福州超德高级中学初中部物理电与磁单元达标训练题Word版 含答案.docx
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福州超德高级中学初中部物理电与磁单元达标训练题Word版含答案
福州超德高级中学（初中部）物理电与磁单元达标训练题（Word版含答案）
一、三物理电与磁易错压轴题（难）
1．学习“电磁感应”时，老师演示了发电机模型的实验（如图），摇动把手，使线圈快速转动，小灯泡就亮了。
小刚想到：
产生电流的条件可能与线圈在磁场中的运动有关。
他和同学们开始了探究：
（1）小刚将一根导体棒的两端用细导线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成闭合电路，将导体棒放在蹄形磁体的磁场中（如图甲）。
小红提醒他，先把开关_______才能进行实验。
正确操作后，小刚完成了几次实验，将磁极位置、导体棒的运动方向和产生电流的情况记录如图乙，其中a表示垂直于纸面方向的导体棒；
（2）小刚据此得出“只要导体棒在磁场中运动，闭合电路中就会产生电流”的结论，小红认为还应让导体棒做垂直于纸面向里、向外和________方向的运动，才能使探究更充分；
（3）随着导体棒的运动，灵敏电流计的指针会发生左右偏转，于是他们对“产生电流的方向与哪些因素有关”作了如下的猜想：
猜想1：
产生电流的方向与磁场方向有关；
猜想2：
产生电流的方向与导体运动方向有关；
为验证猜想，同学们进行了相应的实验，将现象记录在如下的表格中
实验序号
磁极位置
导体棒运动情况
电流计指针偏转情况
1
上N下S
水平向右运动
向右偏转
2
上S下N
水平向右运动
向左偏转
3
水平向左运动
向右偏转
分析第1、2两次实验发现，产生电流的方向跟________有关；第3次实验中磁体上方为_____（选填“N”、“S”）极，和其他实验对照验证了猜想2；
（4）老师肯定了他们的探究，又介绍了科学家科拉顿的相关研究，1825年他用如图丙所示的实验装置，在两个房间中进行实验：
①实验中用______________的现象来判断电路中是否产生了电流；
②将导线、小磁针与磁铁、线圈分别置于两个房间，是为了________________；
③科拉顿将磁铁插进线圈里，然后迅速奔向另一个房间，没有观察到产生电流的现象；他再回到放着磁铁和线圈的房间里，把磁铁从线圈中抽了出来，又跑到磁针和导线所在的房间，还是没有观察到现象。
科拉顿失去了发现电磁感应现象的机会，被后人评价为“跑失良机”。
他没能观察到产生感应电流现象的根本原因是：
______________。
【答案】闭合向上、向下磁场方向S电流的磁效应避免磁铁的磁场对小磁针产生影响没在磁铁做切割磁感线运动时，及时观察实验现象
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]进行实验时，应先闭合开关，才能得到闭合电路。
（2）[2]在图乙中，导体棒在磁场中作水平向左和斜向上的运动，那么还应让导体棒做垂直于纸面向里、向外和向上、向下方向的运动，因为应让导体棒向各个方向移动，才能对照比较出哪个方向会产生感应电流。
（3）[3]从表格的1、2两次数据知，导体棒运动的方向相同，但所处的磁场的方向相反，而产生的电流的方向也相反，说明产生的电流的方向与磁场的方向有关。
[4]从表格知，第3次实验导体棒运动的方向与上面两次都不相同，要想探究产生电流的方向与导体运动方向有关，那么应保持所处的磁场的方向相同，而1、3两次产生电流的方向相同的，不能对照验证猜想2，所以应选择2、3两次实验，那么此次实验中磁体的上方是S极。
（4）①[5]实验中用电流的磁效应现象来判断电路中是否产生电流，因为通电导体周围存在着磁场，如果有电流产生，那么导线周围就有磁场，静止的小磁针就会转动。
②[6]将导线、小磁针与磁铁、线圈分别置于两个房间，是为了避免磁铁的磁场对小磁针产生影响。
③[7]科拉顿没能观察到电流的原因是：
感应电流产生的条件是，闭合电路的部分导体在作切割磁感线运动时，才会产生感应电流。
而磁铁在插入或抽出线圈时，才满足感应电流产生的条件，可是这时科拉顿尚未来得及跑到另一房间，所以错过了发现的机会。
2．某同学猜想电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关。
在探究“电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关”时，使用的器材有：
学生电源、电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关、软铁块P、铁架台、电子秤、导线若干。
某同学用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并保持它与软铁块P的距离不变：
（1）实验时，他_______开关S，组装实验电路如图所示，请将滑动变阻器连入电路中，要求：
滑片向左滑动时电路中电流变大；
（2）本实验中根据______________比较电磁铁磁性强弱；
（3）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。
（_________）
【答案】断开，
电子秤的示数
实验次数
电流I/A
电子秤的示数/g
1
2
3
……
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]在连接电路时，开关S应处于断开状态。
由题意知，电路中变阻器调节电路的电流，所以各元件串联；而滑片向左滑动时电路中电流变大，即滑片向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变小，所以变阻器下边的接线柱应接左边的；电路所用电源为学生电源，则电流表应用大量程0~3A，故电路连接如下：
（2）[2]实验根据电子秤的示数来比较电磁铁磁性强弱。
因为当开关闭合时，电路中有电流通过，电磁铁有磁性，对放在电子秤上的软铁块P有吸引力。
当电流越大时，电磁铁的磁性就越强，对软铁块的吸引力就越大，那么软铁块对电子秤的作用力就越小，则电子秤的示数就越小。
（3）[3]实验探究的是“电磁铁磁性强弱与电流大小的关系”，所以在实验时需记录电流的大小，而磁性的强弱是通过电子秤的示数来反映的，所以还需要记录电子秤的示数。
故实验表格如下：
实验次数
电流I/A
电子秤的示数/g
1
2
3
……
3．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根轻质的铝棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与____________方向有关。
然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。
你认为小明的做法对吗?
____为什么?
_________。
（2）小明进一步猜想：
在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢?
为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验。
①实验过程中，小明应根据______（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。
②闭合开关，小明发现铁棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明感到非常困惑。
请你指出小明实验设计中存在的问题并提出改进方法。
存在问题：
_____________。
改进方法：
_________________。
（3）若想利用小明的实验装置继续探究电磁感应现象，我们只需将图甲中的__________（选填“开关”、“铝棒ab”或“电源”）替换成_____________即可。
【答案】磁场不对因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变导线摆动角度铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒电源灵敏电流表
【解析】
【详解】
（1）[1]仅对调磁极位置，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关；
[2][3]小明的做法不对；因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变，那么受力方向也不变，电流方向实际上是没有变化的；
（2）[4]为了探究磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关，需改变电流的大小，观察金属棒的受力大小，应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小；
[5][6]由于铁棒比铝棒电阻大，根据
可知，在电源电压不变时，通过铁棒的电流较小，当磁场强度相同时，电流越小，导体受到的磁场力越小，因此铁棒比铝棒摆动的幅度小；所以实验中存在的问题是：
铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力；改进方法是：
把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒；
（3）[7][8]探究电磁感应现象，即磁生电，只需将图甲中的电源替换成灵敏电流表即可，这电流表能显示是否有电流产生。
4．科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）.
（1）由如图可知两平行通电导线之间有力的作用.当通入的电流方向相同时,导线相互_____;当通入电流方向相反时,导线相互________ .
（2）判断通电直导线周围磁场方向的方法是:
用右手握导线,大拇指指向电流方向,则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.根据这个方法,请你判定甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面_____ （选填“向里”或“向外”）.
（3）上述现象的原因是:
通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有 _____的作用.当导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,导线b受力方向随之改变.
（4）由此可知:
与磁体之间的相互作用一样,电流之间的相互作用也是通过 _______来实现的.
【答案】吸引排斥向里力磁场
【解析】
【分析】
【详解】
（1）如图两平行通电导线通入的电流方向相同时,导线相互吸引；
当通入电流方向相反时,导线相互排斥；
（2）根据题意介绍的方法，甲图中用右手握导线a,大拇指指向上方,四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.在导线右侧磁场垂直于纸面向里，即甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面向里；
（3）据此可以判断题所述现象的原因，即通电导线a产生磁场对通电导线b有磁场力的作用；根据上述方法判断可知，导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,则导线b的受力方向也改变；
（4）上述特点分析可得，电流之间的相互作用力也是通过磁场发生的，与磁体之间的相互作用是相同的．
5．如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，R3是一光敏电阻，其阻值随“光照度E“的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：
勒克斯，符号Lx：
光越强，光照度越大），
光照度E/Lx
0.5
1
1.5
2
2.5
3
光敏电用R3阻值/Ω
60
30
20
15
12
10
（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式_________________;
（2）当线圈中电流减小至10mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0Lx时，照明系统内照明灯自动工作。
若已知控制电路电源电压Uv，电磁继电器线圈电阻为R1Ω.滑动变阻器最大阻值为R2Ω。
闭合开关，把滑片移到b端，则可得到照明系统启动时的光照度E0=______________。
【答案】
【解析】
【详解】
（1）[1]由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的乘积相等，
E×R3=0.5lx×60Ω=30lx•Ω
即：
；
（2）[2]闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，由题可知，当线圈中电流减小至I0=10mA=0.01A时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，所以，电路中的总电阻：
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的阻值：
R3=R总-R1-R2=100U-R1-R2，
根据第一步的结果可知：
。
6．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，实验室准备的器材有：
电源、开关、导线、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。
利用上述器材，制成简易电磁铁甲和乙，并设计了如图所示的电路。
请你回答下列问题：
（1）根据图示的情况可知，________（填“甲”或“乙”）的磁性强，依据是___________，说明电流一定时，________________电磁铁的磁性越强。
（2）当滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________（填“增加”或“减少”）说明__________________电磁铁的磁性越强。
（3）电磁铁甲的上端是电磁铁的______极（填“N”或“S”）。
（4）电磁铁在生活和实际中有着广泛的应用。
以下利用电磁铁的特点工作的是________（填写序号）。
A．电热水壶
B．模型电动机
C．电磁继电器
D．手摇发电机
【答案】乙吸引的大头针个数多线圈匝数越多增加电流越大SC
【解析】
（1）根据图示的情境可知，甲乙串联在一起，电流相等，乙电磁铁吸引大头针比甲多，所以乙电磁铁磁性强，所以在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，线圈匝数不变，电流变大，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数都增加，所以在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；
（3）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极，故下端是N极，上端是S极；
（4）电热水壶利用的是电流的热效应，不符合题意；模型电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，不符合题意；电磁继电器的主要组成部分是电磁铁，是利用电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的原理工作的，符合题意；手摇发电机是根据电磁感应原理制成的，不符合题意，故选C。
7．如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围．
（1）直流电动机的工作原理是利用________ 有力的作用．
（2）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时________ （选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够________
（3）可以通过改变________ 方向，改变线圈的转动方向（填一种方法）．
（4）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是________ ，这时可进行的有效尝试是________
【答案】磁场对通电导体切断线圈中的电流持续转动电流（或磁场）磁场太弱换用较强的磁场（后两空合理即可）．
【解析】
（1）直流电动机的工作原理是利用磁场对通电导体有力的作用；
（2）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时，没有刮漆的地方与支架连接不能导电，即切断线圈中的电流，目的是使线圈能够依靠惯性继续转动；
（3）改变线圈的转动方向的方法有两种：
一是改变线圈中的电流方向，可以将电源正负极对调；
二是改变磁场方向，可以将磁体两极对调；
（4）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是磁场太弱，解决的方法是换用磁性更强的磁体；
也可能因为电源电压低，可以换用电压更高的电源解决。
8．下列是创新小组对电流磁场的研究．
（1）如图甲所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为_____的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在_____，这一发现是丹麦科学家_____首先完成的．
（2）为探究通电直导线周围的磁场分布情况，用小磁针、铁屑、硬纸板等做了如图乙所示的实验，发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈，根据图乙的情景判断图丙中小磁针N极将_____．（选填“转向纸内”、“转向纸外”或“保持不动”）．改变电流的方向，小磁针N极的指向_____（选填“不变”或“变化”）．
（3）在做“探究通电螺旋管外部磁场的方向”的实验时，在螺线管周围摆放了一些小磁针通电后小磁针的指向如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与_____磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，由此可知：
通电螺线管外部磁场方向与螺线管的_____方向有关．
（4）写出增强通电螺线管周围磁场的一个方法_____．
【答案】地磁场磁场奥斯特转向纸外变化条形电流增大电流
【解析】
解答：
（1）如图所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为地磁场的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场，这一发现是丹麦科学家奥斯特首先完成的；
（2）伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的方向为磁场的方向，故导体正下方磁场方向向外，即小磁针静止时N极的指向为纸外；改变电流的方向，小磁针N极的指向改变；（3）如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关；（4）通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：
线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯；故若想增强通电螺线管周围磁场，可以增大电流，插入铁芯等均可．
点睛：
（1）地球周围存在着磁场，即地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁的南极；奥斯特实验说明通电导线周围存在着磁场，磁场的方向与电流的方向有关；
（2）先根据安培定则判断出通电导体下方磁场的方向，然后根据小磁针静止时，北极的指向为磁场方向可知小磁针N极的指向；通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关．（3）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，且磁场的方向与电流的方向有关；（4）通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：
线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯．因此要增强通电螺线管的磁性就要从这三个因素入手考虑．
9．为了探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽作出以下猜想：
猜想A：
电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。
猜想B：
通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。
猜想C：
外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确，小丽所在的实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：
用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁。
如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
（注：
a、b、c中线圈匝数相同）
根据小丽的猜想和实验，完成下面填空。
（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的_______的不同。
（2）通过比较图______（填字母，下同）两种情况，可以验证猜想A是正确的。
（3）通过比较图_______两种情况，可以验证猜想B是正确的。
（4）通过比较图d中的甲、乙两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充的条件是________。
【答案】磁性强弱a、bb、c电流相同时
【解析】
（1）电磁铁磁性强弱无法捕捉，通过它吸引大头针的数目来判断，这是转换法的思想；
（2）研究磁性的有无由电流通断控制，保证匝数、电流都一定，故选a、b；
（3）研究磁性强弱与电流的关系，保证匝数一定，开关都闭合，故选b、c；
（4）d中甲乙两电磁铁是串联的，故电流相等，这是前提条件．
故答案为：
（1）磁性强弱；
（2）a、b；（3）b、c；（4）电流相同时．
【点睛】
电磁铁磁性的有无与电流的通断有关，磁性强弱与两个因素有关：
线圈匝数多少、电流大小．研究磁性强弱的影响因素时控制一个因素不变，改变另一个因素，是控制变量法的应用，磁性的强弱通过吸引大头针的数目来判断，这是转换法的应用．
10．如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察___________________来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引铁钉的最多数目/（枚）
5
8
10
7
11
14
①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：
电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的；
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：
电磁铁线圈中的电流一定时，；
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：
“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？
”
①你对此猜想是：
；
②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法。
【答案】
（1）移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；
（2）①电流越大电磁铁的磁性越强；②线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；（3）有关，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯观察吸引铁钉的数目
【解析】
试题分析：
（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。
（2）①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：
电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越强；
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：
电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；
（3）当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯观察吸引铁钉的数目。
考点：
探究电磁铁磁性强弱因素
11．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小勤所在的实验小组进行了如下实验：
他们首先找了两颗大铁钉，用漆包线在上面绕制若干圈，做成简易电磁铁，然后分别按图接入电路．探究前，小勤他们还作了以下的猜想：
猜想A：
电磁铁，顾名思义，通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：
通过的电流越大，磁性越强；
猜想C：
外形相同时，线圈的匝数越多，磁性越强．
探究过程如图所示．请你仔细观察这四幅图，然后完成下列填空．
（1）探究过程中通过观察来判断磁性的有无和强弱；
（2）比较图可以验证猜想A是正确的；
（3）比较图可以验证猜想B是正确的；
（4）通过图d中的实验现象可以验证猜想C是正确的；但仔细分析发现，猜想C的表述还不完整，还应补充条件．
【答案】
（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少
（2）a和b（3）b和c（4）通过的电流相等
【解析】
（1）为了便于观察，我们把电磁铁的磁性的有无和强弱转化为电磁铁所能吸引小铁钉个数的多少来分析判断；
（2）由ab两图可知，a图的开关断开，电路中没有电流，电磁铁也不吸引大头针闭合，说明电磁铁没有磁性．b图的开关闭合，电路中有电流，电磁铁吸引大头针闭合，说明电磁铁有磁性．由此知A是正确的．
（3）猜想B是验证磁性的强弱是否与电流大小有关，因此要控制匝数相同，电流大小不同．比较分析题目中的这几个图，发现只有bc符合条件．
（4）猜想C是验证磁性的强弱是否与线圈的匝数是否有关，因此要控制电流的大小相同，线圈匝数不同．在d图中，由于两电磁铁串联，控制了电流相等，而匝数不同，故该图符合条件．故我们在分析过程中，还应强调增加“电流相同”这个条件．
故答案为
（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少；
（2）a和b；（3）b和c；（4）通过的电流相等．
12．用如图所示的实验装置
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