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中四物理练习卷：牛顿运动定律、动量与能量（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中四物理：牛顿运动定律、动量与能量全卷
中四物理练习卷，涵盖牛顿第二定律与摩擦力、冲量与动量守恒、功与能量守恒、弹性碰撞、抛体运动及斜面拉动，共 12 题，附完整答案与评分要点。全卷数值以 g = 9.81 m/s² 计算，适合中四学生于校内试前作计时练习。
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：力与运动（30 分）
甲部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 1. 一部 2.0 kg 手推车由静止开始，在 3.0 s 内均匀加速至 6.0 m/s。求 (a) 加速度；(b) 作用于手推车的合力。（4 分） | 1. (a) a = v/t = 6.0/3.0 = 2.0 m/s²（2 分）；(b) F = ma = 2.0 × 2.0 = 4.0 N（2 分）。 评分要点：必须写出公式或代入过程；只写答案不给过程最多 1 分。 |
| 2 | 2. 一个 5.0 kg 木箱放在粗糙水平地面上，水平拉力 40 N，摩擦力 15 N。木箱由静止开始移动，求 (a) 加速度；(b) 4.0 s 内移动的距离。（4 分） | 2. (a) 合力 = 40 − 15 = 25 N，a = 25/5.0 = 5.0 m/s²（2 分）；(b) s = ½at² = ½ × 5.0 × 4.0² = 40 m（2 分）。 评分要点：忘记扣除摩擦力全题 0 分。 |
| 3 | 3. 一个 0.50 kg 小球以 8.0 m/s 垂直撞向墙壁，反弹速度为 6.0 m/s，接触时间 0.020 s。求 (a) 小球动量的变化量（大小）；(b) 墙壁对小球的平均作用力。（4 分） | 3. 取反弹方向为正：Δp = m(v − u) = 0.50 × (6.0 − (−8.0)) = 7.0 kg·m/s（2 分）；F = Δp/Δt = 7.0/0.020 = 350 N（2 分）。 评分要点：方向符号错误扣 1 分；只写 70 N 属未计方向，0 分。 |
| 4 | 4. 一个 3.0 kg 物块沿 30° 光滑斜面由高度 1.5 m 处滑下（不计摩擦力）。求 (a) 到达斜面底部的速率；(b) 到达底部时的动能。 | 4. (a) mgh = ½mv² → v = √(2 × 9.81 × 1.5) = 5.4 m/s（2 分，答 5.42 m/s 亦接受）；(b) KE = mgh = 3.0 × 9.81 × 1.5 = 44 J（2 分）。 评分要点：只代公式未计数值扣 1 分。 |
乙部：动量与能量（30 分）
乙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 5. 一个 4.0 kg 物体以 3.0 m/s 在光滑水平面上移动，撞向一个静止的 2.0 kg 物体后两者黏在一起。求 (a) 碰撞后共同速率；(b) 碰撞中损失的动能。 | 5. (a) 动量守恒：4.0 × 3.0 = (4.0 + 2.0)v → v = 2.0 m/s（2 分）；(b) 初动能 = ½ × 4.0 × 3.0² = 18 J，末动能 = ½ × 6.0 × 2.0² = 12 J，损失 6.0 J（2 分）。 |
| 6 | 6. 一个 0.15 kg 小球由 1.8 m 高处自由下落（不计空气阻力）。求 (a) 撞地前瞬时的速率；(b) 下落的时间。 | 6. (a) v = √(2gh) = √(2 × 9.81 × 1.8) = 5.9 m/s（2 分）；(b) t = √(2h/g) = 0.61 s（2 分）。 |
| 7 | 7. 一位 60 kg 的乘客站在升降机内的磅秤上，升降机以 2.0 m/s² 向下加速。求磅秤对乘客的支持力（即磅秤读数对应的力）。 | 7. 取向下为正：mg − N = ma → N = m(g − a) = 60 × (9.81 − 2.0) = 469 N（约 4.7 × 10² N）。 评分要点：必须指出支持力小于重力（乘客感觉变轻）方得满分。 |
| 8 | 8. 一部 1200 kg 汽车以 20 m/s 行驶，刹车后在 40 m 内均匀减速至停止。求 (a) 减速度；(b) 刹车力；(c) 刹车所需时间。 | 8. (a) v² = u² − 2as → a = 20²/(2 × 40) = 5.0 m/s²（2 分）；(b) F = ma = 1200 × 5.0 = 6000 N（2 分）；(c) t = u/a = 20/5.0 = 4.0 s（1 分，或用 s = ½(u + v)t）。 |
丙部：综合应用（40 分）
丙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 9. 一个 2.0 kg 物体以 5.0 m/s 与一个静止的 3.0 kg 物体发生一维弹性碰撞。求碰撞后两物体的速度，并以动量及动能验算。 | 9. 设 2.0 kg 物体初速 5.0 m/s 为正：v₁ = (m₁ − m₂)u₁/(m₁ + m₂) = (2.0 − 3.0) × 5.0/5.0 = −1.0 m/s（3 分）；v₂ = 2m₁u₁/(m₁ + m₂) = 2 × 2.0 × 5.0/5.0 = 4.0 m/s（3 分）。验算：动量 2.0 × (−1.0) + 3.0 × 4.0 = 10 = 2.0 × 5.0；动能 1.0 + 24 = 25 = ½ × 2.0 × 5.0²（2 分）。 |
| 10 | 10. 一个小球以 12 m/s 水平抛出，离地高度 20 m（不计空气阻力）。求 (a) 落地时间；(b) 水平射程；(c) 落地时速率。 | 10. (a) t = √(2h/g) = √(40/9.81) = 2.0 s（2 分）；(b) 射程 = 12 × 2.0 = 24 m（2 分）；(c) vy = gt = 19.6 m/s，v = √(12² + 19.6²) = 23 m/s（2 分）。 |
| 11 | 11. 两个质量分别为 3.0 kg 及 2.0 kg 的物块以轻绳跨过光滑定滑轮相连（阿特活机）。放开后求 (a) 系统加速度；(b) 绳的张力。 | 11. (a) a = (m₁ − m₂)g/(m₁ + m₂) = (3.0 − 2.0) × 9.81/5.0 = 1.96 m/s²（4 分）；(b) 对 2.0 kg 物块：T − m₂g = m₂a → T = 2.0 × (9.81 + 1.96) = 23.5 N（4 分）。评分要点：用另一物块验算 T = 3.0 × (9.81 − 1.96) = 23.5 N 亦得 3 分。 |
| 12 | 12. 一个 5.0 kg 木箱以 60 N 沿斜面的力，从静止沿 25° 斜面向上拉动 4.0 m，斜面摩擦力为 8.0 N。求 (a) 拉力所作的功；(b) 克服重力所作的功；(c) 合力所作的功；(d) 木箱末速率。 | 12. (a) W = 60 × 4.0 = 240 J（2 分）；(b) Wg = mgh = 5.0 × 9.81 × 4.0 × sin25° = 82.9 J（3 分）；(c) 合力作功 = 240 − 82.9 − 8.0 × 4.0 = 125 J（4 分）；(d) ½mv² = 125 → v = √(2 × 125/5.0) = 7.1 m/s（3 分）。 |
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