2022-2023学年北京海淀区初三上学期物理期末试卷及答案

这是一份2022-2023学年北京海淀区初三上学期物理期末试卷及答案，共26页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验解答题，科普阅读题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（下列各小题均有四个选项，其中只有一个选项符合题意。共30分，每小题2分）
1. 在国际单位制中，电功率的单位是（ ）
A. 伏特（V）B. 安培（A）C. 焦耳（J）D. 瓦特（W）
【答案】D
【解析】
【详解】A．伏特是电压的基本单位，故A不符合题意；
B．安培是电流的基本单位，故B不符合题意；
C．焦耳是电能的基本单位，故C不符合题意；
D．瓦特是电功率的基本单位，故D符合题意。
故选D。
2. 图中所示的用电器中，主要是利用电流热效应工作的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】
【详解】A．抽油烟机是利用电动机带动工作的，将电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电熨斗将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．台式电风扇是利用电动机带动工作的，将电能转化为机械能，故C不符合题意；
D．笔记本电脑主要将电能转化为声能和光能，故D不符合题意。
故选B。
3. 图中所示的四种做法中，符合安全用电要求的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】D
【解析】
【详解】A．使用绝缘层破损了的导线，容易发生触电事故，故A不符合题意；
B．用沾了水的手触摸电灯开关，水属于导体，有可能使电流通过水传到人体上，发生触电事故，故B不符合题意。
C．用湿布擦拭发光电灯，湿布属于导体，有可能使电流通过水传到人体上，使人触电，所以擦拭前应先断开开关，故C不符合题意；
D．发现有人触电时，应尽快切断电源或用绝缘体挑开通电的裸导线让触电者尽快脱离电源，再实行救治措施，故D符合题意。
故选D。
4. 我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”，如图甲所示，这个发现比西方早400多年。进一步研究表明，地球周围地磁场的分布示意如图乙所示。关于地磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 地磁场的S极在地理南极附近
B. 地磁场的N、S极与地理南、北极完全重合
C. 北京地区的地磁场方向由北向南
D. 描述地球周围磁场的磁感线，从地理南极附近出发经地球外部回到地理北极附近
【答案】D
【解析】
【详解】AB．地磁场的两极与地理的两极并不重合，地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近，故AB错误；
C．北京地区的地磁场方向由南向北，即小磁针的N极是指向地理的北极附近，故C错误；
D．地磁场的形状与条形磁体的磁场相似，所以其磁感线是由N极出来回到S极，即由地理的南极附近出来经地球外部回到地理北极附近，故D正确。
故选D。
5. 图中所示的用电器中，正常工作时消耗的功率可能大于1000W的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】
【详解】台灯的功率大约是10 W至15 W，计算器的功率大约是0.5W，电热驱蚊器的功率大约是5W，电暖器的电功率约1000W以上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
6. 关于试电笔的用途和使用方法，下列说法正确的是（ ）
A. 试电笔可以用来检测物体所带电荷的种类
B. 试电笔可以用来辨别家庭电路的零线和火线
C. 使用试电笔时人手可以接触金属笔尖
D. 图中所示为正确使用螺丝刀式试电笔的方法
【答案】B
【解析】
【详解】AB．试电笔是用来鉴别家庭电路的火线与零线的，试电笔不能用来检测物体所带电荷的种类，故A错误，B正确；
C．使用试电笔时，笔尖要接触待检测的导线，手指接触笔尾金属体，不能接触笔尖金属体，若接触则会触电，故C错误；
D．在使用试电笔时，手必须与笔尾的金属体接触，以让微弱的电流通过人体从而形成通路，图中手未接触金属体，故D错误。
故选B。
7. 图中所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳
B. 小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C. 只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图中所示相同
D. 只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图中所示相反
【答案】B
【解析】
【详解】A．该实验中，当导线中通电后，导线周围的小磁针发生偏转，这是科学家奥斯特的实验，所以首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是奥斯特，故A错误；
B．小磁针在磁场中会受到力的作用，该实验中小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确；
C．小磁针受力方向与磁场方向有关，只改变直导线中的电流方向，则直导线周围磁场方向发生变化，则小磁针的受力方向也发生变化，小磁针偏转方向与图中所示相反，故C错误；
D．直导线周围磁场的强弱与电流大小有关，磁场方向与电流大小无关，所以只改变直导线中的电流大小，直导线周围磁场方向不改变，小磁针偏转方向与图中所示相同，故D错误。
故选B。
8. 某家庭电路简化后如图所示，该电路连接均正确，由该电路可知（ ）
A. a线是零线，b线是火线
B. 电能表是测量用电器总功率的仪表
C. 接入电路后的电视机和台灯是并联的
D. 控制灯泡的开关可以和灯泡互换位置
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电路中三孔插座的电路接法“左零右火”可知a线是火线，b线是零线，故A不符合题意；
B．电能表是测量用电器消耗电能的仪表，故B不符合题意；
C．家庭电路中各用电器之间的连接方式是并联，他们彼此工作互不影响，故C符合题意；
D．为了用电安全，开关要直接控制火线，故控制灯泡的开关不能和灯泡互换位置，故D不符合题意。
故选C。
9. 小海家厨房的电饭锅、电饼铛正在工作，当他再将电水壶插头插入插座时，空气开关立刻“跳闸”切断电路。关于空气开关“跳闸”，下列说法正确的是（ ）
A. 会导致电饭锅被烧坏
B. 这是因为用电器两端电压过大
C. 这是因为电路中的总电流过大
D. 这是因为同时工作的用电器总功率过小
【答案】C
【解析】
【详解】空气开关在发生短路或用电器的总功率过大时会自动“跳闸”切断电路，保护电路及用电器安全；由题意可知电饭锅、电饼铛两个大功率电器正在工作，当他再将大功率用电器电水壶插头插入插座时造成用电器中总功率过大，出现空气开关“跳闸”现象。家庭电路电压不变，用电器总功率过大会造成电路中的总电流过大，所以空气开关“跳闸”。
故选D。
10. 指南针是我国的四大发明之一，其不断发展的过程中出现过多种形态，北宋时期曾出现过如图所示的“指南鱼”。“指南鱼”用一块薄薄的铁片做成，形状很像一条鱼，将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。关于“指南鱼”，下列说法正确的是（ ）
A. “指南鱼”能指南是因为其受到地磁场的作用
B. “指南鱼”被磁化后，只有N极一个磁极
C. “指南鱼”鱼头端为该鱼型磁体的N极
D. “指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的S极
【答案】A
【解析】
【详解】A．“指南鱼”实际相当于一个指南针，指南针之所以能够指南北是因为受到了地磁场的作用，故A正确；
BC．“指南鱼”实际相当于一个指南针，任何指南针都有两个极，因鱼头端指向南方，“指南鱼”鱼头端为该鱼型磁体的S极，故BC错误；
D．“指南鱼”静止时鱼头指向的地理的南极，地理的南极是地磁的北极，故D错误。
故选A。
11. 下列关于电功率的说法正确的是（ ）
A. 电流通过用电器做功越多，电功率越大
B. 用电器消耗电能越快，电功率越大
C. 电流通过用电器做功时间越短，电功率越大
D. 用电器将电能转化为其他形式的能越多，电功率越大
【答案】B
【解析】
【详解】A．电功率的大小与消耗的电能和工作时间有关，用电器做功多则消耗的电能多，不知道做功时间，无法判断电功率的大小，故A错误；
B．电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量，用电器的电功率越大，它消耗电能越快，故B正确；
C．电功率的大小与消耗的电能和工作时间有关，只说明做功时间不知道做功多少，无法判断电功率的大小，故C错误；
D．用电器工作时将电能转化为其他形式的能，转化为其他形式的能越多，说明做功越多，但不知道做功时间，无法判断电功率的大小，故D错误。
故选B。
12. 下图所示是一种环保型手电筒，使用时将它来回摇晃，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光。选项四幅图中与这种手电筒的工作原理相同的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】A
【解析】
【详解】摇晃手电筒时，磁体在线圈中运动切割磁感线产生感应电流，是利用电磁感应原理工作的。
A．动圈式话筒工作的前提是运动(切割磁感线)，结果是产生了电流，利用了电磁感应现象，故A符合题意；
B．动圈式扬声器工作的前提是通电，结果是产生了运动，利用通电导体在磁场中受力的原理，故B不符合题意；
C．电动机利用通电导体在磁场中受力的原理，故C不符合题意；
D．电铃的主要设备是电磁铁,它是利用电流的磁效应制成的，故D不符合题意。
故选A。
13. 如图所示，电源两端电压保持不变，是定值电阻，R是滑动变阻器。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P向b端移动时，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数变大
B. 电压表的示数不变
C. 电阻消耗的功率变小
D. 电压表的示数与电流表的示数的比值不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．由电路图可知，电路为定值电阻R0和滑动变阻器R的串联电路，电压表V1测量R0两端的电压，电压表V2测量R两端的电压，电流表测量电路中的电流，当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中的总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律电路中的电流变小，所以电流表示数变小，故A错误；
B．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，滑动变阻器的电阻变大，根据串联电路分压规律，滑动变阻器两端电压变大，定值电阻两端电压变小，故电压表V1的示数变小，故B错误；
C．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，定值电阻两端的电压变小，通过的电流变小，根据P=UI，电阻消耗的功率变小，故C正确；
D．由题意可知，电压表的示数与电流表的示数的比值为滑动变阻器的阻值，滑动变阻器的阻值变大，故D错误。
故选C。
14. 图中所示为某家用电热水器铭牌上的部分参数，该电热水器接入家庭电路中使用时，下列说法正确的是（ ）
A. 该电热水器的额定电流为10A
B. 该电热水器正常工作消耗的电能为2000J
C. 1度电可以让该电热水器正常工作0.5h
D. 该电热水器两端的实际电压小于220V时，其实际功率仍为2000W
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，该热水器的额定电压为220V，额定功率为2000W，则该热水器的额定电流为
故A错误；
B．该电热水器正常工作消耗的电能为
故B错误；
C．1度电可以让该电热水器正常工作的时间为
故C正确；
D．该电热水器两端的实际电压小于220V时，实际电压小于额定电压，则实际功率不等于额定功率，即实际功率不为2000W，故D错误。
故选C。
15. 如图甲所示为某测温模拟电路，温度表由量程为0~3V的电压表改装而成。定值电阻的阻值为40Ω，热敏电阻R的阻值随温度t变化的关系如图乙所示，电源两端的电压恒为6V，下列说法正确的是（ ）
A. 在确保电路安全的条件下，该电路消耗的最小功率为0.45W
B. 温度0℃应标在电压表零刻度处
C. 电压表的3V刻度处应标注的温度为40℃
D. 只增大电源两端的电压，该电路可测量的最高温度将升高
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图甲可知，电路为定值电阻R0和热敏电阻R的串联电路，电压表测量热敏电阻R两端的电压，当热敏电阻阻值变大时，电路中的总电阻变大，电源电压不变，电路消耗的功率变小，电压表的量程为0~3V，为保证电压表安全，当热敏电阻R两端电压为3V时，热敏电阻的阻值为最大值，电源电压为6V，根据串联电路分压特点，当热敏电阻R的阻值等于定值电阻R0时，它两端的电压为3V，电路消耗的功率最小为
故A正确；
B．由图乙可知，温度表为0℃时，热敏电阻R的阻值不为零，故R的两端电压不为零，温度0℃不应标在电压表零刻度处，故B错误；
C．电源电压为6V，根据串联电路分压特点，当热敏电阻R两端的电压为3V时，它的阻值等于定值电阻的阻值为40Ω，由图乙可知此时对应的温度为30℃，故C错误；
D．只增大电源两端的电压，电压表的最大电压不变为3V，根据串联电路分压特点，热敏电阻允许接入电路的阻值变小，该电路可测量的最高温度将减小，故D错误。
故选A。
二、多项选择题（下列各小题均有四个选项，其中符合题意的选项均多于一个、共10分，每小题2分。每小题选项全选对的得2分，选对但不全的得1分，有错选的不得分）
16. 关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（ ）
A. 我国家庭电路的电压是36V
B. 我国家庭电路的交流电的频率是
C. 冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱外壳接地
D. 熔丝熔断后，可用铜丝代替熔丝接入电路
【答案】BC
【解析】
【详解】A．我国家庭电路的电压为220V，人体的安全电压是不高于36V，故A错误；
B．我国家庭电路采用的是交流电，我国家庭电路的交流电的频率是，故B正确；
C．三孔插座有一个孔是用来连接地线的，冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱外壳与地线相接，避免因漏电导致外壳带电而发生触电事故，故C正确；
D．组成保险丝的材料是电阻率较大而熔点较低的铅锑合金，在电流过大时熔断，自动切断电路，起到保护作用，铜导线的熔点很高，当电流过大时，不能熔断，起不到保护作用，所以熔丝熔断后，不能用铜丝代替熔丝接入电路，故D错误。
故选BC。
17. 实验室有一根钢棒，下列做法中，能确定该钢棒原来就具有磁性的是（ ）
A. 将钢棒靠近小磁针，小磁针发生转动
B. 将钢棒靠近悬挂的条形磁体的一个磁极，条形磁体被吸引
C. 将钢棒靠近悬挂的条形磁体的一个磁极，条形磁体被排斥开
D. 将钢棒靠近放在桌面上的铁屑，钢棒能吸起大量的铁屑
【答案】CD
【解析】
【详解】A B．钢棒不具有磁性时，磁体也可以吸引钢棒，力的作用是相互的，可以引起小磁针的转动或吸引磁体，故AB都不符合题意；
C．由于钢棒与磁体相互排斥，钢棒一定有磁性，并且靠近磁体的这一端与磁体的这一端是同名磁极，故C符合题意；
D．钢棒能够吸引铁屑，说明了钢棒具有磁体才具有的性质，能够吸引铁钴镍等物质，故D符合题意。
故选CD。
18. 关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ）
A. 磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
B. 磁感线可以描述磁体周围磁场的分布情况
C. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
D. 用撒铁屑的方法可以判断磁体周围某点的磁场方向
【答案】BC
【解析】
【详解】A．磁感线是科学家为了研究起来形象、直观，是通过想象而描绘出来的，不是真实存在的，故A错误；
B．磁感线是用来形象地表示磁场分布情况一些有方向的曲线，磁感线上，任何一点的切线方向表示该点的磁场的方向，曲线分布的密疏程度表示磁场的强弱，故B正确；
C．磁体的周围存在着磁场，磁体间的相互作用是通过磁场而发生的，故C正确；
D．利用铁屑可以看到磁体周围磁场的分布情况，但无法判断磁场方向，故D错误。
故选BC。
19. 关于电磁现象及其应用，下列说法正确的是（ ）
A. 电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用工作的
B. 电动机工作时主要将机械能转化为电能
C. 导体在磁场中运动一定会产生感应电流
D. 发电机工作时主要将机械能转化为电能
【答案】AD
【解析】
【详解】A．通电导体在磁场中会受到力的作用运动，电动机就是利用通电导体在磁场中受力的作用工作的，故A正确；
B．电动机工作时主要将电能转化为机械能，故B错误；
C．只有闭合回路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生感应电流，故C错误；
D．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时将机械能转化为电能，故D正确。
故选AD。
20. 如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，为定值电阻。当三个开关都闭合时，标有“6V 3W”的小灯泡L正常发光，电流表示数为0.6A，此时电路总功率为；当只闭合开关S、滑动变阻器R的滑片置于中点时，小灯泡L的功率为0.75W，此时电路总功率为；当只闭合开关S时，通过调节滑动变阻器R的滑片，电路总功率的最小值为；当只闭合开关S和时，此时电路总功率为。不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列判断正确的是（ ）
A. 的阻值为10ΩB. R的最大阻值为24Ω
C. D.
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由电路图可知，当三个开关都闭合时，此时小灯泡L与定值电阻R0并联在电路中，电流表测量干路中电流，此时标有“6V 3W”的小灯泡L正常发光，即小灯泡两端电压为6V，并联电路各支路两端电压相等，所以定值电阻R0及电源电压为6V，此时小灯泡的电流为
定值电阻R0的电流为
定值电阻R0的电阻为
故A错误；
B．当只闭合开关S、滑动变阻器R的滑片置于中点时，此时滑动变阻器与小灯泡串联在电路中，小灯泡L的功率为0.75W，小灯泡的电阻为
此时小灯泡两端电压为
此时小灯泡的电流为
此时滑动变阻器两端的电压为
此时滑动变阻器的电阻为
因为此时滑动变阻器滑片置于中点，则滑动变阻器的最大电阻为
故B正确；
CD．当三个开关都闭合时，电路总功率为
当只闭合开关S、滑动变阻器R的滑片置于中点时，电路总功率为
当只闭合开关S时，滑动变阻器与小灯泡串联在电路中，通过调节滑动变阻器R的滑片，当滑动变阻器接入电路中电阻最大时，电路中的电流最小，电路的总功率最小，电路总功率的最小值为
当只闭合开关S和时，电路中只有小灯泡，电源电压等于小灯泡额定电压，此时小灯泡的功率等于额定功率，则此时电路总功率为
所以
故CD正确。
故选BCD。
第二部分
三、实验解答题（共48分，21、22、25题各2分，30题3分，27、28题各4分，23、24、26、29题各6分，31题7分）
21. 如图所示，电能表的示数为______。
【答案】2023.6
【解析】
【详解】电能表上最后一位是小数，单位是，由图可知电能表的示数。
22. 小海将可以自由转动的小磁针靠近条形磁体右端，小磁针静止时如图所示，则条形磁体的右端为______（选填“N”或“S”）极。
【答案】S
【解析】
【详解】图中小磁针静止时左端是N极，根据磁极间的相互作用，条形磁体右端应该是与小磁针N极互相吸引的S极，故条形磁体的右端是S极。
23. 小海在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的两个实验现象如图所示，其中小磁针（黑色一端为N极）静止时的指向情况如图甲所示，铁屑静止时的分布情况如图乙所示：
（1）小海用磁感线描述图甲、乙所示的两个实验现象，图丙是他画出的部分曲线，请用箭头标出图丙中A点的磁场方向______；
（2）小海在如图甲所示实验的基础上，只改变电流的方向，发现小磁针静止时N极的指向均与原来相反，说明通电螺线管两端的磁极性质与______有关；
（3）如图所示，小海画出了通电螺线管的一种绕线情况，并标出了电流方向，可知通电螺线管的______（选填“A”或“B”）端是N极。
【答案】 ①. ②. 电流方向 ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]由图甲可知，图丙中A点对应的小磁针N极指向右，小磁针N极的指向就为磁场的方向，故图丙中A点的磁场方向如图所示
（2）[2]小海在如图甲所示实验的基础上，只改变电流的方向，发现小磁针静止时N极的指向均与原来相反，即磁场的方向发生变化，说明通电螺线管两端的磁极性质与电流方向有关。
（3）[3]由图可知，根据安培定则可知，右手四指的方向为电流的方向，大拇指所指的方向即为N极，所以通电螺线管的A端是N极，B端是S极。
24. 小海用“伏安法”测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，在实验桌上连接了部分实验电路，如图甲所示。
（1）请你用笔画线表示导线，将图甲所示的电路连接完整______。
（2）闭合开关S后，小灯泡L不发光且电流表无示数，但是电压表的示数较大且接近电源两端的电压。小海检查后发现导线完好且连接无误，则出现以上现象的原因可能是______。（选填选项前的字母）
A．滑动变阻器断路 B．滑动变阻器短路 C．小灯泡断路 D．小灯泡短路
（3）排除电路故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至某位置，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，该小灯泡的额定功率为______W。
【答案】 ①. ②. C ③. 0.75
【解析】
【详解】（1）[1]用“伏安法”测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，滑动变阻器要串联在电路中，由图可知，滑动变阻器已与开关连接上端接线柱，还需将下端一个接线柱与小灯泡连接起来，构成完整电路，如图所示
（2）[2] 闭合开关S后，小灯泡L不发光且电流表无示数，说明电路为开路，电压表的示数较大且接近电源两端的电压，说明与电压表并联的电路断路，而其他部分电路已连通，导线连接无误，所以故障原因是小灯泡断路。
故选C。
（3）[3]当小灯泡正常发光时，小灯泡两端的电压为额定电压，由图乙可知，电流表使用0~0.6A量程，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为
P额=U额I=2.5V×0.3A=0.75W
25. 实验室有材质相同，直径分别为、、的三种实心球形磁体若干。小海发现当两个直径相同的球形磁体吸在一起时，直径为的最难分开。请根据此现象，提出一个可探究的科学问题：______。
【答案】球形磁体之间的吸引力的大小是否与直径有关
【解析】
【详解】大的球形磁体吸在一起时最难分开，则可以提出：球形磁体之间的吸引力的大小是否与直径有关？
26. 实验桌上有如下器材：一个保温烧瓶（烧瓶内装有适量的煤油、温度计和阻值一定的电阻丝R）、满足实验要求的学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、若干导线。小海想利用这些器材探究“电流通过电阻时产生的热量与电流的关系”，如图所示是小海连接的电路。
（1）小海要想完成此实验，还需添加的一个测量工具是______；
（2）实验过程中，电流通过电阻时产生热量的多少用______来反映；
（3）利用该实验中所用到的器材还可以探究“电流通过电阻时产生的热量与______的关系”。
【答案】 ①. 秒表 ②. 温度计示数变化多少 ③. 通电时间
【解析】
【详解】（1）[1]实验中需要记录通电一定时间内，温度计示数的变化，还需添加的一个秒表测量时间。
（2）[2]电流产生的热量无法直接测量，烧瓶内是质量相同的同一液体，通电后导体产生热量，液体温度上升，故可以通过加热相同时间比较温度计示数变化多少来比较电流产生热量多少的。
（3）[3]根据焦耳定律可知，电流通过导体产生热量多少跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，实验器材中电阻丝的阻值一定，所以利用该实验中所用到的器材还可以探究当电阻和通过的电流不变时，电流通过电阻时产生的热量与通电时间的关系。
27. 小海为了探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，用铁钉作为铁芯，将表面涂有绝缘漆的细铜线绕在铁钉上，制成了一个电磁铁。如图所示，小海将该电磁铁与滑动变阻器等串联在电路中，利用该电路进行了两次实验，图乙中电流表的示数更大。
（1）实验中是通过观察______来比较电磁铁磁性强弱的；
（2）通过观察如图所示的两次实验现象，可得出的实验结论是：电磁铁的磁性强弱与______有关。
【答案】 ①. 电磁铁吸引大头针的数目多少 ②. 电流的大小
【解析】
【详解】（1）[1]本实验利用了转换法，实验中是通过观察电磁铁吸引大头针的数目多少来比较电磁铁磁性强弱的，电磁铁吸引大头针的数目越多，磁性越强。
（2）[2]由甲乙两图可看出电源电压相同，线圈的匝数相同，甲图中滑动变阻器接入电路中的阻值较大，甲电路中的电流小于乙电路中的电流，从图中可看出乙图中的电磁铁磁性更强，故可得结论：在相同的条件下，电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。
28. 小海为了探究“感应电流的方向与导体的运动方向是否有关”，他选择用如图所示的装置进行实验。以下是他的实验步骤：
①闭合开关，保持蹄形磁体静止，使导线框的边从图中位置以某一速度v沿水平方向向右运动，记录灵敏电流表指针偏转的方向；
②调换蹄形磁体的磁极，保持蹄形磁体静止，使导线框的边从图中位置仍以速度v沿水平方向向左运动，记录灵敏电流表指针偏转的方向；
根据以上实验过程，回答下列问题：
（1）小海计划探究的自变量是______；
（2）小海实际探究过程中存在的问题是______。
【答案】 ①. 导体的运动方向 ②. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]实验是为了探究“感应电流的方向与导体的运动方向是否有关”，故实验时应该通过改变导体运动方向，保持其他因素不变，自变量是导体运动的方向。
（2）[2]根据控制变量法，探究“感应电流的方向与导体的运动方向的关系”实验中应该保持其他因素不变（蹄形磁铁磁极要保持不变），通过改变导体运动方向，最终通过观察电流表指针的示数来判断导体运动方向对感应电流的影响，实验的第二个步骤中变量已经不再唯一了，故该实验中存在的问题是没有控制变量唯一。
29. 小海想要测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，他选用电压恒定的电源、已调零的电压表、滑动变阻器R、已知阻值为的定值电阻各一个，开关若干和足够多的导线连接了如图所示的电路。
（1）请将实验步骤补充完整：
①断开所有开关，调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值最大；
②只闭合开关S和______，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示，记录；
③保持滑片的位置不变，只闭合开关S和______，读出电压表的示数，记录；
（2）该小灯泡的额定功率______（用测量量和已知量的符号表示）。
【答案】 ①. S1 ②. S2 ③.
【解析】
【详解】（1）②[1]由电路图知，灯L与R0、滑动变阻器串联在电路中。调节滑片，使电压表的示数为2.5V，即此时灯泡正常工作，电压表测量灯泡两端的电压，所以只闭合开关S和S1。
②[2]滑片位置不变，只闭合开关S和S2，电压表测灯L和R0两端的总电压，为U2。此时R0两端的电压
U0=U2-U1
电路中的电流
（2）[3]小灯泡的额定功率
30. 小海在学习了电与磁的知识后，想设计一个实验电路来探测磁场的强弱，他利用符合要求的电源（两端电压恒为U）、电流表、开关、导线、定值电阻R0，以及一个阻值会随着外界磁场强弱发生改变的磁敏元件R，组装了如图所示的电路。小海将条形磁体的一个磁极逐渐靠近磁敏元件R，发现电流表的示数I逐渐变大。请分析并说明小海实验中所用磁敏元件R的阻值大小与磁场强弱的关系。
【答案】见解析
【解析】
【详解】由电路图可知，电路为定值电阻与磁敏电阻的串联电路，电流表测电路中的电流；当条形磁体的一个磁极逐渐靠近磁敏元件R时，磁场强度变强，电流表示数变大，根据欧姆定律可知，电路中的电阻变小，R0为定值电阻，所以是R的电阻变小，故磁场强弱越强，磁敏元件R的阻值越小，即磁敏元件R的阻值随磁场强度的增大而减小。
31. 小海想要探究“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值是否成正比”，现有如下实验器材：符合要求的两端电压恒定的电源一个，已调零的电流表和电压表各一只，滑动变阻器一个，开关一个，阻值已知且不同的定值电阻6个，导线若干。请帮助小海完成实验设计。
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤；
（3）画出实验数据记录表格。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）见解析
【解析】
【详解】解：（1）实验电路图：电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联接入电路，电压表与定值电阻并联，电路图如图所示
（2）实验步骤：
①断开开关，按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；
②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片调至适当位置，读出电流表A的示数，电压表V的示数，将、和记录在实验数据记录表中；
③断开开关，换用不同的定值电阻，重复实验，但要调节滑动变阻器，保证电流不变。
④利用公式，分别计算出电阻消耗的6次电功率，并分别记录在实验数据记录表中。
（3）根据实验需要记录的数据，设计实验数据记录表如下表所示
四、科普阅读题（共4分）
32. 请阅读《稳态强磁场实验装置》并回答问题。
稳态强磁场实验装置
2022年8月12日，位于中科院合肥物质科学研究院的国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破，创造场强45.22万高斯的稳态强磁场，超越已保持了23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。地球磁场约等于0.5高斯，新纪录相当于地球磁场的90多万倍。强磁场是探索科学前沿的一种极端实验条件，在发现新现象、催生新技术方面具有不可替代的作用。
想要人为创造稳态强磁场，势必要创造稳态强电流，科学家们经数年钻研，终于取得技术突破。如图甲是此强磁场实验装置的外观，其内部（如图乙）由外7层超导线圈、内2层水冷线圈构成，相当于多个超大型通电螺线管嵌套在一起。其中超导线圈由铌三锡超导股线绕成，这种超导股线加工复杂——需将液氦从股线中流过，使得股线内的温度降至，以确保股线处于零电阻的超导工作状态，而超导股线在电流通过时不会发热。内层的水冷线圈有一定的电阻，经过缜密设计，在尽可能保证大电流通过线圈的同时将高压冷却水通过线圈，快速“带走热量”，防止导线过热，以维持电流稳定。
线圈的中心部分就是做实验的内孔，科学家把待测物质通过探头放置于此进行研究。借助其他观测仪器，如扫描隧道显微镜，我们就可以了解物质在强磁场环境下发生的奇妙变化。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）稳态强磁场实验装置产生磁场的基本原理是______（选填选项前的字母）；
A．通电导线周围存在磁场
B．通电导线在磁场中受到力的作用
C．电磁感应现象
（2）当内层水冷线圈中的电流增大时，其单位时间产生的热量会______（选填“变多”“变少”或“不变”）；
（3）超导线圈相比于普通金属导线线圈的优势是______；
（4）为进一步使实验装置产生的磁场更强，请你提出一条建议______（写出一条即可）。
【答案】 ①. A ②. 变多 ③. 零电阻 ④. 增加线圈的匝数
【解析】
【详解】（1）[1]由材料可知，实验装置是通过电磁铁获得稳态强磁场的，所以产生磁场的基本原理是通电导线周围存在磁场。
（2）[2]当内层水冷线圈中的电流增大时，由于内层的水冷线圈有一定的电阻，根据焦耳定律，其单位时间产生的热量会变多。
（3）[3]超导线圈相比于普通金属导线线圈的优势是零电阻，使它在超导工作状态下不产生热量，能够获得强电流，且不产生能量损失。
（4）[4]影响电磁铁的磁性强弱的主要因素是可以通过电磁铁的电流和线圈的匝数，故可以从增加线圈匝数或增大电流强度方面提出建议。
五、计算题（共8分，33题4分，34题4分）
33. 在图中所示的电路中，电源两端电压为3V且保持不变，电阻的阻值为5Ω。闭合开关S后，电流表的示数为0.2A。求：
（1）电阻的阻值；
（2）电阻消耗的电功率。
【答案】（1）10Ω；（2）0.2W
【解析】
【详解】解：（1）由电路图知，两个电阻串联连接，电流表测电路中的电流，据串联电路的电流特点知，电阻R1两端的电压
U1=I1R1=IR1=0.2A×5Ω=1V
电阻R2两端的电压
U2=U-U1=3V-1V=2V
电阻R2的阻值
（2）电阻R1消耗的电功率
答：（1）电阻R2的阻值为10Ω；
（2）电阻R1消耗的电功率P1为0.2W。
34. 图甲为小海家使用的某品牌电火锅，其内部简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝，且。通过控制开关、的断开或闭合状态，可以让电火锅在不同挡位工作，该电火锅铭牌的部分参数如下表所示。
（1）求电火锅在高温挡工作所消耗的电能；
（2）电火锅在低温挡工作时，开关、分别处于什么状态？
（3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给该电火锅供电，在安全用电的前提下，为了使加热更快，应选择哪个挡位？请说明理由。
【答案】（1）0.15kW⋅h；（2）S1断开，S2闭合；（3）详见解析
【解析】
【详解】解：（1）电火锅在高温挡工作6min所消耗的电能为
（2）由于电源电压不变，根据
可知低温挡时，电阻较大，又因为，故低温挡时S1断开，S2闭合。
（3）电源电压为220V，插座的额定电流是5A，故允许的最大功率为
故，此时为了使加热更快只能用中温挡来加热。
答：（1）电火锅在高温挡工作6min所消耗的电能为；
（2）电火锅在低温挡工作时，开关S1断开，S2闭合；
（3）在安全用电的前提下，为了使加热更快，应选择中温挡，因为如果使用高温挡因电流过大，损坏插排。
抽油烟机
电熨斗
台式电风扇
笔记本电脑
A
B
C
D
继续使用绝缘皮破损的导线
用沾了水的手触摸电灯开关
用湿毛巾擦拭正在发光的灯泡
用绝缘棒挑开通电的裸导线
A
B
C
D
台灯
计算器
电暖器
电热驱蚊器
A
B
C
D
动圈式话筒
动圈式扬声器
电动机
电铃
A
B
C
D
××牌电火锅
额定电压
220V
额定功率
低温挡
500W
中温挡
1000W
高温挡
1500W