故C不符合题意；外衣与里面的衣服摩擦后，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，电子带负电荷，负电荷在外衣和里面的衣服之间转换，故D符合题意。故选D。]
8．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是( )
A．装置中的温度计主要起测量温度的作用
B．电铃响说明温度低于85 ℃
C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作
D．灯亮说明温度低于85 ℃
√
D [由题图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误；当温度低于85 ℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故B错误，D正确；电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。故选D。]
9．下列关于电与磁的说法错误的是( )
A．图甲：磁场是真实存在的，小磁针的北极指向地理的南极
B．图乙：P向左移能吸引更多铁钉
C．图丙：只对调磁极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体ab竖直向上运动，电流表指针不发生偏转
√
A [磁场虽然看不见、摸不着，但是它是真实存在的，小磁针的北极指向地理的北极，故A错误；P向左移电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，能吸引更多铁钉，故B正确；电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，只对调磁极，电流方向不变，线圈的转动方向发生改变，故C正确；闭合开关，导体ab竖直向上运动，运动方向与磁感线方向平行，不能切割磁感线，不能产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D正确。故选A。]
10．小华利用如图所示实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法不正确的是( )
A．图甲所示实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
B．图乙中闭合开关后，c管中液面上升比d管快
C．图甲中闭合开关后，a管中液面上升比b管慢
D．图乙所示实验装置中，左右密闭容器内的电阻产生热量之比是2∶1
√
D [甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同而电阻不同，故该装置用来探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故A正确；乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧容器内的电阻产生的热量多，c管中液面上升比d管快，故B正确；甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，右侧电阻大，根据Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生的热量多，由转换法，a管中液面上升比b管慢，故C正确；乙装置中，右
侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流大小是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在通电时间和电阻相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内的电阻产生热量之比为4∶1，故D错误。故选D。]
11．电阻式传感器被广泛应用于测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R0为定值电阻，R为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为 60 Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示，已知电源电压恒定不变。下列说法正确的是( )
①当通过传感器的电流为0.1 A时，P1＝0.6 W ②R0的阻值为15 Ω ③电源电压为7.5 V ④电路消耗的最大功率为3.75 W
A．①③ B．②④
C．①②③ D．①②③④
√
12．如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动。电源电压保持4.8 V不变，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A，定值电阻R1＝6 Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S，随着水流速度的变化，下列说法正确的是( )
①当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大 ②水流速变小时，电阻R1功率变小，电路的总功率变小 ③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2～15 Ω ④电阻R1的电功率的变化范围为0.54～2.16 W
A．①② B．②④
C．②③ D．①④
√
13．小明用如图所示的装置“探究什么情况下磁可以生电”。下列说法( )
①闭合开关，导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流 ②使用磁性更强的磁体可以提高实验效果 ③若ab不动，将磁铁沿水平方向向右运动时，电流表的指针不会偏转 ④将电流表换成电源，该装置还可以研究通电导线在磁场中的受力情况
A．只有①②正确 B．只有①③正确
C．只有②③正确 D．只有②④正确
√
D [闭合开关，导体ab在磁场中上下运动，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故①错误；使用磁性更强的磁体可以提高实验效果，故②正确；若ab不动，将磁铁沿水平方向向右运动时，导体ab切割磁感线，产生感应电流，电流表的指针偏转，故③错误；将电流表换成电源，可以研究通电导线在磁场中的受力情况，故④正确。故选D。]
14．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法( )
①电流表A的示数变小 ②电压表V的示数变大 ③电压表V与电流表A1的比值变小 ④滑动变阻器R2消耗的电功率变小
A．只有①④正确
B．只有②③正确
C．只有①③正确
D．只有②④正确
√
A [由题图可知，该电路为并联电路，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路的电流，电压表测量电源的电压，电压表示数保持不变，故②错误；当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，并联电路各支路互不影响，通过R1的电流不变，电流表A1示数不变，根据并联电路电流特点可知，干路中的电流减小，即A示数变小，故①正确；电压表V与电流表A1的比值为R1的阻值，保持不变，故③错误；滑动变阻器两端的电压不变、通过的电流减小，根据P＝UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④正确。故选A。]
15．如图所示电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S1，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，此时电流表示数为0.15 A，电压表的示数为3 V；只闭合开关S2，移动滑片至滑动变阻器的中点c处时，电压表的示数为5 V，此时电阻R2的电功率为0.5 W。下列说法( )
①电阻R1的阻值是20 Ω ②电源电压是9 V ③滑动变阻器R3的最大阻值是10 Ω ④当开关S1、S2、S3都闭合时，电路消耗的总功率是2.52 W
A．只有①③正确 B．只有③④正确
C．只有①②正确 D．只有①④正确
√
二、填空题(每空2分，共4分)
16．石墨烯是一种高分子构成的片状结构材料，这种材料在一定条件下电阻可以降为零，这一特点可以在生活中用于____________(选填“电饭锅发热丝”“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”)。
[解析] 石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，这样的材料叫做超导体；超导体的电阻为0，电饭煲发热丝、小灯泡的灯丝都是利用电流热效应工作的，它们不能使用超导体；电动机线圈工作时将电能转化为机械能，不需要产生热量，可以使用超导体。
电动机线圈
17．东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图所示，“柢”即握柄，是司南的________极，司南能指向南北方向，是由于受到地磁场的作用。
[解析] “柢”指地理南方，故“柢”是司南的南极。
南
三、作图题(每题3分，共6分)
18．如图所示为一款家用抽油烟机的简化电路。两盏照明灯均标有“220 V 40 W”字样，只闭合S1时，只有电动机工作；同时闭合S1、S2时，两盏灯正常亮且电动机工作；当只闭合S2时，电动机与灯都不工作。请你将图中的电路补充完整。
[解析] 经分析可知，照明灯和电动机并联，开关S1控制干路，开关S2控制两灯泡，且两灯泡并联。
[答案] 如图所示
19．如图所示，请根据图中信息标出电源的正极，用箭头标出A点磁感线的方向。
[解析] 根据磁感线的形状可知，两者相互排斥，是同名磁极，则通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知电流从左端流出，右端流入，故电源左端为正极，右端为负极。
[答案] 如图所示
四、实验题(第20题12分，共12分)
20．物理研究小组用图甲所示电路测量额定电压为2.5 V 小灯泡的额定功率。
(1)物理研究小组在连接好电路后闭合开关，小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数。进一步观察并检查电路，发现电压表、电流表、导线及其连接均完好。电路可能的故障是__________(假设电路只有一处故障)。
(2)物理研究小组在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是________。
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．向左移动滑动变阻器滑片
D．向右移动滑动变阻器滑片
灯泡断路
C
(3)闭合开关S后，电压表示数如图乙所示，此时为________V，要使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片P应向________(选填“A”或“B”)移动。
(4)移动滑动变阻器的滑片P，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，此时通过小灯泡的电流为________A。该小灯泡的额定功率为________W。
2
A
0.3
0.75
[解析] (1)电路为灯泡和滑动变阻器组成的串联电路，电流表测量串联电路的电流，电压表测量灯泡两端的电压，当电流表无示数时，说明电路为断路，电压表有示数说明电路从电压表两端到电源两极是通路，则断路故障出现在电压表的并联部分，由于灯泡与电压表并联，故电路可能的故障是灯泡断路。
(2)在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，但电路中的电阻较大导致电流较小；由题图甲中滑动变阻器的连接方式知向左移动滑动变阻器滑片可以使电路中的电阻减小，从而让电路中的电流变大，灯泡变亮，故C正确。
(3)由题图乙知电压表接入的量程为0～3 V，分度值为0.1 V，指针位置在2 V刻度线处，故此时电压为2 V，要使小灯泡正常发光，需要提高灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律知在电源电压不变时要减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压原理知要减小滑动变阻器接入电路的电阻，由题图甲中滑动变阻器的连接方式知其滑片要向A端移动。
(4)由题图丙知电流表接入的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，指针位置在0.3 A刻度线处，故此时电流为0.3 A；该小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5×0.3 A＝0.75 W。
五、计算题(第21题8分，第22题13分，共21分)
21．恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门。某恒温箱的工作原理图如图所示，两开关均闭合时处于加热状态，其功率为550 W；加热至设定恒温温度时，开关S2断开，恒温箱处于保温状态。将恒温箱两气孔封闭时，箱内空气质量为5.2 kg，将箱内温度从20 ℃加热至设定的恒温温度用时 4 min 20 s。
若电热丝R2的阻值为 110 Ω， 恒温箱的加热效
率为80%，箱内空气的比热容1.0×103 J/(kg·℃)，
求：
(1)恒温箱的保温电流；
(2)电热丝R1的阻值；
(3)恒温箱的恒温温度。
[答案] (1)恒温箱的保温电流是0.5 A (2)电热丝R1的阻值是440 Ω (3)恒温箱的恒温温度是42 ℃
22．一项目化学习小组设计了一个可以直接显示物体重力大小的电子测力计模拟装置，该装置的内部简化电路如图甲所示。电源电压U＝12 V保持不变，滑动变阻器R1的电阻丝为均匀电阻丝，长为12 cm。未称量物体时，滑片在R1的最上端，R1的最大电阻值为20 Ω。电子测力计所使用的弹簧的伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示，显示物体重力大小的显示器是由电流表改装而成的，电流表量程为0～0.6 A。当没有称量物体时，电路中的电流为0.48 A(不计弹簧重力及滑片的摩擦，不计弹簧电阻大小)。
(1)求定值电阻R0的阻值。
(2)挂上待测物体后，当定值电阻R0两端电压为 3 V 时，通电 1 min，求电路消耗的电能。
(3)当所称物体的重力为60 N时，是否超过电子测力计的量程，请通过计算说明。
[答案] (1)定值电阻R0的阻值是5 Ω (2)电路消耗的电能是432 J (3)没有超过量程阶段综合评价卷(二)
1．A [有金属外壳的大功率用电器必须使用三脚插头，使得金属外壳接地，防止用电器漏电时发生触电事故，故A符合题意；使用试电笔时，手必须接触笔尾金属体，不能接触笔尖金属部分，故B不符合题意；一般情况下，不高于36 V的电压为对人体安全的电压，故C不符合题意；电动车充电时若发生短路会引发火灾，所以不可以将电动车停放在楼道内进行充电，不要将电动车停放在楼道处，不要占用、堵塞消防通道，要在指定地点充电，切勿私拉乱接电线进行充电，故D不符合题意。故选A。]
2．C [麦克风是利用电磁感应原理制成的，故A错误；电饭煲是利用电流的热效应的原理制成的，故B错误；电风扇的核心部件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故C正确；电熨斗是利用电流的热效应的原理制成的，故D错误。]
3．C [闭合开关S后，滑动变阻器与电阻R1串联，电流表A测量电路总电流，电压表V1测量R1两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压。闭合开关，当滑片P自a向b移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小；根据公式I＝可知，电路电流变大，即电流表示数变大；根据公式U＝IR可知，电阻R1两端的电压变大，即V1的示数变大，故A、B错误；根据R＝可知，电压表V2的示数与电流表A的示数之比为滑动变阻器接入电路的电阻，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小，故C正确；电源电压不变，根据P＝UI可知，总功率变大，故D错误。故选C。]
4．D [由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测电源电压，电流表A测电路中的电流。当滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I＝可得，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大；由U＝IR可知，灯泡两端的电压变大，根据串联电路电压的规律知，变阻器两端的电压变小，即电压表V1的示数变小；根据P＝UI知，小灯泡的实际功率增大，灯泡亮度变亮；因电源的电压不变，所以，滑片移动时电压表V2的示数不变，故A、B错误；电压表V2示数不变，电流表A的示数变大，其乘积变大，故C错误；由欧姆定律可知，电压表V1与电流表A的示数之比为滑动变阻器的阻值，变阻器接入的阻值变小，则该比值变小，故D正确。故选D。]
5．A [由题意可知，主考和两位副主考中的一个同时用各自的钥匙使闸门打开才能进入保密室，说明S1控制干路，两位副主考能独立工作、互不影响，即为S2和S3并联，且闸门电机位于干路。故选A。]
6．C [只闭合S1，电阻R与灯泡L串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量电源电压，故A、B错误；先闭合S1，电阻R与灯泡L串联，再闭合S2，电流表和定值电阻R被短路，电流表示数变为零，此时电路中只有小灯泡接入电路，因此灯L会变亮，故C正确，D错误。故选C。]
7．D [人们梳头、穿衣时，梳子与头发，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电，属于摩擦起电，摩擦起电的实质是电荷的转移，而非创造电荷，故A不符合题意；用塑料梳子梳头发时，由于摩擦而使头发带了电，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，梳子和头发因带异种电荷而相互吸引，故B不符合题意；头发越梳越乱是因为同种电荷相互排斥，故C不符合题意；外衣与里面的衣服摩擦后，一个失去电子带正电，一个得到电子带负电，电子带负电荷，负电荷在外衣和里面的衣服之间转换，故D符合题意。故选D。]
8．D [由题图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误；当温度低于85 ℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故B错误，D正确；电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。故选D。]
9．A [磁场虽然看不见、摸不着，但是它是真实存在的，小磁针的北极指向地理的北极，故A错误；P向左移电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，能吸引更多铁钉，故B正确；电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，只对调磁极，电流方向不变，线圈的转动方向发生改变，故C正确；闭合开关，导体ab竖直向上运动，运动方向与磁感线方向平行，不能切割磁感线，不能产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D正确。故选A。]
10．D [甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同而电阻不同，故该装置用来探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故A正确；乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧容器内的电阻产生的热量多，c管中液面上升比d管快，故B正确；甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，右侧电阻大，根据Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生的热量多，由转换法，a管中液面上升比b管慢，故C正确；乙装置中，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流大小是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在通电时间和电阻相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内的电阻产生热量之比为4∶1，故D错误。故选D。]
11．D [由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。由题图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1 A，由欧姆定律可知此时电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60 Ω，此时传感器的功率P1＝I2R＝(0.1 A)2×60 Ω＝0.6 W，故①正确；当电路中的电流I＝0.1 A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I＝可得，电源的电压U＝I(R0＋R)＝0.1 A×(R0＋60 Ω)，当R＝0 Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由题图乙可知最大电流I′＝0.5 A，则电源的电压U＝I′R0＝0.5 A×R0，因电源的电压不变，所以，0.1 A×(R0＋60 Ω)＝0.5 A×R0，解得R0＝15 Ω，故②正确；电源的电压U＝I′R0＝0.5 A×15 Ω＝7.5 V，故③正确；电路消耗的最大功率P＝UI′＝7.5 V×0.5 A＝3.75 W，故④正确。由上述分析可知①②③④正确，故选D。]
12．B [由题图知，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测变阻器R2的电压，电流表测电路的电流。流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小，当水流速度增大时，机翼状的探头上下表面受到的压强不同，下表面受到的压强大于上表面受到的压强，R2的滑片上移，接入电路的阻值减小，根据R＝可知，电压表与电流表示数之比等于R2的阻值，所以比值变小，故①错误；同理可知，水流速变小时，滑片下移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，根据P＝I2R可知，电阻R1功率变小，根据P＝UI可知，总功率变小，故②正确；当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流I＝＝＝0.8 A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6 A，所以电路中的最大电流为I大＝0.6 A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电阻R1的电功率最大，此时电路中的总电阻R＝＝＝8 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2＝R－R1＝8 Ω－6 Ω＝2 Ω，电阻R1的最大电功率P1＝R1＝(0.6 A)2×6 Ω＝2.16 W。当电压表的示数最大为U2＝3 V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，R1的功率最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以此时R1的电压U1＝U－U2＝4.8 V－3 V＝1.8 V，则电路中最小的电流I小＝＝＝0.3 A，则滑动变阻器接入电路中的最大阻值R2′＝＝＝10 Ω，所以滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2～10 Ω，故③错误；电阻R1的最小功率P1′＝R1＝(0.3 A)2×6 Ω＝0.54 W，所以，电阻R1的电功率的变化范围为0.54～2.16 W，故④正确。综上可知②④正确，故选B。]
13．D [闭合开关，导体ab在磁场中上下运动，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故①错误；使用磁性更强的磁体可以提高实验效果，故②正确；若ab不动，将磁铁沿水平方向向右运动时，导体ab切割磁感线，产生感应电流，电流表的指针偏转，故③错误；将电流表换成电源，可以研究通电导线在磁场中的受力情况，故④正确。故选D。]
14．A [由题图可知，该电路为并联电路，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路的电流，电压表测量电源的电压，电压表示数保持不变，故②错误；当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，并联电路各支路互不影响，通过R1的电流不变，电流表A1示数不变，根据并联电路电流特点可知，干路中的电流减小，即A示数变小，故①正确；电压表V与电流表A1的比值为R1的阻值，保持不变，故③错误；滑动变阻器两端的电压不变、通过的电流减小，根据P＝UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④正确。故选A。]
15．D [只闭合开关S1，R1和R3串联，电流表测量电路电流，电压表测量R1两端的电压，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，则滑动变阻器的滑片位于b处，接入电路的阻值最大，根据欧姆定律可知R1＝＝＝20 Ω，故①正确；电源电压U＝U1＋U3＝U1＋I1R3＝3 V＋0.15 A×R3，只闭合开关S2，R2和R3串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端的电压，移动滑片至滑动变阻器的中点c处时，根据P＝UI可知此时电路中的电流I2＝＝＝0.1 A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝50 Ω，电源电压U＝U2＋U3′＝U2＋I2×＝5 V＋0.1 A×，联立上式可得U＝6 V，R3＝20 Ω，故②③错误；当开关S1、S2、S3都闭合时，滑动变阻器被短路，电路为R1和R2并联的电路，电路消耗的总功率P总＝＝＝2.52 W，故④正确。故选D。]
16．解析：石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，这样的材料叫做超导体；超导体的电阻为0，电饭煲发热丝、小灯泡的灯丝都是利用电流热效应工作的，它们不能使用超导体；电动机线圈工作时将电能转化为机械能，不需要产生热量，可以使用超导体。
答案：电动机线圈
17．解析：“柢”指地理南方，故“柢”是司南的南极。
答案：南
18．解析：经分析可知，照明灯和电动机并联，开关S1控制干路，开关S2控制两灯泡，且两灯泡并联。
答案：如图所示
19．解析：根据磁感线的形状可知，两者相互排斥，是同名磁极，则通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知电流从左端流出，右端流入，故电源左端为正极，右端为负极。
答案：如图所示
20．解析：(1)电路为灯泡和滑动变阻器组成的串联电路，电流表测量串联电路的电流，电压表测量灯泡两端的电压，当电流表无示数时，说明电路为断路，电压表有示数说明电路从电压表两端到电源两极是通路，则断路故障出现在电压表的并联部分，由于灯泡与电压表并联，故电路可能的故障是灯泡断路。
(2)在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，但电路中的电阻较大导致电流较小；由题图甲中滑动变阻器的连接方式知向左移动滑动变阻器滑片可以使电路中的电阻减小，从而让电路中的电流变大，灯泡变亮，故C正确。
(3)由题图乙知电压表接入的量程为0～3 V，分度值为0.1 V，指针位置在2 V刻度线处，故此时电压为2 V，要使小灯泡正常发光，需要提高灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律知在电源电压不变时要减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压原理知要减小滑动变阻器接入电路的电阻，由题图甲中滑动变阻器的连接方式知其滑片要向A端移动。
(4)由题图丙知电流表接入的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，指针位置在0.3 A刻度线处，故此时电流为0.3 A；该小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5×0.3 A＝0.75 W。
答案：(1)灯泡断路 (2)C (3)2 A (4)0.3 0.75
21．解析：(1)由题图可知，两开关均闭合时处于加热状态，R1、R2并联，由P＝UI可知，此时的总电流I加＝＝＝2.5 A，通过电热丝R2的电流I2＝＝＝2 A，根据并联电路的电流特点可知，此时通过R1的电流I1＝I加－I2＝2.5 A－2 A＝0.5 A，当开关S1闭合，S2断开时，保温箱处于保温状态，电路是只有R1的简单电路，因电路的电压和电阻都没变，所以恒温箱的保温电流与加热状态时的电流相同，即为0.5 A。
(2)由I＝可知，电热丝R1的阻值R1＝＝＝440 Ω。
(3)由P＝可知，恒温箱加热4 min 20 s消耗的电能W＝P加t＝550 W×(4×60 s＋20 s)＝1.43×105 J，由η＝可知，恒温箱内气体吸收的热量Q吸＝ηW＝80%×1.43×105 J＝1.144×105 J，由Q吸＝cm(t－t0)可知，恒温箱的恒温温度t＝＋t0＝＋20 ℃＝42 ℃。
答案：(1)恒温箱的保温电流是0.5 A (2)电热丝R1的阻值是440 Ω (3)恒温箱的恒温温度是42 ℃
22．解析：(1)由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量定值电阻R0两端的电压。当没有称量物体时，滑片在R1的最上端，滑动变阻器接入电路的电阻最大，此时电路的电流为0.48 A，此时电路的总电阻为R总＝＝＝25 Ω，由串联电路的电阻规律可知定值电阻R0的电阻值R0＝R总－R1大＝25 Ω－20 Ω＝5 Ω。
(2)挂上待测物体后，当定值电阻R0两端电压为 3 V 时，电路中的电流为I＝＝＝0.6 A，此时电路中消耗的电能W＝Pt＝UIt＝12 V×0.6 A×60 s＝432 J。
(3)滑动变阻器接入电路的阻值与其接入电路中电阻丝的长度成正比，由题图乙知，当所称物体的重力为60 N时，弹簧的伸长量为ΔL＝3 cm，此时滑动变阻器接入电路的长度为12 cm－3 cm＝9 cm，则此时滑动变阻器接入电路的电阻为R滑＝×20 Ω＝15 Ω，此时电路中的电流为I′＝＝＝0.6 A，因为电流表量程为“0～0.6 A”，所以没有超过电子测力计的量程。
答案：(1)定值电阻R0的阻值是5 Ω (2)电路消耗的电能是432 J (3)没有超过量程
