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中五物理练习卷：热学、光学与原子物理
练习卷 · 中五物理：热学、光学与原子物理全卷
中五物理全卷练习：比热容量与混合法、比潜热、加热效率与能量守恒、光的折射与临界角、透镜成像、光电效应、能阶跃迁、半衰期与质能等价。12 题、100 分、建议 75 分钟，中英双语，附完整答案与评分要点。
卷面资料 年级：中五（S5） ｜ 科目：物理 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部：热学（第 1–4 题）
甲部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 一杯水的质量为 0.50 kg，由 22.0 °C 加热至 78.0 °C。已知水的比热容量为 4 200 J kg-1 K-1。求水所吸收的热能。 | 温度升幅 = 78.0 – 22.0 = 56.0 K（1 分）；E = mcΔT（2 分）= 0.50 x 4 200 x 56.0（2 分）= 117 600 J ≈ 1.18 x 10^5 J（3 分，含单位）。 |
| 2 | 将 0.200 kg、温度 90.0 °C 的水与 0.300 kg、温度 20.0 °C 的水混合。忽略热损失，求混合后的最终温度。 | 设最终温度为 T：0.200 x 4 200 x (90.0 – T) = 0.300 x 4 200 x (T – 20.0)（3 分）；化简得 18.0 – 0.200T = 0.300T – 6.0（2 分）；24.0 = 0.500T，故 T = 48.0 °C（3 分）。 |
| 3 | 把 0.050 kg、0 °C 的冰完全熔化，然后加热至 20 °C。已知冰的比潜热（熔化）为 3.34 x 10^5 J kg-1，水的比热容量为 4 200 J kg-1 K-1。求整个过程所需的总能量。 | 熔化所需能量 = 0.050 x 3.34 x 10^5 = 16 700 J（4 分）；升温所需能量 = 0.050 x 4 200 x 20 = 4 200 J（3 分）；总能量 = 16 700 + 4 200 = 20 900 J ≈ 2.09 x 10^4 J（2 分）。 |
| 4 | 一个功率 60 W 的加热器浸入 0.30 kg 的水中 300 s，水温上升 12.0 °C。求此加热过程的效率。 | 水吸收的能量 = 0.30 x 4 200 x 12.0 = 15 120 J（4 分）；加热器供应的能量 = 60 x 300 = 18 000 J（3 分）；效率 = 15 120 / 18 000 x 100% = 84.0%（2 分）。 |
乙部：光学（第 5–8 题）
乙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 光线由空气射入折射率为 1.50 的玻璃，入射角为 30.0 °。求折射角。 | 由斯涅尔定律 n = sin i / sin r（2 分）：sin r = sin 30.0 ° / 1.50 = 0.333（3 分）；故 r = 19.5 °（3 分，须小于入射角）。 |
| 6 | 上题所用的玻璃（折射率 1.50）置于空气中。求该玻璃的临界角，并简述入射角大于临界角时会出现什么现象。 | 临界角 C 满足 sin C = 1 / n（3 分）；sin C = 1 / 1.50 = 0.667（2 分）；C = 41.8 °（3 分）。 |
| 7 | 一件高 2.0 cm 的物体放在焦距 10.0 cm 的凸透镜前 15.0 cm 处。求像距、放大率，并描述像的性质。 | 1/v = 1/f – 1/u = 1/10.0 – 1/15.0 = 1/30.0（3 分），故 v = 30.0 cm（2 分）；放大率 m = v/u = 30.0/15.0 = 2.0（2 分）；像高 4.0 cm，倒立、实像（2 分）。 |
| 8 | 频率为 5.0 x 10^14 Hz 的光在真空中传播。求其波长（c = 3.0 x 10^8 m s-1）。 | λ = c / f（2 分）= 3.0 x 10^8 / 5.0 x 10^14（3 分）= 6.0 x 10^-7 m = 600 nm（2 分）。 |
丙部：原子物理（第 9–12 题）
丙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 频率 8.0 x 10^14 Hz 的光照射到功函数为 2.20 eV 的金属表面。已知 h = 6.63 x 10^-34 J s，1 eV = 1.60 x 10^-19 J。求光子能量（以 eV 表示）及光电子的最大动能。 | 光子能量 E = hf = 6.63 x 10^-34 x 8.0 x 10^14 = 5.30 x 10^-19 J（2 分）= 3.32 eV（2 分）；最大动能 = 3.32 – 2.20 = 1.12 eV（3 分）；此值为正，故能产生光电效应（2 分）。 |
| 10 | 氢原子中电子由较高能阶跃迁至较低能阶，两能阶能量差为 3.20 x 10^-19 J。求所放出光子的频率及波长。 | E = hf 得 f = 3.20 x 10^-19 / 6.63 x 10^-34 = 4.83 x 10^14 Hz（4 分）；λ = c / f = 3.0 x 10^8 / 4.83 x 10^14 = 6.21 x 10^-7 m ≈ 621 nm（4 分）。 |
| 11 | 某放射性核素的半衰期为 5.0 日。现有 80 mg 样本。求 10 日后剩余的质量，以及质量降至 10 mg 所需的时间。 | 10 日 = 2 个半衰期，质量 = 80 / 2^2 = 20 mg（4 分）；80 mg 降至 10 mg 需 3 个半衰期，即 3 x 5.0 = 15 日（4 分）。 |
| 12 | 某核反应的质量亏损为 3.0 x 10^-29 kg。求反应所释放的能量（c = 3.0 x 10^8 m s-1）。 | E = mc^2（3 分）= 3.0 x 10^-29 x (3.0 x 10^8)^2（3 分）= 2.7 x 10^-12 J（3 分，含单位）。 |
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