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IB 设计技术 HL 模拟卷（Paper 1＋Paper 2）：10 题选择题＋5 题含结构、机械与电子题附答案
TUTORZONE 原创模拟试卷 · IB 设计科技 HL（2027 首次评核，含 HL 延伸课题）
依 IBO 设计科技学科简介（2027 年首次评核）编写：HL 考 Paper 1 多项选择 1 小时 30 分（25%）、Paper 2 短答与论述 2 小时 30 分（45%），另加 50 小时的设计专案（30%），外部评估合共 4 小时。HL 另考结构、机械、电子系统、生命周期分析与生产系统等延伸课题。本卷为 Paper 1 及 Paper 2 模拟（10 题选择题＋5 题书写题，共 50 分），附逐题答案。
问：IB 设计科技 HL 考什么、占多少分？
直接答案：HL 外部评估 4 小时占 70%：Paper 1 多项选择 1 小时 30 分（25%）、Paper 2 短答与延伸论述 2 小时 30 分（45%）；校内评核为 设计专案 50 小时（30%）。HL 另考结构、机械、电子系统、生命周期分析与生产系统。
考制速览：2027 年评核结构
| 部分 | 内容 | 比重 | 时间 |
|---|---|---|---|
| Paper 1（多项选择题） | 官方 1 小时 30 分；本卷提供 10 题（20 分） | 25% | 1 小时 30 分钟 |
| Paper 2（短答与论述题） | 官方 2 小时 30 分；本卷提供 5 题（30 分） | 45% | 2 小时 30 分钟 |
| 设计专案（校内评核） | 个人设计专案，报告 3,500 字以内（33 分） | 30% | 50 小时 |
HL 的两份卷都比 SL 长：Paper 1 一小时半做 10 题（每题约 4 分钟，含结构与电子计算），Paper 2 两小时半先做短答（60 分钟）再做论述（90 分钟）。生命周期题一定要写出假设与分界点。
本卷设计与版权说明
本卷为 TutorZone 原创模拟试卷：题目按 IB 设计科技 2027 年首次评核课程的卷制（Paper 1 多项选择、Paper 2 短答与延伸论述）自行编写，答案为自行撰写，并非 IBO 历届试题或官方评卷参考。
官方学科简介只公布两份卷的考试时间与占分比重，并未公布每卷题数与分数；本卷 10 题选择题（20 分）与 5 题书写题（30 分）属本卷编排，用于训练卷制与时间分配。
此课程 2027 年 5 月才首次评核，官方未有历届试题；所有数值答案（百分位、密度、成本、生命周期能耗等）已用程式复核一次。
时间分配
| 部分 | 分数 | 建议时间 | 先做什么 |
|---|---|---|---|
| Paper 1（多项选择题） | 25% | 约 4 分钟一题，含 HL 延伸课题 | 结构、机械、电子系统与生命周期分析 |
| Paper 2（短答与论述题） | 45% | 短答 60 分钟、论述 90 分钟 | HL 延伸课题的计算与个案判断 |
| 设计专案（校内评核） | 30% | 两年分阶段完成，HL 比重较低但要求相同 | 五项准则相同，SL／HL 只有比重不同 |
问：这份模拟卷每一部分考什么？
直接答案：Paper 1（10 题，20 分）考支承反力、弯矩、齿轮比与扭矩、欧姆定律与串并联、生命周期总能耗、单位成本、零件减幅与耗电减幅；Paper 2（5 题，30 分）考结构与截面选择、齿轮组效率、限流电阻、生命周期比较与为制造而设计的生产策略。
Paper 1：多项选择题（10 题，20 分，含 HL 延伸课题）
每题 2 分，共 20 分；全部必答，不设扣分。题目含计算题，先做有数字的题，再回头处理概念题。
第 1 题
一支 2.4 m 简支梁，在离左支承 0.9 m 处承受 480 N 集中载荷。左支承反力是多少 N？
A. 180B. 320C. 240D. 300
第 2 题
悬臂在固定端外 0.8 m 处承受 250 N 向下力。固定端的弯矩是多少 N·m？
A. 250B. 200C. 125D. 312.5
第 3 题
驱动齿轮 12 齿、转速 60 rpm，带动 36 齿齿轮。输出转速是多少 rpm？
A. 60B. 20C. 180D. 30
第 4 题
在 0.25 m 长的扳手上施加 15 N 垂直力。扭矩是多少 N·m？
A. 0.6B. 6.0C. 60D. 3.75
第 5 题
9 V 电源接上 220 Ω 电阻。电流是多少 mA？（3 位有效数字）
A. 40.9B. 244C. 4.09D. 24.4
第 6 题
两个 470 Ω 电阻并联后，再与一个 100 Ω 电阻串联。总电阻是多少 Ω？
A. 235B. 335C. 570D. 1040
第 7 题
一件产品生产阶段耗能 120 MJ，使用阶段共 0.35 kWh × 300 次（1 kWh = 3.6 MJ）。全生命周期总能耗是多少 MJ？
A. 498B. 1050C. 618D. 378
第 8 题
一批 5,000 件的固定成本 $240,000，每件变动成本 $18。单位总成本是多少（$）？
A. 68.40B. 66.00C. 72.00D. 48.00
第 9 题
一件产品由 24 个零件减至 16 个零件。零件数量减幅是多少（%）？
A. 8.0B. 66.7C. 50.0D. 33.3
第 10 题
改版后每次使用耗电由 0.42 kWh 降至 0.35 kWh。耗电减幅是多少（%）？
A. 20.0B. 7.0C. 83.3D. 16.7
Paper 2：短答与论述题（5 题，30 分，含结构、机械与电子题）
全部必答，共 30 分。短答题（第 1–3 题）每题 6 分；论述题（第 4–5 题）每题 6 分，要写出判断与理由。
第 1 题 （6 分）
一支 2.4 m 简支梁在离左支承 0.9 m 处承受 480 N 集中载荷。求两端支承反力，并说明为何增加梁的截面高度能提高抗弯能力。
第 2 题 （6 分）
一个齿轮组由 12 齿驱动 36 齿，输入转速 60 rpm、输入扭矩 0.8 N·m。求输出转速与输出扭矩（设齿轮组效率 90%）。
第 3 题 （6 分）
一个 9 V 电源驱动 220 Ω 负载。求电流（mA）与功率（W），并解释为何这类指示灯电路必须加限流电阻。
第 4 题 （6 分）
比较两款设计：A 生产 120 MJ、使用 300 次每次 0.35 kWh；B 生产 200 MJ、使用 300 次每次 0.22 kWh（1 kWh = 3.6 MJ）。计算两者的全生命周期能耗，指出哪一项是决策关键，并说明数据不确定时应如何处理。
第 5 题 （6 分）
一款蓝牙喇叭的外壳由 24 件减至 16 件，并改为单一材料可拆结构。说明这个改动对组装、库存与维修的影响，并就“准时生产（JIT）”与“安全库存（JIC）”提出你的选择与理由。
问：这份卷应该怎样做？
直接答案：①先做 Paper 1（30 分钟），四条计算题先做并写出公式；②再做 Paper 2 短答（60 分钟）；③最后做论述题（90 分钟），生命周期题写出假设与分界点；④对答案后把错的步骤、单位与遗漏的判断句抄入错题本。
Paper 1 答案与解析
第 1 题
答案：D（300） 反力 × 2.4 = 480 × (2.4 − 0.9)，故左反力 = 480 × 1.5 ÷ 2.4 = 300 N，右反力 180 N，两者相加等于载荷。
第 2 题
答案：B（200） 弯矩 = 力 × 距离 = 250 × 0.8 = 200 N·m；悬臂的固定端弯矩最大。
第 3 题
答案：B（20） 转速比与齿数成反比：60 × 12 ÷ 36 = 20 rpm，扭矩按相同比例放大 3 倍。
第 4 题
答案：D（3.75） 扭矩 = 15 × 0.25 = 3.75 N·m；要增大扭矩应加长力臂，而不是加大手指力量。
第 5 题
答案：A（40.9） I = V ÷ R = 9 ÷ 220 = 0.0409 A = 40.9 mA；再乘 V 得功率 0.368 W。
第 6 题
答案：B（335） 并联 470 ÷ 2 = 235 Ω，串联再加 100 Ω = 335 Ω；并联部分永远小于最小的单一电阻。
第 7 题
答案：A（498） 使用阶段 0.35 × 300 × 3.6 = 378 MJ，加生产 120 MJ = 498 MJ；使用阶段占 75.9%。
第 8 题
答案：B（66.00） (240000 + 18 × 5000) ÷ 5000 = 330000 ÷ 5000 = $66.00；产量减半，单位成本会急升。
第 9 题
答案：D（33.3） (24 − 16) ÷ 24 = 0.333，即 33.3%；零件减少直接缩短组装时间与库存种类。
第 10 题
答案：D（16.7） (0.42 − 0.35) ÷ 0.42 = 0.167，即 16.7%；若 0.07 除以新值 0.35 就会错误地得出 20%。
Paper 2 示范答案
第 1 题
①反力：取左支承力矩平衡，右反力 × 2.4 = 480 × 0.9，右反力 = 180 N；左反力 = 480 − 180 = 300 N（另一算法 480 × 1.5 ÷ 2.4 = 300 N）。检查：两者相加等于 480 N。②截面高度：抗弯能力与截面二次矩 Z 成正比，而矩形截面的 Z = b·d²/6 与高度的平方成正比、与宽度只成一次——高度由 40 mm 加到 60 mm，抗弯能力增加 (60/40)² = 2.25 倍，而材料只多用 50%。这就是工字梁把材料放在上下翼缘的原因。（6 分）
第 2 题
①输出转速 = 60 × 12 ÷ 36 = 20 rpm（减速 3 倍）。②理想扭矩 = 0.8 × 3 = 2.4 N·m；计入 90% 效率 = 2.4 × 0.9 = 2.16 N·m。③损耗 0.24 N·m 以热与噪音形式散失——所以减速箱要提高效率就要处理啮合摩擦与润滑。（6 分）
第 3 题
①电流 I = V ÷ R = 9 ÷ 220 = 0.0409 A = 40.9 mA。②功率 P = V² ÷ R = 81 ÷ 220 = 0.368 W（或 40.9 mA × 9 V）。③限流电阻的作用：发光二极管的电压—电流曲线极陡，电压略高于顺向电压时电流会暴增；若直接接 9 V 而无限流电阻，电流会超出元件额定而烧毁。电阻值用 R = (电源 − 顺向电压) ÷ 目标电流计算，并要核对电阻本身的功率余量（例如 0.368 W 要用 1 W 或以上）。（6 分）
第 4 题
①A：使用阶段 0.35 × 300 × 3.6 = 378 MJ，总计 498 MJ。②B：0.22 × 300 × 3.6 = 237.6 MJ，总计 437.6 MJ。③B 比 A 少 60.4 MJ（约 12%），但 B 的生产能耗高出 80 MJ，分界点是使用次数：若实际只用 150 次，A 为 309 MJ、B 为 318.8 MJ，结论会反转。决策关键是使用次数与使用强度，不是单次耗电。④不确定数据：做敏感度分析（把使用次数取 150／300／600 三个情境），列出假设来源，并在报告中写明结论在哪个假设下才成立；只有一个数字而没有假设，不能支撑设计决定。（6 分）
第 5 题
①组装：零件减少 33.3%（(24−16)÷24），直接缩短组装工时、减少夹具与错装机会。②库存：零件种类下降，安全库存金额与盘点成本同时下降；单一材料亦令回收分类成本下降。③维修：可拆结构让磨损件单独更换，延长产品寿命，这在生命周期分析上往往比降低耗电更有效。④JIT 与 JIC：零件少、需求稳定的话 JIT 可行（减低仓租与资金占用），但供应商在旺季或航运受阻时会断料；JIC 保交期但占资金。选择：关键零件（驱动单元）用 JIC 的安全库存、外壳等可本地采购的零件用 JIT，并设定明确的再订购点（例如 3 周用量）。（6 分）
问：正式考试的时间分配是怎样的？
直接答案：HL Paper 1 1 小时 30 分（10 题约每题 4 分钟，留 12 分钟复核）；Paper 2 2 小时 30 分（短答 60 分钟＋论述 90 分钟）；设计专案 50 小时分布于两年。
最常见的失分位
| 失分位 | 表面做法 | 实际后果 | 正确做法 |
|---|---|---|---|
| 混淆 SL 与 HL 的比重 | 把 SL 的 20%／40%／40% 背成 HL 的 25%／45%／30% | 按错的比重分配温习时间，设计专案被低估 | 先写下自己那一级的三个数字：SL 20／40／40，HL 25／45／30 |
| 只背名词，不能应用 | 知道“生命周期分析”的定义，但未见过一件产品的数据 | Paper 2 以产品为本，纯定义拿不到分 | 每个概念都配一件真实产品与一组数字 |
| 论述只写描述 | 写出产品有哪些缺点，却没有比较、判断与理由 | 延伸论述题的判断分全部落空 | 每一段都要有“因为…所以…”与最后的结论句 |
| 计算不写单位与步骤 | 答案写 40.9，没有 mA；公式与代入过程省略 | 步骤分与单位分同时失去 | 写出公式、代入、单位，再写答案 |
怎样用这份卷
第一次做：选择题 20 分钟、短答与论述 90 分钟，全程计时，不翻资料。
对答案：计算题要核对步骤与单位，论述题要把自己的答案与示范答案并排比较，找出漏写的判断句。
第二次做：三至七日后重做；同一份卷第三次只做错题本上的题号。
问：做完这份卷之后应该做什么？
直接答案：①把结构、电子计算的步骤与单位错误抄入错题本；②三至七日后重做；③用同一批产品数据重做生命周期比较，改变使用次数看结论何时反转；④课程 2027 年才首次评核，没有历届试题可操，改用官方课程指引示例题与本站原创模拟卷。
常见问题 FAQ
这份卷同 IB 官方试题有关吗？
没有。设计科技 2027 年 5 月才首次评核，官方未有任何历届试题；本卷题目与答案都是 TutorZone 原创。
HL 比 SL 多考什么？
HL 加考结构系统（支承反力与弯矩）、机械系统（齿轮比与扭矩）、电子系统（电流、功率与限流电阻）、生命周期分析、生产系统（准时生产与安全库存）与为制造而设计；两份卷时间亦较长。
设计专案在 HL 的比重较低，是否较不重要？
比重是 30%，比 SL 的 40% 低，但要求完全相同：同样 50 小时、33 分、五项准则、报告 3,500 字以内。不要因为比重较低而延后，因为它与两份卷共用同一批设计知识。
官方资源与延伸阅读
| 资源 | 用途 |
|---|---|
| IBO 设计科技学科简介（2027 首次评核） | 核对两份卷的时间、比重与设计专案的五项准则 |
| IB 设计科技课程更新说明（IBO） | 确认 Paper 3 已取消、SL 与 HL 准则相同、报告字数上限 |
