IGCSE 物理 0625 Paper 4 练习卷：波、声音、光与电磁波谱（Extended 理论卷・100 分）

年级：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：物理 0625　｜　时限：60 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：36

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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）　波的基本性质与波速计算

(a) 写出波长的定义。 （2 分）

(b) 一声波的频率为 50 Hz，波长 6.8 m，求波速。 （3 分）

(c) 声波在空气中的速率为 340 m/s，频率 850 Hz，求波长。 （3 分）

(d) 无线电波的速率为 3.0×10⁸ m/s，频率 1.0×10⁸ Hz，求波长。 （3 分）

(e) 一振动的频率为 50 Hz，求其周期。 （3 分）

(f) 分别举出横波与纵波的一个例子。 （2 分）

第 2 题（17 分）　反射、折射与全内反射

(a) 写出光的反射定律的两项内容。 （2 分）

(b) 光线以入射角 30° 射到平面镜上，求入射线与反射线之间的夹角。 （3 分）

(c) 光由空气以入射角 40° 射入水中（水的折射率 1.33），求折射角，准确至 1 位小数。 （3 分）

(d) 某玻璃的折射率为 1.50，求其临界角，准确至 1 位小数。 （3 分）

(e) 解释光纤如何利用全内反射把讯号由一端传到另一端。 （3 分）

(f) 光在真空中的速率为 3.0×10⁸ m/s，求光在水中的速率（水的折射率 1.33）。 （3 分）

第 3 题（17 分）　声音、回声与超声波测距

(a) 解释声音为何不能在真空中传播。 （2 分）

(b) 一人站在距离墙壁 170 m 处拍手，声速为 340 m/s，求他听到回声的时间。 （3 分）

(c) 船上的仪器向海床发出超声波，0.040 s 后收到回声，声速为 1500 m/s，求该处水深。 （3 分）

(d) 写出人耳可听的频率范围，并说明超声波的定义。 （3 分）

(e) 当鸣笛的车辆驶近观察者时，观察者听到的音调有何改变？解释原因。 （3 分）

(f) 提出两项在课室内减少噪音的方法。 （3 分）

第 4 题（17 分）　电磁波谱的性质与应用

(a) 把下列电磁波按频率由低至高排列：X 射线、红外线、无线电波、紫外线、可见光。 （2 分）

(b) 某可见光的频率为 6.0×10¹⁴ Hz，求其波长，并以 nm 表示。 （3 分）

(c) 微波炉的频率为 2.45×10⁹ Hz，求其波长，以 cm 表示，准确至 1 位小数。 （3 分）

(d) 分别说明紫外线对人体的一项益处与一项害处。 （3 分）

(e) 写出红外线的两项日常应用。 （3 分）

(f) 说明 X 射线可用于医学影像的原因，并提出一项安全措施。 （3 分）

第 5 题（17 分）　透镜与成像

(a) 说明凸透镜如何使一束平行光线会聚。 （2 分）

(b) 凸透镜的焦距为 10 cm，物体放在距透镜 30 cm 处，求像距。 （3 分）

(c) 承上题，求放大率。 （3 分）

(d) 把同一物体放在距透镜 6 cm 处，写出成像的三项性质。 （3 分）

(e) 解释凹透镜如何矫正近视眼。 （3 分）

(f) 照相机镜头的焦距为 12 cm，物体距镜头 20 cm，求放大率。 （3 分）

第 6 题（16 分）　波的能量、功率与应用

(a) 同一波的振幅加倍时，其能量如何改变？解释原因。 （3 分）

(b) 某地太阳辐射的强度为 800 W/m²，太阳能板面积 2.0 m²、效率 20%，求输出功率。 （3 分）

(c) 观察者与点光源的距离加倍时，他接收到的光强度如何改变？解释原因。 （3 分）

(d) 一部功率 2000 W 的电器连续使用 1.5 小时，耗电多少 kWh？ （3 分）

(e) 说明数字信号相比模拟讯号的一项优点。 （2 分）

(f) 写出以光纤通讯取代铜线通讯的两项优点。 （2 分）

答案及评分准则

第 1 题　波的基本性质与波速计算

(a) 相邻两个同相点（例如两个相邻波峰）之间的距离。 ［2 分］

(b) v = f × λ = 50 × 6.8 = 340 m/s（1 分公式、1 分相乘、1 分单位）。 ［3 分］

(c) λ = v ÷ f = 340 ÷ 850 = 0.40 m（1 分公式、1 分计算、1 分单位）。 ［3 分］

(d) λ = 3.0×10⁸ ÷ 1.0×10⁸ = 3.0 m。 ［3 分］

(e) T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50 = 0.020 s（1 分公式、1 分数值、1 分单位）。 ［3 分］

(f) 横波：光波（或水波）；纵波：声波。 ［2 分］

第 2 题　反射、折射与全内反射

(a) 入射角等于反射角；入射线、反射线与法线在同一平面。 ［2 分］

(b) 反射角 = 30°；180° − 30° − 30° = 120°（1 分反射角、1 分几何、1 分答案）。 ［3 分］

(c) sin r = sin 40° ÷ 1.33 = 0.643 ÷ 1.33 = 0.483；r = 28.9°（1 分公式、1 分正弦值、1 分角度）。 ［3 分］

(d) sin c = 1 ÷ 1.50 = 0.667；c = 41.8°。 ［3 分］

(e) 光在纤芯以大于临界角的角度射向纤芯与包层的界面（1）；在界面发生全内反射（1）；光沿纤芯反复反射前进，能量极少流失（1）。 ［3 分］

(f) v = 3.0×10⁸ ÷ 1.33 = 2.26×10⁸ m/s（1 分公式、1 分数值、1 分次方与单位）。 ［3 分］

第 3 题　声音、回声与超声波测距

(a) 声音是纵波，靠介质粒子振动传递能量；真空没有粒子，故不能传播。 ［2 分］

(b) 声波往返距离 2 × 170 = 340 m；t = 340 ÷ 340 = 1.0 s（1 分往返回、1 分计算、1 分单位）。 ［3 分］

(c) 总距离 1500 × 0.040 = 60 m；水深 60 ÷ 2 = 30 m（1 分相乘、1 分除以二、1 分单位）。 ［3 分］

(d) 20 Hz 至 20 000 Hz；频率高于 20 000 Hz 的声波称为超声波。 ［3 分］

(e) 音调升高（1）；波源前移使到达观察者的波长缩短（1），故频率增加、音调升高（1）。 ［3 分］

(f) 在墙壁及天花板加装吸音材料或隔音板（1.5）；关闭门窗、限制音量或佩戴耳塞（1.5）。 ［3 分］

第 4 题　电磁波谱的性质与应用

(a) 无线电波 → 红外线 → 可见光 → 紫外线 → X 射线。 ［2 分］

(b) λ = 3.0×10⁸ ÷ 6.0×10¹⁴ = 5.0×10⁻⁷ m = 500 nm（1 分公式、1 分米值、1 分换算 nm）。 ［3 分］

(c) λ = 3.0×10⁸ ÷ 2.45×10⁹ = 0.122 m = 12.2 cm。 ［3 分］

(d) 益处：帮助皮肤合成维生素 D（1.5）；害处：晒伤、皮肤提早老化，过量照射增加皮肤癌风险（1.5）。 ［3 分］

(e) 电视或冷气的遥控器（1.5）；热成像仪、夜视仪或测温枪（1.5）。 ［3 分］

(f) X 射线能穿透软组织，但被骨骼等密度较高的组织吸收，故可形成影像（1.5）；操作人员穿铅衣屏蔽、只在必要时照射并缩短曝露时间（1.5）。 ［3 分］

第 5 题　透镜与成像

(a) 平行光线经凸透镜两面折射后向内偏折，会聚于主轴上的主焦点。 ［2 分］

(b) 1/f = 1/u + 1/v → 1/v = 1/10 − 1/30 = 1/15；v = 15 cm（1 分公式、1 分代入、1 分答案）。 ［3 分］

(c) m = v ÷ u = 15 ÷ 30 = 0.50（影像缩小、倒立、实像）。 ［3 分］

(d) 1/v = 1/10 − 1/6 = −1/15，v = −15 cm；像是虚像、正立、放大（放大率 2.5）。 ［3 分］

(e) 近视眼的平行光会聚于视网膜之前（1）；凹透镜先把光线发散（1），使光线稍后才在视网膜上会聚成像（1）。 ［3 分］

(f) 1/v = 1/12 − 1/20 = 2/60，v = 30 cm；m = 30 ÷ 20 = 1.5（1 分像距、1 分公式、1 分答案）。 ［3 分］

第 6 题　波的能量、功率与应用

(a) 能量变为原来的 4 倍（1）；波的强度与振幅的平方成正比（2）。 ［3 分］

(b) 输入功率 800 × 2.0 = 1600 W；输出 1600 × 0.20 = 320 W（1 分输入、1 分效率、1 分单位）。 ［3 分］

(c) 强度变为原来的四分之一（1）；同样的能量分散在 4 倍的面积上（2）。 ［3 分］

(d) 2000 W = 2.0 kW；2.0 × 1.5 = 3.0 kWh（1 分换算、1 分相乘、1 分单位）。 ［3 分］

(e) 数字信号抗干扰能力较强，可准确还原及压缩，长距离传送失真较少。 ［2 分］

(f) 带宽大、传输速度快；讯号衰减少，且不受电磁干扰。 ［2 分］

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