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中六物理练习卷：电场、电路与电磁感应（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中六物理・12 题・100 分・75 分钟
中六物理练习卷：12 题共 100 分、75 分钟，涵盖均匀电场与带电粒子加速、电容充放电、串并联电路与功率、载流导线在磁场中的磁力、带电粒子圆周运动、法拉第电磁感应、变压器与交流电，并附完整答案与评分要点。
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：电场、电容与电路
全部小题均须作答，须列出计算步骤，答案须包括单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 两块平行金属板相距 2.0 cm，接上 500 V 直流电源，板间形成均匀电场。(a) 求板间电场强度。(b) 求质子（电荷 1.6 × 10^-19 C）在板间所受的电力。(c) 求该质子的加速度（质子质量 1.67 × 10^-27 kg）。 | (a) E = V / d = 500 / 0.020 = 2.5 × 10^4 V m^-1（3 分）。(b) F = qE = 1.6 × 10^-19 × 2.5 × 10^4 = 4.0 × 10^-15 N（2 分）。(c) a = F / m = 4.0 × 10^-15 / 1.67 × 10^-27 = 2.4 × 10^12 m s^-2（3 分）。 |
| 2 | 一个 4.0 μF 电容器充电至 12 V。(a) 求电容器储存的电荷。(b) 求储存的能量。(c) 断开电源后把板间距加倍，求新的电容、电压与能量。 | (a) Q = CV = 4.0 × 10^-6 × 12 = 4.8 × 10^-5 C，即 48 μC（2 分）。(b) U = ½CV^2 = ½ × 4.0 × 10^-6 × 144 = 2.9 × 10^-4 J（3 分）。(c) 板距加倍使 C 减半为 2.0 μF，断电后 Q 不变，故 V = Q/C 加倍为 24 V，U = ½QV 加倍为 5.8 × 10^-4 J（3 分）。 |
| 3 | 一个 12 V 电池（内阻不计）接上 4 Ω 电阻，再与 6 Ω 及 3 Ω 的并联组合串联。(a) 求并联部分的等效电阻。(b) 求电池输出的总电流。(c) 求通过 6 Ω 及 3 Ω 的电流。(d) 求 4 Ω 电阻耗散的功率。 | (a) 1/Rp = 1/6 + 1/3，故 Rp = 2 Ω（2 分）。(b) 总电阻 = 4 + 2 = 6 Ω，I = 12 / 6 = 2.0 A（2 分）。(c) 并联部分电压 = 2 × 2 = 4 V，故 I6 = 4/6 = 0.67 A、I3 = 4/3 = 1.33 A（2 分）。(d) P = I^2 R = 2.0^2 × 4 = 16 W（2 分）。 |
| 4 | 一个电热水壶标示 1500 W、220 V。(a) 求其发热元件的电阻。(b) 求正常工作时的电流。(c) 若供电电压降至 200 V，假设电阻不变，求实际功率。 | (a) R = V^2 / P = 220^2 / 1500 = 32.3 Ω（3 分）。(b) I = P / V = 1500 / 220 = 6.8 A（2 分）。(c) P = V^2 / R = 200^2 / 32.3 = 1.2 × 10^3 W（3 分）。 |
乙部：磁力与带电粒子
全部小题均须作答，须写出所用公式。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 一条长 0.25 m 的直导线通以 3.0 A 电流，置于 0.40 T 的均匀磁场中。(a) 求导线与磁场垂直时所受的磁力。(b) 若导线与磁场成 30 度角，求磁力。 | (a) F = BIl = 0.40 × 3.0 × 0.25 = 0.30 N（4 分）。(b) F = BIl sin30° = 0.30 × 0.5 = 0.15 N（4 分）。 |
| 6 | 一个质子以 2.0 × 10^6 m s^-1 垂直进入 0.50 T 的均匀磁场。(a) 求其圆周运动的半径。(b) 求其回旋周期。 | (a) r = mv / (qB) = (1.67 × 10^-27 × 2.0 × 10^6) / (1.6 × 10^-19 × 0.50) = 4.2 × 10^-2 m（5 分）。(b) T = 2πm / (qB) = 2π × 1.67 × 10^-27 / (1.6 × 10^-19 × 0.50) = 1.3 × 10^-7 s（3 分）。 |
| 7 | 一个 200 匝线圈，截面积 0.015 m^2，电阻 6.0 Ω。磁场垂直穿过线圈，并在 0.10 s 内由 0.20 T 均匀增至 0.60 T。(a) 求每匝的磁通变化。(b) 求感生电动势。(c) 求线圈中的感生电流。 | (a) ΔΦ = A ΔB = 0.015 × 0.40 = 6.0 × 10^-3 Wb（2 分）。(b) ε = N ΔΦ / Δt = 200 × 6.0 × 10^-3 / 0.10 = 12 V（4 分）。(c) I = ε / R = 12 / 6.0 = 2.0 A（2 分）。 |
| 8 | 一个理想变压器的初级线圈接 240 V 交流电，有 1200 匝；次级输出 12 V。(a) 求次级线圈的匝数。(b) 次级接上负载，电流为 2.5 A，求初级电流。 | (a) Ns / Np = Vs / Vp，故 Ns = 1200 × 12 / 240 = 60 匝（4 分）。(b) 输出功率 = 12 × 2.5 = 30 W；理想变压器输入功率相同，Ip = 30 / 240 = 0.125 A（4 分）。 |
丙部：电磁感应、交流与应用
全部小题均须作答，数值答案须取适当有效数字。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 两个各带 +2.0 μC 的点电荷相距 0.30 m（k = 8.99 × 10^9 N m^2 C^-2）。(a) 求两电荷之间的静电力，并说明是吸引还是排斥。(b) 求两电荷中点处的合电场强度。 | (a) F = kq1q2 / r^2 = 8.99 × 10^9 × (2.0 × 10^-6)^2 / 0.30^2 = 0.40 N，同号电荷互相排斥（5 分）。(b) 中点处两电荷产生的电场大小相等、方向相反，故合电场为零（4 分）。 |
| 10 | 一个 200 μF 电容器先充至 10 V，再经 50 kΩ 电阻放电。(a) 求时间常数。(b) 求 10 s 后电容器两端的电压。(c) 求电压降至 1.0 V 所需的时间。 | (a) τ = RC = 200 × 10^-6 × 50 × 10^3 = 10 s（3 分）。(b) V = V0 e^(-t/τ)，t = τ 时 V = 10 / e = 3.7 V（3 分）。(c) 1.0 = 10 e^(-t/10)，故 t = 10 ln10 = 23 s（3 分）。 |
| 11 | 一条长 0.40 m 的金属棒在 0.25 T 的均匀磁场中以 5.0 m/s 垂直切割磁力线，棒的两端接上 2.0 Ω 电阻。(a) 求感生电动势。(b) 求感生电流。(c) 求维持匀速所需的外力。(d) 验证机械功率等于电功率。 | (a) ε = BLv = 0.25 × 0.40 × 5.0 = 0.50 V（3 分）。(b) I = ε / R = 0.50 / 2.0 = 0.25 A（2 分）。(c) F = BIl = 0.25 × 0.25 × 0.40 = 0.025 N（2 分）。(d) 机械功率 = Fv = 0.025 × 5.0 = 0.125 W；电功率 = I^2 R = 0.25^2 × 2.0 = 0.125 W，两者相等（2 分）。 |
| 12 | 电子经 2000 V 的电位差加速（电子电荷 1.6 × 10^-19 C，质量 9.11 × 10^-31 kg）。(a) 求电子获得的动能。(b) 求其最终速率。(c) 说明用非相对论公式计算是否合理。 | (a) KE = eV = 1.6 × 10^-19 × 2000 = 3.2 × 10^-16 J（3 分）。(b) v = √(2KE / m) = √(2 × 3.2 × 10^-16 / 9.11 × 10^-31) = 2.6 × 10^7 m s^-1（4 分）。(c) v 约为光速的 0.09 倍，远小于 c，非相对论近似误差约 1%，故合理（2 分）。 |
TutorZone 练习卷｜题目与文章为原创，并非任何学校或出版社的教材。