IGCSE 物理 0625 Paper 6 實驗技能練習卷（Alternative to Practical・40 分）

年級：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：物理 0625　｜　時限：60 分鐘　｜　總分：40 分　｜　部分：26

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Paper	時間	分數	比重
Paper 6（Alternative to Practical）	1 小時	40	20%

題目

第 1 題（9 分）　單擺：量度重力加速度

(a) 描述如何用單擺與秒錶準確量度單擺的週期（包括量度次數與平均值的處理）。 （2 分）

(b) 計時時應在擺錘經過哪一個位置開錶及停錶？解釋原因。 （1 分）

(c) 擺長 0.800 m，20 次完整擺動需時 35.6 s。求週期 T（2 位小數）及由 T = 2π√(L/g) 求 g（3 位有效數字）。 （2 分）

(d) 若改用五個不同擺長重複實驗，應以哪兩個量作圖？如何由圖線求 g？ （2 分）

(e) 若計時的反應誤差為 ±0.2 s，求本實驗（35.6 s）計時的百分誤差（2 位有效數字）。 （1 分）

(f) 若只量度 10 次擺動而非 20 次，對百分誤差有何影響？ （1 分）

第 2 題（8 分）　燈泡的電流－電壓特性

(a) 在電路中，安培計、伏特計與可變電阻應分別如何接駁？ （2 分）

(b) 每次讀數之間應採取甚麼措施？為甚麼？ （2 分）

(c) 當電壓 3.0 V 時電流 0.25 A；電壓 6.0 V 時電流 0.40 A。分別求燈泡在此兩個電壓下的電阻。 （2 分）

(d) 解釋為何燈泡電阻隨電壓上升。 （1 分）

(e) 該燈泡的 I–V 圖線應為直線還是曲線？說明形狀。 （1 分）

第 3 題（7 分）　不規則固體的密度

(a) 列出量度該固體密度所需的兩件儀器。 （1 分）

(b) 固體質量 84.0 g；量筒內水由 50.0 cm³ 升至 62.0 cm³。求固體體積，並說明為何要輕放固體入水。 （2 分）

(c) 求該固體的密度，以 g/cm³ 及 kg/m³ 表示。 （2 分）

(d) 量筒最小刻度為 0.5 cm³。求體積讀數的最大百分誤差（2 位有效數字）。 （1 分）

(e) 提出一項減少上述誤差的方法。 （1 分）

第 4 題（8 分）　玻璃磚的折射

(a) 描述如何追蹤一條光線穿過玻璃磚並量度入射角與折射角。 （2 分）

(b) 兩組讀數：入射角 30° 時折射角 19°；入射角 50° 時折射角 31°。分別求 sin i ÷ sin r（2 位小數）。 （2 分）

(c) 求兩組結果的平均折射率，並由 sin c = 1/n 求臨界角（1 位小數）。 （2 分）

(d) 為何要用光線箱的窄縫，並在較暗的環境下做實驗？ （1 分）

(e) 列出本實驗一項主要誤差來源。 （1 分）

第 5 題（8 分）　水的比熱容量

(a) 描述用電加熱法量度水的比熱容量的步驟（需說明要量度的四個量）。 （2 分）

(b) 為何要把盛水的容器保溫（加隔熱層或加蓋）？ （1 分）

(c) 水 0.500 kg，加熱器 12.0 V、2.0 A 通電 300 s，水溫上升 3.4 °C。求加熱器提供的能量及水的比熱容量（2 位有效數字）。 （2 分）

(d) 實際上必有少量熱量散失。這會令算出的 c 偏大還是偏小？解釋。 （1 分）

(e) 提出兩項改善方法以提高準確度。 （2 分）

答案及評分準則

第 1 題　單擺：量度重力加速度

(a) 量度擺長兩次並取平均；讓擺小幅（約 5°）擺動；用秒錶量度 20 次完整擺動的時間，除以 20 得一個週期；重複三次並取平均（每項 1 分，最高 2 分）。 ［2 分］

(b) 在擺錘經過平衡（最低）位置時開停錶，因為該處速度最大、通過時間最短，計時誤差最小。 ［1 分］

(c) T = 35.6 ÷ 20 = 1.78 s（1 分）；g = 4π²L ÷ T² = 4π²×0.800 ÷ 1.78² = 9.97 m/s²（1 分）。 ［2 分］

(d) 以 T² 為縱軸、L 為橫軸作圖（1 分）；圖線為過原點的直線，斜率 = 4π²/g，故 g = 4π² ÷ 斜率（1 分）。 ［2 分］

(e) 0.2 ÷ 35.6 × 100% = 0.56%。 ［1 分］

(f) 計時時間減半，同一 ±0.2 s 的反應誤差所佔比例加倍，百分誤差約增至 1.12%。 ［1 分］

第 2 題　燈泡的電流－電壓特性

(a) 安培計與燈泡串聯；伏特計與燈泡並聯；可變電阻串聯於主電路以改變燈泡兩端電壓（每項 1 分，最高 2 分）。 ［2 分］

(b) 每次讀數後把開關打開（切斷電流）或把電壓調回零，讓燈絲冷卻；否則燈絲溫度累積上升，電阻隨之改變，所得曲線不準確（每點 1 分）。 ［2 分］

(c) R = V/I：3.0 ÷ 0.25 = 12.00 Ω（1 分）；6.0 ÷ 0.40 = 15.00 Ω（1 分）。 ［2 分］

(d) 電流增大令燈絲溫度上升，金屬晶格離子振動加劇，自由電子碰撞更頻密，故電阻增大（溫度越高電阻越大）。 ［1 分］

(e) 曲線：由原點開始，隨電壓增大而向上彎並漸趨平緩（斜率遞減）。 ［1 分］

第 3 題　不規則固體的密度

(a) 電子天平（量度質量）及量筒（或排水法裝置，量度體積）。 ［1 分］

(b) 體積 = 62.0 − 50.0 = 12.00 cm³（1 分）；輕放以免水花濺出（或避免氣泡附著），否則體積讀數偏大（1 分）。 ［2 分］

(c) ρ = 84.0 ÷ 12.00 = 7.00 g/cm³（1 分）；= 7.00 × 1000 = 7000 kg/m³（1 分）。 ［2 分］

(d) 0.5 ÷ 12.00 × 100% = 4.2%（2 位有效數字即 4.2%）。 ［1 分］

(e) 改用較窄的量筒（或排水法／多放幾顆同類固體以增大總體積），令刻度誤差所佔比例減小。 ［1 分］

第 4 題　玻璃磚的折射

(a) 把玻璃磚放在紙上描出其輪廓；用光線箱以一束窄光射向玻璃磚一面，在入射線與出射線上各標兩點並連線；移除玻璃磚後畫出法線，用量角器量度入射角與折射角（每項 1 分，最高 2 分）。 ［2 分］

(b) sin 30° ÷ sin 19° = 1.54（1 分）；sin 50° ÷ sin 31° = 1.49（1 分）。 ［2 分］

(c) n = (1.54 + 1.49) ÷ 2 = 1.51（1 分）；sin c = 1 ÷ 1.51 = 0.662，c = 41.4°（1 分）。 ［2 分］

(d) 窄縫產生細而清晰的光線，暗室令光線在紙上更易看見，兩者都減低標點與量角的誤差。 ［1 分］

(e) 量角器只可讀到 ±1°，而玻璃磚邊緣與描線不完全重合（或鉛筆線太粗），令角度讀數有誤差。 ［1 分］

第 5 題　水的比熱容量

(a) 量度水的質量 m、加熱器的電壓 V 與電流 I、通電時間 t，以及水的溫度升幅 Δθ；能量由 E = VIt 求得（每項 0.5 分，最高 2 分）。 ［2 分］

(b) 減少熱量散失到周圍環境，使量得的水溫升幅接近加熱器實際提供的能量。 ［1 分］

(c) E = VIt = 12.0 × 2.0 × 300 = 7200 J（1 分）；c = E ÷ (mΔθ) = 7200 ÷ (0.500 × 3.4) = 4235 J/(kg °C) ≈ 4.2 × 10³ J/(kg °C)（1 分）。 ［2 分］

(d) 偏大：熱量散失令實際溫度升幅 Δθ 偏小，而 E 仍用電錶讀數，故 c = E ÷ (mΔθ) 偏大。 ［1 分］

(e) ①用較低功率、較長時間加熱以減低散失比例；②每隔固定時間記錄溫度並作 θ–t 圖，取開始時的斜率計 c（避免整體熱損失）；③加隔熱層及蓋（任兩項，每項 1 分）。 ［2 分］

下載

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