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15. 跨学科实践 日常生活「2026广东深圳龙岗期末，★★☆」小明指着动力电池包外壳对爸爸说:如果电池受挤压,内部短路会使电流瞬间增大,根据焦耳定律,短时间内会产生大量
热量
,导致电池过热。此电池充满电后储存的电能为80
kW·h。周六早上9:00,爸爸发现电池电量仅为30%,若用小区7kW的慢充设备充电,下午1:00用车时,电池电量可达65
%,充电时段电价为1.2元/度,则需缴费33.6
元。答案
15.答案 热量 80 65 33.6
解析 由$Q=I^2Rt$可知,电池内部短路时电流瞬间增大,短时间内会产生大量热量,导致电池过热甚至引发安全事故。该电池充满电后储存的电能$W=UIt=400\ \mathrm{V} × 200\ \mathrm{A} × 3\ 600\ \mathrm{s}=2.88 × 10^8\ \mathrm{J}=80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$。充电时间为早上9:00到下午1:00,共4 h,消耗的电能$W'=Pt'=7\ \mathrm{kW} × 4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,30%电量对应的剩余电能$W_{\mathrm{剩}}=30\% × W=30\% × 80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=24\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,充电后总电能$W_{\mathrm{总}}=W_{\mathrm{剩}}+W'=24\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}+28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=52\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,电池电量可达$\frac{52\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}}{80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}}=65\%$,需缴费$1.2\ \mathrm{元}/(\mathrm{kW} · \mathrm{h}) × 28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=33.6\ \mathrm{元}$。
解析 由$Q=I^2Rt$可知,电池内部短路时电流瞬间增大,短时间内会产生大量热量,导致电池过热甚至引发安全事故。该电池充满电后储存的电能$W=UIt=400\ \mathrm{V} × 200\ \mathrm{A} × 3\ 600\ \mathrm{s}=2.88 × 10^8\ \mathrm{J}=80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$。充电时间为早上9:00到下午1:00,共4 h,消耗的电能$W'=Pt'=7\ \mathrm{kW} × 4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,30%电量对应的剩余电能$W_{\mathrm{剩}}=30\% × W=30\% × 80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=24\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,充电后总电能$W_{\mathrm{总}}=W_{\mathrm{剩}}+W'=24\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}+28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=52\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}$,电池电量可达$\frac{52\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}}{80\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}}=65\%$,需缴费$1.2\ \mathrm{元}/(\mathrm{kW} · \mathrm{h}) × 28\ \mathrm{kW} · \mathrm{h}=33.6\ \mathrm{元}$。
解析
【分析】
首先，第一空依据焦耳定律，电流通过导体产生的热量与电流平方、电阻、时间成正比，电池短路时电流瞬间增大，短时间会产生大量热量；第二空利用电能公式$W=UIt$计算电池充满电的储存电能，注意单位转换；第三空先算出充电时长，再结合充电功率算出充电消耗的电能，结合初始剩余电能得到充电后总电能，进而求出电量百分比；第四空用充电消耗的电能乘以电价得到缴费金额。
【解析】
1. 第一空：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电池内部短路时电流瞬间增大，短时间内会产生大量热量，导致电池过热。
2. 第二空：电池充满电储存的电能$W=UIt=400\ \mathrm{V}×200\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=2.88×10^8\ \mathrm{J}$，由于$1\ \mathrm{kW·h}=3.6×10^6\ \mathrm{J}$，因此$W=\frac{2.88×10^8}{3.6×10^6}=80\ \mathrm{kW·h}$。
3. 第三空：充电时间为早上9:00到下午1:00，共$4\ \mathrm{h}$；充电消耗的电能$W'=Pt'=7\ \mathrm{kW}×4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{kW·h}$；初始剩余电能$W_{\mathrm{剩}}=30\%×80\ \mathrm{kW·h}=24\ \mathrm{kW·h}$；充电后总电能$W_{\mathrm{总}}=24\ \mathrm{kW·h}+28\ \mathrm{kW·h}=52\ \mathrm{kW·h}$；电池电量为$\frac{52\ \mathrm{kW·h}}{80\ \mathrm{kW·h}}×100\%=65\%$。
4. 第四空：需缴费$1.2\ \mathrm{元/(kW·h)}×28\ \mathrm{kW·h}=33.6\ \mathrm{元}$。
【答案】
热量；80；65；33.6
【知识点】
焦耳定律；电能计算；电功率计算
【点评】
本题结合生活中的动力电池场景，跨学科考察焦耳定律的应用、电能与电功率的计算，需要学生掌握单位转换和公式的灵活运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，第一空依据焦耳定律，电流通过导体产生的热量与电流平方、电阻、时间成正比，电池短路时电流瞬间增大，短时间会产生大量热量；第二空利用电能公式$W=UIt$计算电池充满电的储存电能，注意单位转换；第三空先算出充电时长，再结合充电功率算出充电消耗的电能，结合初始剩余电能得到充电后总电能，进而求出电量百分比；第四空用充电消耗的电能乘以电价得到缴费金额。
【解析】
1. 第一空：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电池内部短路时电流瞬间增大，短时间内会产生大量热量，导致电池过热。
2. 第二空：电池充满电储存的电能$W=UIt=400\ \mathrm{V}×200\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=2.88×10^8\ \mathrm{J}$，由于$1\ \mathrm{kW·h}=3.6×10^6\ \mathrm{J}$，因此$W=\frac{2.88×10^8}{3.6×10^6}=80\ \mathrm{kW·h}$。
3. 第三空：充电时间为早上9:00到下午1:00，共$4\ \mathrm{h}$；充电消耗的电能$W'=Pt'=7\ \mathrm{kW}×4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{kW·h}$；初始剩余电能$W_{\mathrm{剩}}=30\%×80\ \mathrm{kW·h}=24\ \mathrm{kW·h}$；充电后总电能$W_{\mathrm{总}}=24\ \mathrm{kW·h}+28\ \mathrm{kW·h}=52\ \mathrm{kW·h}$；电池电量为$\frac{52\ \mathrm{kW·h}}{80\ \mathrm{kW·h}}×100\%=65\%$。
4. 第四空：需缴费$1.2\ \mathrm{元/(kW·h)}×28\ \mathrm{kW·h}=33.6\ \mathrm{元}$。
【答案】
热量；80；65；33.6
【知识点】
焦耳定律；电能计算；电功率计算
【点评】
本题结合生活中的动力电池场景，跨学科考察焦耳定律的应用、电能与电功率的计算，需要学生掌握单位转换和公式的灵活运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
三、作图题(每题5分,共10分)
16.「2026广东深圳罗湖月考，★☆」请用笔画线代替导线将如图所示的家庭电路连接完整。
16.「2026广东深圳罗湖月考，★☆」请用笔画线代替导线将如图所示的家庭电路连接完整。
答案
16.解析 灯泡的接法:开关应接在火线与灯泡之间,火线接灯泡顶端的金属点,零线接在灯泡的螺旋套上。三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线,带保险丝的插座,将保险丝接在火线上。如图所示。
解析
【分析】
要完成家庭电路的连接，需牢记家庭电路中灯泡、开关和三孔插座的安全连接规则：①灯泡的连接：开关应接在火线与灯泡之间，火线需连接到灯泡顶端的金属点，零线连接到灯泡的螺旋套，这样断开开关时，灯泡不带电，避免触电风险；②三孔插座的连接：遵循“左零右火上接地”的原则，且保险丝要接在火线上，当电路中电流过大时，保险丝熔断切断火线，保障安全。按照这些规则，依次连接各元件即可。
【解析】
1. 灯泡连接：将火线接入拉线开关，开关的另一端连接到螺口灯泡顶端的金属点；零线直接连接到螺口灯泡的螺旋套。
2. 三孔插座连接：插座的左孔接零线，右孔接经过保险丝后的火线，上孔接地线。
【答案】
（正确连线：火线接拉线开关，开关接灯泡顶端；零线接灯泡螺旋套；三孔插座左零、右火（经保险丝）、上接地，与参考答案一致）
【知识点】
家庭电路连接；灯泡与开关接法；三孔插座接法
【点评】
本题为家庭电路连接的基础作图题，核心考查安全用电的基本连接规则，属于学生需掌握的基础知识点，难度适中。
【难度系数】
0.6
要完成家庭电路的连接，需牢记家庭电路中灯泡、开关和三孔插座的安全连接规则：①灯泡的连接：开关应接在火线与灯泡之间，火线需连接到灯泡顶端的金属点，零线连接到灯泡的螺旋套，这样断开开关时，灯泡不带电，避免触电风险；②三孔插座的连接：遵循“左零右火上接地”的原则，且保险丝要接在火线上，当电路中电流过大时，保险丝熔断切断火线，保障安全。按照这些规则，依次连接各元件即可。
【解析】
1. 灯泡连接：将火线接入拉线开关，开关的另一端连接到螺口灯泡顶端的金属点；零线直接连接到螺口灯泡的螺旋套。
2. 三孔插座连接：插座的左孔接零线，右孔接经过保险丝后的火线，上孔接地线。
【答案】
（正确连线：火线接拉线开关，开关接灯泡顶端；零线接灯泡螺旋套；三孔插座左零、右火（经保险丝）、上接地，与参考答案一致）
【知识点】
家庭电路连接；灯泡与开关接法；三孔插座接法
【点评】
本题为家庭电路连接的基础作图题，核心考查安全用电的基本连接规则，属于学生需掌握的基础知识点，难度适中。
【难度系数】
0.6
17.「2026广东湛江赤坎期末，★☆」如图所示，请将螺线管、滑动变阻器接入电路中，并标出螺线管的N极，使开关闭合后，螺线管与条形磁体相互排斥，且滑动变阻器滑片P向左移动时会使斥力变大。
答案
17.解析 由磁极间的相互作用规律可知,通电螺线管左端为S极、右端为N极。由右手螺旋定则可知,电流从螺线管的左端流入,右端流出。滑动变阻器滑片P向左移动时斥力变大,电路中的电流增大,滑动变阻器接入电路的电阻变小,连接方式如图所示。
解析
【分析】
要解决本题，需分三步推导：①根据磁极间的相互作用规律确定螺线管的磁极；②利用安培定则确定螺线管的电流方向；③结合滑动变阻器的电阻变化与电流的关系，确定滑动变阻器的接线方式，最终完成电路连接。首先，条形磁体右端为S极，要使螺线管与它相互排斥，根据“同名磁极相互排斥”，可知螺线管靠近条形磁体的左端应为S极，因此螺线管右端为N极；其次，根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指弯曲方向为电流方向，可推出电流从螺线管右端流入、左端流出；最后，滑片P向左移动时斥力变大，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻需变小，因此滑动变阻器应接左下接线柱和上方任意一个接线柱（滑片左移时接入电阻丝长度变短，电阻减小），再按电流方向连接电路即可。
【解析】
1. 确定螺线管磁极：条形磁体右端为S极，根据同名磁极相互排斥，螺线管左端为S极，右端为N极。
2. 确定电流方向：根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指指向电流环绕方向，可知电流从螺线管右端流入，左端流出。
3. 确定滑动变阻器连接：滑片P左移时斥力变大，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻变小，故滑动变阻器需接入左下接线柱和上方接线柱（滑片左移，接入电阻丝长度缩短，电阻减小）。
4. 电路连接：将电源正极→开关→螺线管右端→螺线管左端→滑动变阻器（左下接线柱和上方接线柱）→电源负极，完成连接，螺线管右端标注N极。
【答案】
【知识点】
磁极间的相互作用、安培定则、滑动变阻器的使用
【点评】
本题综合考查电磁学基础知识点，需熟练掌握磁极规律、安培定则及滑动变阻器的工作原理，题型常规，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需分三步推导：①根据磁极间的相互作用规律确定螺线管的磁极；②利用安培定则确定螺线管的电流方向；③结合滑动变阻器的电阻变化与电流的关系，确定滑动变阻器的接线方式，最终完成电路连接。首先，条形磁体右端为S极，要使螺线管与它相互排斥，根据“同名磁极相互排斥”，可知螺线管靠近条形磁体的左端应为S极，因此螺线管右端为N极；其次，根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指弯曲方向为电流方向，可推出电流从螺线管右端流入、左端流出；最后，滑片P向左移动时斥力变大，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻需变小，因此滑动变阻器应接左下接线柱和上方任意一个接线柱（滑片左移时接入电阻丝长度变短，电阻减小），再按电流方向连接电路即可。
【解析】
1. 确定螺线管磁极：条形磁体右端为S极，根据同名磁极相互排斥，螺线管左端为S极，右端为N极。
2. 确定电流方向：根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指指向电流环绕方向，可知电流从螺线管右端流入，左端流出。
3. 确定滑动变阻器连接：滑片P左移时斥力变大，说明电路电流变大，滑动变阻器接入电阻变小，故滑动变阻器需接入左下接线柱和上方接线柱（滑片左移，接入电阻丝长度缩短，电阻减小）。
4. 电路连接：将电源正极→开关→螺线管右端→螺线管左端→滑动变阻器（左下接线柱和上方接线柱）→电源负极，完成连接，螺线管右端标注N极。
【答案】
【知识点】
磁极间的相互作用、安培定则、滑动变阻器的使用
【点评】
本题综合考查电磁学基础知识点，需熟练掌握磁极规律、安培定则及滑动变阻器的工作原理，题型常规，难度适中。
【难度系数】
0.5
四、实验探究题(每空1分,共23分)
18. 核心素养 科学探究「2025江苏淮安中考，★☆」“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验装置如图甲所示。
(1)在用铁屑探究螺线管外部磁场分布时,需要经历下列步骤:①轻敲有机玻璃板,观察铁屑分布;②将铁屑均匀撒在有机玻璃板上;③闭合开关。三个步骤合理的顺序是
(2)经过对铁屑分布的观察,发现通电螺线管外部磁场与
(3)把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后,小磁针分布如图乙所示,发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转,此时的螺线管可能是向
(4)(1分)根据图丙中小磁针静止时的指向,在括号中标出电源左端的极性。
(5)未来,科学家想研究月球是否也像地球一样是一个磁体,在月球科研站内将小磁针放在不同位置,若观察到
18. 核心素养 科学探究「2025江苏淮安中考，★☆」“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验装置如图甲所示。
(1)在用铁屑探究螺线管外部磁场分布时,需要经历下列步骤:①轻敲有机玻璃板,观察铁屑分布;②将铁屑均匀撒在有机玻璃板上;③闭合开关。三个步骤合理的顺序是
②③①
(填序号)。(2)经过对铁屑分布的观察,发现通电螺线管外部磁场与
条形
磁体周围磁场分布相似。(3)把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后,小磁针分布如图乙所示,发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转,此时的螺线管可能是向
南北
(选填“南北”或“东西”)方向放置的。(4)(1分)根据图丙中小磁针静止时的指向,在括号中标出电源左端的极性。
(5)未来,科学家想研究月球是否也像地球一样是一个磁体,在月球科研站内将小磁针放在不同位置,若观察到
小磁针静止时总指向同一方向
现象,则说明月球也是一个磁体。答案
18.答案 (1)②③① (2)条形 (3)南北 (4)如图所示
(5)小磁针静止时总指向同一方向解析 (1)实验中,应先将铁屑均匀撒在有机玻璃板上,闭合开关使螺线管产生磁场,最后轻敲有机玻璃板,使铁屑在磁场作用下有序排列,从而观察铁屑分布来确定磁场分布情况,则合理的顺序为②③①。(2)通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。(3)地球本身是一个巨大的磁体,地磁场的方向大致是南北方向,小磁针在地磁场的作用下指向南北方向。若螺线管沿南北方向放置,通电后其产生的磁场方向与地磁场方向相同,会导致A、B两个小磁针不发生明显偏转。(4)由图丙可知,通电螺线管的右端为N极,左端为S极;由右手螺旋定则可知,电源左端为正极。(5)若月球是磁体,则其周围存在磁场,小磁针在月球科研站内不同位置会受到磁场力作用,静止时总指向同一方向;若月球不是磁体,小磁针不会受到月球磁场力作用,在月球科研站内不同位置小磁针的指向不同,所以若观察到小磁针静止时总指向同一方向,可说明月球是一个磁体。
解析
【分析】
本题围绕“探究通电螺线管外部磁场的特点”实验展开，需结合实验操作逻辑、磁场分布规律、安培定则、地磁场及磁体磁场的性质逐一分析各小问：
1. 第(1)问需按实验操作的先后顺序排序：先准备撒铁屑，再通电产生磁场，最后轻敲使铁屑有序排列；
2. 第(2)问需回忆通电螺线管外部磁场的形状，与常见磁体对比；
3. 第(3)问需结合地磁场的方向，分析螺线管放置方向对小磁针偏转的影响；
4. 第(4)问需根据小磁针指向判断螺线管磁极，再用安培定则确定电源极性；
5. 第(5)问需利用磁体周围存在磁场，磁场对小磁针的作用规律分析。
【解析】
(1) 实验操作需遵循合理逻辑：先将铁屑均匀撒在有机玻璃板上（②），再闭合开关使螺线管产生磁场（③），最后轻敲有机玻璃板让铁屑在磁场作用下有序排列，便于观察磁场分布（①），故顺序为②③①。
(2) 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，均是从N极出发回到S极。
(3) 地球本身是巨大磁体，地磁场方向大致为南北方向；若螺线管沿南北方向放置，其通电后产生的磁场方向与地磁场方向一致，会导致小磁针未发生明显偏转，故螺线管向南北方向放置。
(4) 由题图可知，小磁针静止时N极向左，根据磁场方向规定，螺线管右端为N极、左端为S极；根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指弯曲方向为电流方向，可知电流从螺线管右端流入、左端流出，因此电源左端为正极。
(5) 若月球是磁体，则其周围存在磁场，小磁针在月球磁场作用下，静止时会总指向同一方向；若月球不是磁体，小磁针不受月球磁场力，指向无规律，故观察到小磁针静止时总指向同一方向，说明月球是磁体。
【答案】
(1)②③①；(2)条形；(3)南北；(4)电源左端括号内标“+”；(5)小磁针静止时总指向同一方向
【知识点】
通电螺线管的磁场、安培定则
【点评】
本题为实验探究题，考查了通电螺线管磁场的特点、实验操作步骤、安培定则的应用及地磁场、磁体磁场的相关知识，注重基础知识点的掌握与应用，难度适中，符合中考对科学探究能力的考查要求。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究通电螺线管外部磁场的特点”实验展开，需结合实验操作逻辑、磁场分布规律、安培定则、地磁场及磁体磁场的性质逐一分析各小问：
1. 第(1)问需按实验操作的先后顺序排序：先准备撒铁屑，再通电产生磁场，最后轻敲使铁屑有序排列；
2. 第(2)问需回忆通电螺线管外部磁场的形状，与常见磁体对比；
3. 第(3)问需结合地磁场的方向，分析螺线管放置方向对小磁针偏转的影响；
4. 第(4)问需根据小磁针指向判断螺线管磁极，再用安培定则确定电源极性；
5. 第(5)问需利用磁体周围存在磁场，磁场对小磁针的作用规律分析。
【解析】
(1) 实验操作需遵循合理逻辑：先将铁屑均匀撒在有机玻璃板上（②），再闭合开关使螺线管产生磁场（③），最后轻敲有机玻璃板让铁屑在磁场作用下有序排列，便于观察磁场分布（①），故顺序为②③①。
(2) 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，均是从N极出发回到S极。
(3) 地球本身是巨大磁体，地磁场方向大致为南北方向；若螺线管沿南北方向放置，其通电后产生的磁场方向与地磁场方向一致，会导致小磁针未发生明显偏转，故螺线管向南北方向放置。
(4) 由题图可知，小磁针静止时N极向左，根据磁场方向规定，螺线管右端为N极、左端为S极；根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，大拇指指向N极（右端），四指弯曲方向为电流方向，可知电流从螺线管右端流入、左端流出，因此电源左端为正极。
(5) 若月球是磁体，则其周围存在磁场，小磁针在月球磁场作用下，静止时会总指向同一方向；若月球不是磁体，小磁针不受月球磁场力，指向无规律，故观察到小磁针静止时总指向同一方向，说明月球是磁体。
【答案】
(1)②③①；(2)条形；(3)南北；(4)电源左端括号内标“+”；(5)小磁针静止时总指向同一方向
【知识点】
通电螺线管的磁场、安培定则
【点评】
本题为实验探究题，考查了通电螺线管磁场的特点、实验操作步骤、安培定则的应用及地磁场、磁体磁场的相关知识，注重基础知识点的掌握与应用，难度适中，符合中考对科学探究能力的考查要求。
【难度系数】
0.5
