中四物理练习卷:力、运动与能量(100 分):6 题 26 部分、100 分、75 分钟。本卷按香港中四物理课程编写,涵盖匀加速运动与 v-t 图、牛顿第二定律与摩擦力、斜面的功与功率、能量守恒与反弹、力矩与力的合成,附完整答案及评分要点。
细阅下列各项,写出计算步骤及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 一辆汽车由静止开始以 2.5 m/s² 的加速度行驶 8 秒,求其末速度。 | v = u + at = 0 + 2.5 × 8 = 20 m/s |
| 2 | 该车在这 8 秒内的位移是多少? | s = ½ × 2.5 × 8² = 80 m |
| 3 | 汽车之后以 20 m/s 匀速行驶 12 秒,求这段位移。 | s = v × t = 20 × 12 = 240 m |
| 4 | 汽车最后以 4 m/s² 均匀减速至静止,求减速所需时间及距离。 | t = 20 ÷ 4 = 5 s;s = ½ × 20 × 5 = 50 m |
| 5 | 求整段行程的平均速度,并说明 v-t 图下面积代表什么。 | 总位移 = 80 + 240 + 50 = 370 m;平均速度 = 370 ÷ 25 = 14.8 m/s;v-t 图下面积代表位移(370 m) |
取 g = 10 m/s²,写出计算步骤。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 6 | 质量 4 kg 的物体在水平面上受 18 N 水平拉力,摩擦力为 6 N,求加速度。 | 合力 = 18 − 6 = 12 N;a = 12 ÷ 4 = 3 m/s² |
| 7 | 若物体由静止开始,5 秒后速度是多少? | v = at = 3 × 5 = 15 m/s |
| 8 | 求物体与桌面之间的摩擦系数。 | μ = f ÷ N = 6 ÷ (4 × 10) = 0.15 |
| 9 | 若拉力增至 26 N 而摩擦力不变,求新的加速度。 | 合力 = 26 − 6 = 20 N;a = 20 ÷ 4 = 5 m/s² |
取 g = 10 m/s²,答案须写单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 10 | 20 kg 的箱子沿斜面向顶端推,斜面长 5 m、升高 3 m,求势能增加量。 | ΔPE = mgh = 20 × 10 × 3 = 600 J |
| 11 | 若摩擦力为 25 N,求克服摩擦所作的功。 | W = f × d = 25 × 5 = 125 J |
| 12 | 求推动箱子所作的总功。 | 总功 = 600 + 125 = 725 J |
| 13 | 若马达输出功率为 300 W,完成上述过程需时多少(3 位有效数字)? | t = W ÷ P = 725 ÷ 300 = 2.42 s |
| 14 | 求此过程的机械效率。 | η = 600 ÷ 725 = 0.828 = 82.8% |
空气阻力不计,取 g = 10 m/s²。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 15 | 0.5 kg 的球由 1.8 m 高处自由落下,求落地速度。 | v = √(2 × 10 × 1.8) = 6 m/s |
| 16 | 求球落地前的动能。 | KE = ½ × 0.5 × 6² = 9 J |
| 17 | 球反弹至 1.25 m 高,求反弹后的初速度。 | v = √(2 × 10 × 1.25) = 5 m/s |
| 18 | 求碰撞过程中损失的能量,并以百分数表示(1 位小数)。 | 损失 = 0.5 × 10 × (1.8 − 1.25) = 2.75 J;2.75 ÷ 9 = 30.6% |
| 19 | 若每次反弹保留 80% 能量,求第二次反弹的最高点。 | 1.25 × 0.8 = 1.0 m |
木尺保持水平,写出计算步骤及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 20 | 1.2 m 长的均匀木尺重 4 N,支点在中央,求木尺本身对支点的力矩。 | 木尺重心在支点正上方,力臂为 0;力矩 = 0 N·m |
| 21 | 在左端挂 6 N 的重物,求其对支点的力矩。 | 力矩 = 0.6 × 6 = 3.6 N·m(逆时针) |
| 22 | 右边距支点 0.4 m 处需挂多重的物体才可平衡? | W = 3.6 ÷ 0.4 = 9 N |
| 23 | 求支点所受的总向下力。 | 4 + 6 + 9 = 19 N |
答案须写单位,角度取 1 位小数。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 24 | 两个分别为 12 N 及 16 N 的力互相垂直,求合力的大小。 | R = √(12² + 16²) = √400 = 20 N |
| 25 | 求合力与 12 N 力的夹角。 | tan θ = 16 ÷ 12;θ = 53.1° |
| 26 | 若两力方向相反,合力是多少? | 16 − 12 = 4 N,方向沿 16 N 力 |
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