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DSE 物理练习卷：电流、电路与电磁（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · DSE 物理电流电路电磁全卷
DSE 物理练习卷：电流、电路与电磁，共 12 题、100 分、75 分钟。涵盖电荷与电流、串并联电路、电功率与电费、电阻率、伏安特性、磁力、变压器、电磁感应、内阻与效率、家居用电安全、实验设计及高压输电损耗，附逐题答案与评分要点。可打印 A4 原卷。
卷面资料 年级：中六（S6） ｜ 科目：物理 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部（第 1 至 4 题，共 26 分）
细阅下列各题，写出正确答案并加以解释。若涉及计算，须列出算式及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 一条导线的电流为 2.5 A，持续 4 分钟。求通过导线横截面的电荷量，并计算该电荷量相当于多少个电子（基本电荷 = 1.6 × 10⁻¹⁹ C）。 | Q = It = 2.5 × 240 = 600 C。电子数 = 600 ÷ (1.6 × 10⁻¹⁹) = 3.75 × 10²¹ 个。评分：公式 1 分、代入 1 分、电荷量 1 分、电子数 1 分。 |
| 2 | 一个电动势 12 V 的电池（内阻不计）与 6 Ω 电阻串联，再与 12 Ω 及 6 Ω 的并联组合串联。求并联部分的等效电阻、电路总电流、并联部分两端的电压，以及通过 12 Ω 电阻的电流。 | 并联等效电阻 = (12 × 6) ÷ (12 + 6) = 4 Ω；总电阻 = 6 + 4 = 10 Ω；总电流 = 12 ÷ 10 = 1.2 A；并联部分电压 = 1.2 × 4 = 4.8 V；通过 12 Ω 的电流 = 4.8 ÷ 12 = 0.4 A。评分：等效电阻 2 分、总电流 1 分、电压 1 分、分流 2 分。 |
| 3 | 一个额定 2000 W 的电热水壶接在 220 V 电源上工作 3 分钟。求所耗能量（以 J 及 kWh 表示）、电费（每 kWh 1.2 元）、通过水壶的电流及水壶的电阻。 | 能量 = 2000 × 180 = 360 000 J = 0.1 kWh；电费 = 0.1 × 1.2 = 0.12 元；电流 = 2000 ÷ 220 = 9.09 A；电阻 = 220 ÷ 9.09 = 24.2 Ω。评分：能量 2 分、kWh 换算 1 分、电费 1 分、电流 2 分、电阻 2 分。 |
| 4 | 一条铜线长 2.0 m，横截面积 1.0 × 10⁻⁶ m²，铜的电阻率为 1.7 × 10⁻⁸ Ω m。求铜线的电阻；若长度加倍而横截面积减半，求新的电阻。 | R = ρL ÷ A = (1.7 × 10⁻⁸ × 2.0) ÷ (1.0 × 10⁻⁶) = 0.034 Ω。长度加倍、截面积减半，电阻变为原来的四倍，即 0.136 Ω。评分：公式 2 分、代入 2 分、原电阻 2 分、新电阻 2 分。 |
乙部（第 5 至 8 题，共 32 分）
回答下列各题，须展示计算步骤及单位，并以题目提供的资料支持论点。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 描述用安培计与伏特计测量灯泡电阻的实验步骤，并解释灯泡的电流与电压关系图线为何不是直线。 | 把安培计与灯泡串联，伏特计与灯泡并联；逐级改变电源电压，记录多组电流与电压，以 R = V ÷ I 计算各组电阻。灯泡钨丝温度随电流上升，金属的电阻随温度上升，故图线向上弯曲而非直线。评分：接法 2 分、量度程序 2 分、计算 1 分、温度解释 2 分。 |
| 6 | 一段长 0.25 m 的导线通有 3.0 A 电流，置于 0.40 T 的均匀磁场中，导线与磁场方向成 90 度。求导线所受磁力的大小，并说明判断磁力方向的方法。 | F = BIL = 0.40 × 3.0 × 0.25 = 0.30 N。方向以左手定则判断：食指指磁场、中指指电流，拇指所指即磁力方向。评分：公式 2 分、答案 2 分、定则名称 1 分、三指对应 2 分。 |
| 7 | 一个变压器的初级线圈有 1000 匝，次级线圈有 50 匝，初级电压为 220 V。求次级电压；若输出功率为 44 W 且效率为 100%，求初级与次级电流；若效率降为 90%，求实际输出功率。 | 次级电压 = 220 × (50 ÷ 1000) = 11 V；次级电流 = 44 ÷ 11 = 4.0 A；初级电流 = 44 ÷ 220 = 0.2 A；效率 90% 时实际输出 = 44 × 0.90 = 39.6 W。评分：匝数比 2 分、次级电压 2 分、两个电流各 2 分、效率输出 2 分。 |
| 8 | 说明法拉第电磁感应定律及楞次定律，并解释为何磁铁进入线圈与离开线圈时，感生电流的方向相反。 | 法拉第定律：感生电动势与磁通量的改变率成正比。楞次定律：感生电流的方向总要反抗引起它的磁通量改变。磁铁进入时磁通量增加，感生电流产生相反的磁场；离开时磁通量减少，感生电流产生同向磁场以维持磁通量，故两者方向相反。评分：法拉第 3 分、楞次 3 分、两个情况各 1 分。 |
丙部（第 9 至 12 题，共 42 分）
就下列各题作较详细的论述，须使用正确的科学术语，并以香港或日常情况举例。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 一个电动势 6.0 V、内阻 0.5 Ω 的电池接上 2.5 Ω 的外电阻。求电流、端电压、内阻所消耗的功率，以及电池的效率。 | 电流 = 6.0 ÷ (2.5 + 0.5) = 2.0 A；端电压 = 6.0 − 2.0 × 0.5 = 5.0 V；内阻功率 = 2.0² × 0.5 = 2.0 W；效率 = 5.0 ÷ 6.0 = 83.3%。评分：电流 2 分、端电压 2 分、功率 2 分、效率 4 分。 |
| 10 | 家居电源为 220 V，一个 2200 W 的电器接入电路。求工作电流，并说明应选用 5 A、13 A 还是 15 A 的保险丝；同时解释水线的作用，以及为何不可把水线当作电流回路。 | 电流 = 2200 ÷ 220 = 10 A，应选 13 A 保险丝（5 A 会熔断，15 A 过大）。水线把金属外壳接地，漏电时电流经水线入地，触电风险降低。水线在正常情况下不带电，若用作回路会使外壳带电，失去保护作用。评分：电流 3 分、选型及理由 3 分、水线作用 2 分、不可用作回路 2 分。 |
| 11 | 设计一个实验，比较两款灯泡的电阻。列出量度步骤、须控制的变量，以及三项可能的误差来源。 | 把灯泡、安培计与可变电源串联，伏特计并联于灯泡；逐级改变电压，记录电流并以 R = V ÷ I 计算电阻。控制变量：同一款灯泡、相同环境温度、相同接线方式。误差来源：仪表内阻、灯丝温度上升使电阻改变、读数的随机误差。评分：电路设计 2 分、步骤 3 分、控制变量 3 分、三项误差 3 分。 |
| 12 | 高压输电可减少线路上的功率损耗。以公式 P = I²R 说明原因，并计算输送 100 MW 功率、线路电阻 5 Ω 时，在 400 kV 与 25 kV 两种电压下线路的功率损耗及所占百分比。 | 输送功率固定时，电压越高电流越小；损耗 = I²R，电流减半则损耗减至四分之一。400 kV 时 I = 100 × 10⁶ ÷ 400 × 10³ = 250 A，损耗 = 250² × 5 = 312 500 W，即 0.3125 MW，占 0.31%。25 kV 时 I = 4000 A，损耗 = 4000² × 5 = 80 000 000 W，即 80 MW，占 80%。评分：公式解释 3 分、400 kV 计算 4 分、25 kV 计算 4 分。 |
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