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中四物理练习卷：运动学、力与运动、功与能量及热学（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中四物理・12 题・100 分・75 分钟
中四物理练习卷：12 题、100 分、75 分钟。内容涵盖匀加速运动、自由落体、牛顿运动定律与摩擦力、动量守恒、功与功率、能量守恒、比热容量与混合法、压强、传热方式、单摆周期及平均速率，并附完整答案、算式与评分要点。
卷面资料 年级：中四（S4） ｜ 科目：物理 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部：力学（第 1–4 题，34 分）
全部题目均须作答；计算题须列出算式，答案须标明单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 1. 一辆汽车由静止开始，以 2 m/s² 的均加速度行驶 5 秒，然后以该速度匀速行驶 10 秒。(a) 求加速 5 秒后的速度。（3 分）(b) 求加速阶段行驶的距离。（3 分）(c) 求首 15 秒的总位移。（3 分） | 答案：(a) v = u + at = 0 + 2 × 5 = 10 m/s。（3 分）(b) s = ut + ½at² = 0 + ½ × 2 × 5² = 25 m。（3 分）(c) 匀速阶段 s = 10 × 10 = 100 m，总位移 = 25 + 100 = 125 m。（3 分） |
| 2 | 2. 一小球由离地 45 m 的高处自由落下，取 g = 10 m/s²，忽略空气阻力。(a) 求小球落地的时间。（3 分）(b) 求小球触地前的速度。（3 分）(c) 说明真实情况下落地时间会较长的一个原因。（3 分） | 答案：(a) s = ½gt²，45 = ½ × 10 × t²，t = 3 s。（3 分）(b) v = gt = 10 × 3 = 30 m/s。（3 分）(c) 空气阻力向上，令净向下加速度小于 g，故需时较长。（3 分） |
| 3 | 3. 质量 5 kg 的木块放在水平桌面上，某人以 30 N 的水平力推它。木块与桌面间的摩擦系数为 0.2，取 g = 10 m/s²。(a) 求木块所受的摩擦力。（3 分）(b) 求木块的加速度。（3 分）(c) 若水平推力增至 40 N，求新的加速度。（2 分） | 答案：(a) 法向力 N = mg = 5 × 10 = 50 N，摩擦力 f = μN = 0.2 × 50 = 10 N。（3 分）(b) 净力 = 30 − 10 = 20 N，a = F/m = 20 ÷ 5 = 4 m/s²。（3 分）(c) 净力 = 40 − 10 = 30 N，a = 30 ÷ 5 = 6 m/s²。（2 分） |
| 4 | 4. 质量 2 kg 的物体以 3 m/s 在光滑水平面上运动，与一个静止的 1 kg 物体碰撞后黏在一起。(a) 求碰后的共同速度。（3 分）(b) 求碰撞前后的总动能，并求损失的动能。（3 分）(c) 解释为何动量守恒但动能不守恒。（2 分） | 答案：(a) 动量守恒：2 × 3 = (2 + 1)v，v = 2 m/s，方向与原来运动方向相同。（3 分）(b) 碰撞前 Ek = ½ × 2 × 3² = 9 J；碰撞后 Ek = ½ × 3 × 2² = 6 J；损失 3 J。（3 分）(c) 系统在水平方向无外力，故动量守恒；碰撞中部分动能转为热能及声能，故动能不守恒。（2 分） |
乙部：功、能量与热学（第 5–8 题，33 分）
提示：取 g = 10 m/s²；除特别指明外忽略空气阻力，答案须用适当有效数字及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 5. 某人以 400 N 的水平力推一个箱子沿直线移动 10 m，历时 20 秒。(a) 求推力所作的功。（3 分）(b) 求推力的平均功率。（3 分）(c) 举出一个令实际所需功大于计算值的原因。（2 分） | 答案：(a) W = Fs = 400 × 10 = 4000 J。（3 分）(b) P = W/t = 4000 ÷ 20 = 200 W。（3 分）(c) 有摩擦力，部分功转为热能；或推力方向与位移不完全平行。（2 分） |
| 6 | 6. 质量 2 kg 的物体由离地 5 m 的光滑斜面顶端静止滑下，取 g = 10 m/s²。(a) 求物体在顶端的重力势能（以地面为零势能面）。（3 分）(b) 求物体到达地面时的速度。（3 分）(c) 若斜面粗糙，到达地面的速度会怎样？解释。（2 分） | 答案：(a) Ep = mgh = 2 × 10 × 5 = 100 J。（3 分）(b) 100 = ½ × 2 × v²，v² = 100，v = 10 m/s。（3 分）(c) 速度会较小，因为部分能量用于克服摩擦力并转为热能。（2 分） |
| 7 | 7. 把 0.5 kg、20 °C 的水加热至 80 °C，水的比热容量为 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹。(a) 求水吸收的热能。（3 分）(b) 若电热器功率为 1500 W 且无热损失，求所需时间。（3 分）(c) 说明实际加热时间较长的一个原因。（3 分） | 答案：(a) E = mcΔT = 0.5 × 4200 × 60 = 126000 J。（3 分）(b) t = E/P = 126000 ÷ 1500 = 84 s。（3 分）(c) 有热损失（传导、对流、辐射），容器吸热，加热器效率不足。（3 分） |
| 8 | 8. 把 0.2 kg、90 °C 的水与 0.3 kg、20 °C 的水在保温杯中混合。(a) 求混合后的最终温度。（4 分）(b) 列出计算时所作的两项假设。（2 分）(c) 若保温杯有热损失，最终温度会偏高还是偏低？（2 分） | 答案：(a) 0.2 × 4200 × (90 − T) = 0.3 × 4200 × (T − 20)，18 − 0.2T = 0.3T − 6，0.5T = 24，T = 48 °C。（4 分）(b) 假设无热损失、水的比热容量不变、容器不吸热。（2 分）(c) 偏低，因为部分热能散失到周围环境。（2 分） |
丙部：压强、传热与实验技巧（第 9–12 题，33 分）
评分着重正确公式、清楚步骤及正确单位；算式与答案各占部分分数。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 9. 体重 600 N 的学生双脚站立，每只脚与地面的接触面积为 0.015 m²。(a) 求学生对地面所施加的压强。（3 分）(b) 若他改为单脚站立，压强变为多少？（3 分）(c) 解释雪鞋能防止人陷入雪中的原因。（2 分） | 答案：(a) 总接触面积 = 2 × 0.015 = 0.03 m²，P = 600 ÷ 0.03 = 20000 Pa。（3 分）(b) 面积减半，P = 600 ÷ 0.015 = 40000 Pa。（3 分）(c) 雪鞋增大接触面积，在体重不变下减小压强，令雪面不易变形下陷。（2 分） |
| 10 | 10. 热可以透过传导、对流和辐射传递。(a) 分别说明传导、对流和辐射的传热机制。（3 分）(b) 解释为何金属匙放入热汤后，匙柄会变热。（3 分）(c) 举出一项减少家居热损失的方法，并说明所涉及的传热方式。（2 分） | 答案：(a) 传导：粒子振动或自由电子把能量逐个传递；对流：流体受热膨胀、密度下降而上升，形成循环；辐射：以电磁波传递，不需介质。（3 分）(b) 金属是良导体，有大量自由电子，热能由匙头快速传导至匙柄。（3 分）(c) 例如双层玻璃窗，夹层空气减少传导与对流；或铝箔反射辐射。（2 分） |
| 11 | 11. 某学生用秒表量度单摆完成 20 次振动所需的时间为 40 秒。(a) 求单摆的周期。（3 分）(b) 求单摆的频率。（3 分）(c) 说明为何量度 20 次振动比只量度 1 次更准确。（3 分） | 答案：(a) 周期 T = 40 ÷ 20 = 2 s。（3 分）(b) 频率 f = 1/T = 0.5 Hz。（3 分）(c) 人的反应时间约 0.2 s，只量 1 次时相对误差大；量 20 次后除以 20，误差被摊薄。（3 分） |
| 12 | 12. 一名跑手在 20 秒内跑完 100 m，其中首 10 秒跑了 30 m。(a) 求全程的平均速率。（3 分）(b) 求首 10 秒的平均速率。（3 分）(c) 说明平均速率与瞬时速率的区别。（2 分） | 答案：(a) 平均速率 = 100 ÷ 20 = 5 m/s。（3 分）(b) 30 ÷ 10 = 3 m/s。（3 分）(c) 平均速率是总路程除以总时间；瞬时速率是某一时刻的速率，可由距离－时间图的切线斜率求得。（2 分） |
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