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中五物理练习卷：抛体与牛顿定律、圆周运动与引力、功与能、动量、电路、电磁与放射（100 分）
练习卷 · 中五物理 · 计时操练
中五物理练习卷，共六部分二十四题，100 分、60 分钟。内容涵盖水平抛体与落体运动、匀加速直线运动、牛顿第二定律、圆周运动的向心加速度、万有引力与开普勒第三定律、功与功率、重力势能与弹性势能、动量守恒与碰撞、串并联电路、均匀电场、变压器、定容气体定律及放射性半衰期。每题附完整答案、计算步骤与评分要点，适合中五考生作计时操练。
卷面资料 年级：中五 ｜ 科目：物理 ｜ 时限：60 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：24
第一部分：力学与牛顿运动定律（20 分）
四题全部作答，须列出公式与计算步骤。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 一小球以 15 m/s 沿水平方向抛出，离地高度为 20 m。取 g = 10 m/s²，(a) 求小球落地的时间；(b) 求水平射程。 | 答案：(a) 2.0 s；(b) 30 m。垂直方向由 h = ½gt² 得 t = √(2h/g) = 2.0 s，水平方向速度不变，射程 = 15 × 2.0 = 30 m。（评分要点：时间 2 分，射程 2 分，说明 1 分） |
| 2 | 一辆汽车由 8 m/s 均匀加速至 20 m/s，历时 6 s。求 (a) 加速度；(b) 该段时间内的位移。 | 答案：(a) 2.0 m/s²；(b) 84 m。a = (v − u)/t = (20 − 8)/6 = 2.0 m/s²；s = (u + v)t/2 = (8 + 20) × 6 ÷ 2 = 84 m。（评分要点：加速度 3 分，位移 2 分） |
| 3 | 质量 4 kg 的物体静止于水平桌面，受 12 N 的水平拉力，摩擦力为 4 N。(a) 求加速度；(b) 求 3 s 内走过的距离。 | 答案：(a) 2.0 m/s²；(b) 9.0 m。合力 = 12 − 4 = 8 N，a = 净力 ÷ 质量 = 8 ÷ 4 = 2.0 m/s²；静止起动 s = ½at² = ½ × 2.0 × 3² = 9.0 m。（评分要点：合力 2 分，加速度 2 分，位移 1 分） |
| 4 | 石块由静止自由下落，历时 3 s，不计空气阻力。取 g = 10 m/s²，(a) 求落地速度；(b) 求下落距离。 | 答案：(a) 30 m/s；(b) 45 m。v = gt = 10 × 3 = 30 m/s；s = ½gt² = ½ × 10 × 3² = 45 m。（评分要点：速度 2 分，距离 2 分，公式 1 分） |
第二部分：圆周运动与万有引力（16 分）
四题全部作答，答案须附单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 质量 0.5 kg 的物体以 2.0 m/s 沿半径 0.8 m 的圆周作匀速运动。求 (a) 向心加速度；(b) 向心力。 | 答案：(a) 5.0 m/s²；(b) 2.5 N。ac = v²/r = 2.0² ÷ 0.8 = 5.0 m/s²；F = m × ac = 0.5 × 5.0 = 2.5 N。（评分要点：加速度 2 分，向心力 2 分） |
| 6 | 物体沿半径 0.6 m 的圆周运动，周期为 0.5 s。求 (a) 速率；(b) 向心加速度（取 π = 3.14）。 | 答案：(a) 7.54 m/s；(b) 94.7 m/s²。v = 2πr/T = 2 × 3.14 × 0.6 ÷ 0.5 = 7.54 m/s；ac = v²/r = 7.54² ÷ 0.6 = 94.7 m/s²。（评分要点：速率 2 分，加速度 2 分） |
| 7 | 地球质量取 6.0 × 10²⁴ kg，月球质量取 7.0 × 10²² kg，两者中心距离 4.0 × 10⁸ m，引力常数取 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²。求地球对月球的引力。 | 答案：约 1.8 × 10²⁰ N。F = G m₁ m₂ / r² = 6.67 × 10⁻¹¹ × 6.0 × 10²⁴ × 7.0 × 10²² ÷ (4.0 × 10⁸)² = 1.8 × 10²⁰ N。（评分要点：代入 2 分，数量级 1 分，单位 1 分） |
| 8 | 某卫星的圆轨道半径增大为原来的 4 倍。求其周期变为原来的多少倍，并说明依据。 | 答案：8 倍。由开普勒第三定律 T² ∝ r³，故 T ∝ r^1.5，半径乘 4 后周期乘 4^1.5 = 8。（评分要点：比例 2 分，计算 1 分，说明 1 分） |
第三部分：功、能量与功率（16 分）
能量守恒的题目须写出取舍的假设。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 以 200 N 的水平力推动木箱，沿力的方向移动 5.0 m，历时 4.0 s。求 (a) 所作的功；(b) 平均功率。 | 答案：(a) 1000 J；(b) 250 W。W = Fd = 200 × 5.0 = 1000 J；P = W/t = 1000 ÷ 4.0 = 250 W。（评分要点：功 2 分，功率 2 分） |
| 10 | 质量 2.0 kg 的物体由 3.0 m 高的斜面顶滑下，到达底部时速率为 6.0 m/s。取 g = 10 m/s²，求 (a) 重力势能减少量；(b) 底部动能；(c) 克服摩擦损耗的能量。 | 答案：(a) 60.0 J；(b) 36.0 J；(c) 24.0 J。Ep = mgh = 2.0 × 10 × 3.0 = 60.0 J；Ek = ½mv² = ½ × 2.0 × 6.0² = 36.0 J；损耗 = 60.0 − 36.0 = 24.0 J。（评分要点：每项 1 分，说明 1 分） |
| 11 | 起重机在 1.5 s 内把 300 kg 的货物匀速提升 4.0 m。取 g = 10 m/s²，求 (a) 所作的功；(b) 平均功率。 | 答案：(a) 1.2 × 10⁴ J；(b) 8.0 kW。W = mgh = 300 × 10 × 4.0 = 1.2 × 10⁴ J；P = W/t = 1.2 × 10⁴ ÷ 1.5 = 8.0 kW。（评分要点：功 2 分，功率 2 分） |
| 12 | 弹簧的劲度为 2000 N/m，被压缩 0.10 m。求 (a) 弹簧贮存的弹性势能；(b) 释放后质量 0.5 kg 小球的最大速率（不计摩擦）。 | 答案：(a) 10.0 J；(b) 6.32 m/s。E = ½kx² = ½ × 2000 × 0.10² = 10.0 J；½mv² = E 得 v = √(2E/m) = √(2 × 10.0 ÷ 0.5) = 6.32 m/s。（评分要点：能量 2 分，速率 2 分） |
第四部分：动量与碰撞（16 分）
须指明所取的正方向。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 13 | 质量 3.0 kg 的物体以 4.0 m/s 撞向静止的 1.0 kg 物体，碰撞后两者黏在一起。求 (a) 碰后的共同速度；(b) 碰后总动量。 | 答案：(a) 3.0 m/s；(b) 12.0 kg m/s。动量守恒：3.0 × 4.0 = (3.0 + 1.0) × v，v = 3.0 m/s；总动量 = 4.0 × 3.0 = 12.0 kg m/s。（评分要点：速度 3 分，动量 1 分） |
| 14 | 质量 0.15 kg 的球以 20 m/s 垂直撞墙，以 15 m/s 反向弹回，接触时间为 0.020 s。求 (a) 动量变化的大小；(b) 墙对球的平均力。 | 答案：(a) 5.25 kg m/s；(b) 262.5 N。取反弹方向为正，Δp = m(v − (−u)) = 0.15 × (15 + 20) = 5.25 kg m/s；F = Δp/Δt = 5.25 ÷ 0.020 = 262.5 N。（评分要点：动量变化 2 分，平均力 2 分） |
| 15 | 恒力 250 N 作用 0.020 s。求 (a) 冲量；(b) 若作用于静止的 0.50 kg 物体，其获得的速度。 | 答案：(a) 5.0 N s；(b) 10.0 m/s。J = FΔt = 250 × 0.020 = 5.0 N s；J = mv 得 v = 5.0 ÷ 0.50 = 10.0 m/s。（评分要点：冲量 2 分，速度 2 分） |
| 16 | 质量 2.0 kg 的物体以 6.0 m/s 撞向静止的 4.0 kg 物体，碰后第一个物体静止。求 (a) 第二个物体的速度；(b) 碰撞前后总动能，并判断碰撞是否弹性。 | 答案：(a) 3.0 m/s；(b) 碰前 36.0 J，碰后 18.0 J，总动能减少，属非弹性碰撞。动量守恒 2.0 × 6.0 = 4.0 × v 得 v = 3.0 m/s。（评分要点：速度 2 分，动能比较 1 分，判断 1 分） |
第五部分：电场与直流电路（16 分）
须画出或描述电路结构，并写出所用公式。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 17 | 6 Ω 与 3 Ω 的电阻并联后，再与 5 Ω 电阻串联，接上 14 V 电源（内阻不计）。求 (a) 电路的总电阻；(b) 总电流。 | 答案：(a) 7.0 Ω；(b) 2.0 A。并联部分 = (6 × 3)/(6 + 3) = 2.0 Ω，总电阻 = 2.0 + 5.0 = 7.0 Ω；I = V/R = 14 ÷ 7.0 = 2.0 A。（评分要点：并联 2 分，总电阻 1 分，电流 1 分） |
| 18 | 电荷量 2.0 × 10⁻⁶ C 的点电荷置于场强 5.0 × 10³ N/C 的均匀电场中。求 (a) 它所受的电力；(b) 若电荷质量为 2.0 × 10⁻⁴ kg，其加速度。 | 答案：(a) 0.010 N；(b) 50 m/s²。F = qE = 2.0 × 10⁻⁶ × 5.0 × 10³ = 0.010 N；a = F/m = 0.010 ÷ 2.0 × 10⁻⁴ = 50 m/s²。（评分要点：电力 2 分，加速度 2 分） |
| 19 | 某电器接在 12 V 电源上，通过 3.0 A 电流，连续运作 5.0 分钟。求 (a) 电功率；(b) 消耗的电能。 | 答案：(a) 36.0 W；(b) 1.1 × 10⁴ J。P = VI = 12 × 3.0 = 36.0 W；t = 300 s，E = Pt = 36.0 × 300 = 1.1 × 10⁴ J。（评分要点：功率 2 分，电能 2 分） |
| 20 | 20 Ω 的电阻器通过 0.50 A 电流，持续 10 分钟。求 (a) 其功率；(b) 期间产生的热能。 | 答案：(a) 5.0 W；(b) 3000 J。P = I²R = 0.50² × 20 = 5.0 W；E = Pt = 5.0 × 600 = 3000 J。（评分要点：功率 2 分，热能 2 分） |
第六部分：电磁感应、气体与放射（16 分）
四题全部作答，数值答案取适当有效数字。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 21 | 理想变压器的初级线圈有 1200 匝，接上 240 V 交流电；次级线圈有 60 匝。(a) 求次级电压；(b) 若次级电流为 4.0 A，求初级电流。 | 答案：(a) 12.0 V；(b) 0.20 A。Vs/Vp = Ns/Np 得 Vs = 240 × 60 ÷ 1200 = 12.0 V；功率相等 12 × 4.0 = 48.0 W，Ip = 48.0 ÷ 240 = 0.20 A。（评分要点：电压 2 分，电流 2 分） |
| 22 | 密封容器内的气体在 300 K 时压强为 1.0 × 10⁵ Pa。体积不变，加热至 450 K。求 (a) 新的压强；(b) 说明所依据的气体定律。 | 答案：(a) 1.5 × 10⁵ Pa；(b) 压强与温度成正比的定律（定容下 p/T 为常数）。p₂ = p₁ × T₂/T₁ = 1.0 × 10⁵ × 450 ÷ 300 = 1.5 × 10⁵ Pa。（评分要点：压强 3 分，定律 1 分） |
| 23 | 某放射性同位素的半衰期为 8 日。经过 48 日后，(a) 经历了多少个半衰期；(b) 未衰变的原子占原来的多少比例？ | 答案：(a) 6 个半衰期；(b) 原来的 1/64，约 1.6 个百分点。48 ÷ 8 = 6；剩余比例 = (1/2)^6 = 1/64。（评分要点：半衰期数 2 分，比例 2 分） |
| 24 | 200 匝线圈的磁通量在 0.30 s 内由 0.20 Wb 减至 0.05 Wb。求 (a) 感应电动势的大小；(b) 说明采用哪一条定律。 | 答案：(a) 100 V；(b) 法拉第电磁感应定律（配合楞次定律判断方向）。E = N ΔΦ/Δt = 200 × (0.20 − 0.05) ÷ 0.30 = 100 V。（评分要点：公式 2 分，数值 1 分，定律 1 分） |
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