IGCSE 物理 0625 Paper 4 练习卷：电学、电路与电磁感应（Extended 理论卷・100 分）

年级：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：化学 0620　｜　时限：75 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：33

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Paper	时间	分数	计算机
Paper 4（Extended，结构题）	1 小时 15 分	75	不可用

题目

第 1 题（16 分）　电路、电流与电压

(a) 说明串联电路中各元件电流的规律，并解释原因。 （3 分）

(b) 说明并联电路中各支路电压的规律，并解释原因。 （3 分）

(c) 用 R = V / I 说明电阻的定义，并写出单位。 （3 分）

(d) 指出量度电流与量度电压时，电表应如何接入电路。 （3 分）

(e) 说明为何实验时接线柱要清洁并锁紧。 （2 分）

(f) 某灯泡的电流为 1.2 A，通电 300 秒。计算通过灯泡的电荷量。 （2 分）

第 2 题（18 分）　电阻、欧姆定律与串并联计算

(a) 说明欧姆定律成立的条件，并指出它不成立的一种情况。 （3 分）

(b) 两个电阻 4 Ω 与 6 Ω 串联接在 12 V 电源上。计算总电阻与电流。 （4 分）

(c) 承上题，计算每个电阻两端的电压，并核对两者相加等于电源电压。 （4 分）

(d) 把同一对电阻改为并联接在 12 V 电源上，计算等效电阻与总电流。 （4 分）

(e) 比较同一对电阻在串联与并联时的总功率，并解释差异。 （3 分）

第 3 题（17 分）　电功率、能量与电费

(a) 说明 P = V I 的意义，并写出电功率的另一条常用公式。 （3 分）

(b) 某电热水壶标示 2000 W、240 V。计算它的工作电流与电阻。 （4 分）

(c) 水壶连续加热 180 秒，计算耗电量，并以 kWh 表示。 （4 分）

(d) 若每 kWh 电费为 1.20 元，计算上述加热的电费。 （3 分）

(e) 把 60 W 钨丝灯换成 12 W 的 LED 灯，每天使用 5 小时。计算每天节省的电能。 （3 分）

第 4 题（17 分）　电磁感应与变压器

(a) 说明产生感应电动势的条件。 （3 分）

(b) 列出三个可以增大感应电动势的方法，并各写一句解释。 （4 分）

(c) 某变压器初级线圈 1200 匝、次级线圈 60 匝，初级电压 240 V。计算次级电压。 （4 分）

(d) 若初级电流为 0.5 A，且假设效率为 100%，计算次级电流。 （3 分）

(e) 说明变压器为何只能使用交流电。 （3 分）

第 5 题（16 分）　家庭用电与安全

(a) 说明保险丝的作用，并指出它应接在电路的哪一条线上。 （3 分）

(b) 三个电器功率为 1500 W、900 W 与 600 W，同时接在 240 V 电路上。计算总电流。 （3 分）

(c) 应选用 3 A、13 A 还是 30 A 的保险丝？解释你的选择。 （3 分）

(d) 说明接地线的作用。 （3 分）

(e) 说明为何不可用铜线代替保险丝。 （2 分）

(f) 说明双重绝缘如何提高用电安全。 （2 分）

第 6 题（16 分）　磁性、电磁铁与应用

(a) 描述通电直导线周围磁场的方向与形状。 （3 分）

(b) 列出三个可以增强电磁铁磁力的方法。 （3 分）

(c) 某电磁铁有 200 匝，电流 0.5 A。计算安匝数；若匝数加倍而电流不变，磁场如何变化？ （3 分）

(d) 说明继电器（relay）的用途与工作原理。 （3 分）

(e) 说明为何软铁比钢更适合做电磁铁的铁芯。 （2 分）

(f) 举出一个电磁铁的实际应用，并说明为何要用电磁铁而非永久磁铁。 （2 分）

答案及评分准则

第 1 题　电路、电流与电压

(a) 串联电路中通过每个元件的电流相同（1 分）；因为电荷不会在电路中累积（1 分）；同一时间内通过每个截面的电荷量相等（1 分）。 ［3 分］

(b) 并联各支路两端的电压相同（1 分）；因为各支路的两端都接在同两点上（1 分）；所以电势差相等（1 分）。 ［3 分］

(c) 电阻等于元件两端的电压除以通过它的电流（1 分）；即 1 伏特电压产生 1 安培电流时电阻为 1 欧姆（1 分）；单位为欧姆（Ω）（1 分）。 ［3 分］

(d) 电流表要串联接入电路（1 分）；电压表要并联接在被测元件两端（1 分）；电流表电阻极小、电压表电阻极大，故不会明显改变电路（1 分）。 ［3 分］

(e) 污垢或松动会令接触电阻增大（1 分）；接触电阻会发热并令量得的电流与电压偏低或不稳定（1 分）。 ［2 分］

(f) Q = I t（1 分）；= 1.2 × 300 = 360 C（1 分）。 ［2 分］

第 2 题　电阻、欧姆定律与串并联计算

(a) 在温度不变的条件下，导体的电流与电压成正比（1 分）；金属导体在恒温下大致遵守（1 分）；灯丝因电流增大而升温，电阻改变，故不遵守（1 分）。 ［3 分］

(b) R = 4 ＋ 6 = 10 Ω（1 分）；I = V / R（1 分）；= 12 ÷ 10（1 分）；= 1.2 A（1 分）。 ［4 分］

(c) V1 = I R1 = 1.2 × 4 = 4.8 V（2 分）；V2 = I R2 = 1.2 × 6 = 7.2 V（1 分）；4.8 ＋ 7.2 = 12 V，与电源电压相等（1 分）。 ［4 分］

(d) 1/R = 1/4 ＋ 1/6（1 分）；R = 2.4 Ω（1 分）；I = V / R = 12 ÷ 2.4（1 分）；= 5 A（1 分）。 ［4 分］

(e) 串联功率 = 12 × 1.2 = 14.4 W（1 分）；并联功率 = 12 × 5 = 60 W，约为串联的 4.17 倍（1 分）；并联时等效电阻较小，故总电流大得多（1 分）。 ［3 分］

第 3 题　电功率、能量与电费

(a) 电功率是每秒转换的电能（1 分）；P = V I 表示功率等于电压乘电流（1 分）；另一常用式为 P = I² R（或 P = V² / R）（1 分）。 ［3 分］

(b) I = P / V = 2000 ÷ 240（1 分）；= 8.33 A（1 分）；R = V / I = 240 ÷ 8.33（1 分）；= 28.8 Ω（1 分）。 ［4 分］

(c) E = P t = 2000 × 180（1 分）；= 360000 J（1 分）；1 kWh = 3.6 × 10^6 J（1 分）；= 0.10 kWh（1 分）。 ［4 分］

(d) 耗电 0.10 kWh（1 分）；电费 = 0.10 × 1.20（1 分）；= 0.12 元（1 分）。 ［3 分］

(e) 功率差 = 60 − 12 = 48 W（1 分）；能量 = 48 × 5 = 240 Wh（1 分）；= 0.24 kWh（1 分）。 ［3 分］

第 4 题　电磁感应与变压器

(a) 导体要处于磁场中（1 分）；导体与磁场之间要有相对运动，或穿过线圈的磁通量要改变（1 分）；电路须闭合才会产生感应电流（1 分）。 ［3 分］

(b) 加快相对运动速度，令磁通量改变更快（1 分）；增强磁场，令同样运动下磁通量改变更大（1 分）；增加线圈匝数，令每匝的电动势相加（1 分）；把线圈绕在软铁芯上，集中磁通量（1 分）。 ［4 分］

(c) 匝数比 = 1200 ÷ 60 = 20（1 分）；Vs / Vp = Ns / Np（1 分）；Vs = 240 ÷ 20（1 分）；= 12 V（1 分）。 ［4 分］

(d) 输入功率 = 240 × 0.5 = 120 W（1 分）；输出功率相同，故 Is = 120 ÷ 12（1 分）；= 10 A（1 分）。 ［3 分］

(e) 变压器靠改变磁通量来感应电动势（1 分）；交流电令铁芯中的磁通量不断改变（1 分）；稳定的直流电产生稳定磁通量，没有感应电动势（1 分）。 ［3 分］

第 5 题　家庭用电与安全

(a) 电流超过额定值时保险丝熔化，切断电路（1 分）；它接在带电的活线上（1 分）；并在开关与电器之间保护整个电路（1 分）。 ［3 分］

(b) 总功率 = 1500 ＋ 900 ＋ 600 = 3000 W（1 分）；I = P / V = 3000 ÷ 240（1 分）；= 12.5 A（1 分）。 ［3 分］

(c) 应选 13 A（1 分）；总电流 12.5 A 大于 3 A，会令 3 A 保险丝无故熔断（1 分）；13 A 略高于工作电流，可以长期正常工作（1 分）。 ［3 分］

(d) 接地线把金属外壳接往大地（1 分）；外壳意外带电时电流经接地线流走（1 分）；大电流令保险丝熔断，金属外壳不会长时间带电（1 分）。 ［3 分］

(e) 铜线熔点高、电阻小，过大电流时不会熔断（1 分）；电线会过热而起火，失去保护作用（1 分）。 ［2 分］

(f) 带电部分被两层绝缘包住（1 分）；外层损坏时仍有内层绝缘，外壳不会带电，故不需接地线（1 分）。 ［2 分］

第 6 题　磁性、电磁铁与应用

(a) 磁场形成以导线为中心的同心圆（1 分）；方向由右手螺旋定则决定（1 分）；离导线越远磁场越弱（1 分）。 ［3 分］

(b) 增加线圈匝数（1 分）；增大电流（1 分）；使用软铁芯（1 分）。 ［3 分］

(c) 安匝数 = 200 × 0.5 = 100 A·匝（2 分）；匝数加倍后安匝数变为 200，磁场约增强一倍（1 分）。 ［3 分］

(d) 继电器用小电流控制另一个大电流电路（1 分）；线圈通电时产生磁力吸下衔铁，令触点闭合（1 分）；可用低压电路安全地操作高压或大功率设备（1 分）。 ［3 分］

(e) 软铁容易被磁化，也容易失去磁性（1 分）；断电后磁性迅速消失，适合需要开关控制的用途（1 分）。 ［2 分］

(f) 例如电磁起重机（1 分）；因为可以通电吸住、断电放开，方便反复操作（1 分）。 ［2 分］

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