IGCSE 物理 0625 Paper 4 練習卷：波、聲音、光與電磁波譜（Extended 理論卷・100 分）

年級：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：物理 0625　｜　時限：60 分鐘　｜　總分：100 分　｜　題數：36

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Paper 4（Extended，結構題）	1 小時 15 分	75	不可用

題目

第 1 題（16 分）　波的基本性質與波速計算

(a) 寫出波長的定義。 （2 分）

(b) 一聲波的頻率為 50 Hz，波長 6.8 m，求波速。 （3 分）

(c) 聲波在空氣中的速率為 340 m/s，頻率 850 Hz，求波長。 （3 分）

(d) 無線電波的速率為 3.0×10⁸ m/s，頻率 1.0×10⁸ Hz，求波長。 （3 分）

(e) 一振動的頻率為 50 Hz，求其週期。 （3 分）

(f) 分別舉出橫波與縱波的一個例子。 （2 分）

第 2 題（17 分）　反射、折射與全內反射

(a) 寫出光的反射定律的兩項內容。 （2 分）

(b) 光線以入射角 30° 射到平面鏡上，求入射線與反射線之間的夾角。 （3 分）

(c) 光由空氣以入射角 40° 射入水中（水的折射率 1.33），求折射角，準確至 1 位小數。 （3 分）

(d) 某玻璃的折射率為 1.50，求其臨界角，準確至 1 位小數。 （3 分）

(e) 解釋光纖如何利用全內反射把訊號由一端傳到另一端。 （3 分）

(f) 光在真空中的速率為 3.0×10⁸ m/s，求光在水中的速率（水的折射率 1.33）。 （3 分）

第 3 題（17 分）　聲音、回聲與超聲波測距

(a) 解釋聲音為何不能在真空中傳播。 （2 分）

(b) 一人站在距離牆壁 170 m 處拍手，聲速為 340 m/s，求他聽到回聲的時間。 （3 分）

(c) 船上的儀器向海床發出超聲波，0.040 s 後收到回聲，聲速為 1500 m/s，求該處水深。 （3 分）

(d) 寫出人耳可聽的頻率範圍，並說明超聲波的定義。 （3 分）

(e) 當鳴笛的車輛駛近觀察者時，觀察者聽到的音調有何改變？解釋原因。 （3 分）

(f) 提出兩項在課室內減少噪音的方法。 （3 分）

第 4 題（17 分）　電磁波譜的性質與應用

(a) 把下列電磁波按頻率由低至高排列：X 射線、紅外線、無線電波、紫外線、可見光。 （2 分）

(b) 某可見光的頻率為 6.0×10¹⁴ Hz，求其波長，並以 nm 表示。 （3 分）

(c) 微波爐的頻率為 2.45×10⁹ Hz，求其波長，以 cm 表示，準確至 1 位小數。 （3 分）

(d) 分別說明紫外線對人體的一項益處與一項害處。 （3 分）

(e) 寫出紅外線的兩項日常應用。 （3 分）

(f) 說明 X 射線可用於醫學影像的原因，並提出一項安全措施。 （3 分）

第 5 題（17 分）　透鏡與成像

(a) 說明凸透鏡如何使一束平行光線會聚。 （2 分）

(b) 凸透鏡的焦距為 10 cm，物體放在距透鏡 30 cm 處，求像距。 （3 分）

(c) 承上題，求放大率。 （3 分）

(d) 把同一物體放在距透鏡 6 cm 處，寫出成像的三項性質。 （3 分）

(e) 解釋凹透鏡如何矯正近視眼。 （3 分）

(f) 照相機鏡頭的焦距為 12 cm，物體距鏡頭 20 cm，求放大率。 （3 分）

第 6 題（16 分）　波的能量、功率與應用

(a) 同一波的振幅加倍時，其能量如何改變？解釋原因。 （3 分）

(b) 某地太陽輻射的強度為 800 W/m²，太陽能板面積 2.0 m²、效率 20%，求輸出功率。 （3 分）

(c) 觀察者與點光源的距離加倍時，他接收到的光強度如何改變？解釋原因。 （3 分）

(d) 一部功率 2000 W 的電器連續使用 1.5 小時，耗電多少 kWh？ （3 分）

(e) 說明數碼訊號相比模擬訊號的一項優點。 （2 分）

(f) 寫出以光纖通訊取代銅線通訊的兩項優點。 （2 分）

答案及評分準則

第 1 題　波的基本性質與波速計算

(a) 相鄰兩個同相點（例如兩個相鄰波峰）之間的距離。 ［2 分］

(b) v = f × λ = 50 × 6.8 = 340 m/s（1 分公式、1 分相乘、1 分單位）。 ［3 分］

(c) λ = v ÷ f = 340 ÷ 850 = 0.40 m（1 分公式、1 分計算、1 分單位）。 ［3 分］

(d) λ = 3.0×10⁸ ÷ 1.0×10⁸ = 3.0 m。 ［3 分］

(e) T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50 = 0.020 s（1 分公式、1 分數值、1 分單位）。 ［3 分］

(f) 橫波：光波（或水波）；縱波：聲波。 ［2 分］

第 2 題　反射、折射與全內反射

(a) 入射角等於反射角；入射線、反射線與法線在同一平面。 ［2 分］

(b) 反射角 = 30°；180° − 30° − 30° = 120°（1 分反射角、1 分幾何、1 分答案）。 ［3 分］

(c) sin r = sin 40° ÷ 1.33 = 0.643 ÷ 1.33 = 0.483；r = 28.9°（1 分公式、1 分正弦值、1 分角度）。 ［3 分］

(d) sin c = 1 ÷ 1.50 = 0.667；c = 41.8°。 ［3 分］

(e) 光在纖芯以大于臨界角的角度射向纖芯與包層的界面（1）；在界面發生全內反射（1）；光沿纖芯反覆反射前進，能量極少流失（1）。 ［3 分］

(f) v = 3.0×10⁸ ÷ 1.33 = 2.26×10⁸ m/s（1 分公式、1 分數值、1 分次方與單位）。 ［3 分］

第 3 題　聲音、回聲與超聲波測距

(a) 聲音是縱波，靠介質粒子振動傳遞能量；真空沒有粒子，故不能傳播。 ［2 分］

(b) 聲波往返距離 2 × 170 = 340 m；t = 340 ÷ 340 = 1.0 s（1 分往返回、1 分計算、1 分單位）。 ［3 分］

(c) 總距離 1500 × 0.040 = 60 m；水深 60 ÷ 2 = 30 m（1 分相乘、1 分除以二、1 分單位）。 ［3 分］

(d) 20 Hz 至 20 000 Hz；頻率高於 20 000 Hz 的聲波稱為超聲波。 ［3 分］

(e) 音調升高（1）；波源前移使到達觀察者的波長縮短（1），故頻率增加、音調升高（1）。 ［3 分］

(f) 在牆壁及天花板加裝吸音材料或隔音板（1.5）；關閉門窗、限制音量或佩戴耳塞（1.5）。 ［3 分］

第 4 題　電磁波譜的性質與應用

(a) 無線電波 → 紅外線 → 可見光 → 紫外線 → X 射線。 ［2 分］

(b) λ = 3.0×10⁸ ÷ 6.0×10¹⁴ = 5.0×10⁻⁷ m = 500 nm（1 分公式、1 分米值、1 分換算 nm）。 ［3 分］

(c) λ = 3.0×10⁸ ÷ 2.45×10⁹ = 0.122 m = 12.2 cm。 ［3 分］

(d) 益處：幫助皮膚合成維生素 D（1.5）；害處：曬傷、皮膚提早老化，過量照射增加皮膚癌風險（1.5）。 ［3 分］

(e) 電視或冷氣的遙控器（1.5）；熱成像儀、夜視儀或測溫槍（1.5）。 ［3 分］

(f) X 射線能穿透軟組織，但被骨骼等密度較高的組織吸收，故可形成影像（1.5）；操作人員穿鉛衣屏蔽、只在必要時照射並縮短曝露時間（1.5）。 ［3 分］

第 5 題　透鏡與成像

(a) 平行光線經凸透鏡兩面折射後向內偏折，會聚於主軸上的主焦點。 ［2 分］

(b) 1/f = 1/u + 1/v → 1/v = 1/10 − 1/30 = 1/15；v = 15 cm（1 分公式、1 分代入、1 分答案）。 ［3 分］

(c) m = v ÷ u = 15 ÷ 30 = 0.50（影像縮小、倒立、實像）。 ［3 分］

(d) 1/v = 1/10 − 1/6 = −1/15，v = −15 cm；像是虛像、正立、放大（放大率 2.5）。 ［3 分］

(e) 近視眼的平行光會聚於視網膜之前（1）；凹透鏡先把光線發散（1），使光線稍後才在視網膜上會聚成像（1）。 ［3 分］

(f) 1/v = 1/12 − 1/20 = 2/60，v = 30 cm；m = 30 ÷ 20 = 1.5（1 分像距、1 分公式、1 分答案）。 ［3 分］

第 6 題　波的能量、功率與應用

(a) 能量變為原來的 4 倍（1）；波的強度與振幅的平方成正比（2）。 ［3 分］

(b) 輸入功率 800 × 2.0 = 1600 W；輸出 1600 × 0.20 = 320 W（1 分輸入、1 分效率、1 分單位）。 ［3 分］

(c) 強度變為原來的四分之一（1）；同樣的能量分散在 4 倍的面積上（2）。 ［3 分］

(d) 2000 W = 2.0 kW；2.0 × 1.5 = 3.0 kWh（1 分換算、1 分相乘、1 分單位）。 ［3 分］

(e) 數碼訊號抗干擾能力較強，可準確還原及壓縮，長距離傳送失真較少。 ［2 分］

(f) 頻寬大、傳輸速度快；訊號衰減少，且不受電磁干擾。 ［2 分］

下載

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