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中四物理練習卷：電學（靜電、電流、電阻、電路與電功率）（100 分）
練習卷 · 中四物理 · 電學與電路
中四物理練習卷：6 題 22 部分、100 分、60 分鐘。按香港中四物理課程編寫，涵蓋靜電與電荷守恆、電流與電荷量計算、電阻與歐姆定律、串並聯電路、電功率與電費，以及伏安法實驗與家居用電安全，附完整答案與評分要點。亦涵蓋計算題與實驗分析，適合中四物理科電學單元溫習。
卷面資料 年級：中四 ｜ 科目：物理 ｜ 時限：60 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：22
甲部 靜電與電荷
答案須用完整句子；涉及計算時要寫出算式及單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 以微觀角度解釋摩擦起電的過程，並說明過程中電荷總量為何不變。 | 兩種不同物料摩擦時，一種物料的原子束縛外層電子較弱，電子轉移到另一種物料上，失去電子的帶正電，得到電子的帶負電。整個過程中只是電子轉移，質子沒有移動，所以兩物料的電荷總和保持為零，即電荷守恆。（4 分：電子轉移 2 分；一得一失 1 分；電荷守恆 1 分） |
| 2 | 一個小球帶有 0.0 C 的負電荷。求小球多出的電子數目（基本電荷取 1.6 × 10^-19 C）。 | n ＝ Q ÷ e ＝ 0.0 ÷ 1.6 × 10^-19 ＝ 3.0 個電子。（4 分：公式 1 分；代入 1 分；答案 2 分） |
| 3 | 分別說明導體與絕緣體在靜電現象中的行為，並各舉一例。 | 導體內部有大量自由電子，電荷可以迅速分佈到整個表面，例如銅球、金屬門柄。絕緣體的自由電子極少，電荷只停留在摩擦或接觸的位置，不會流走，例如塑膠尺、玻璃棒。因此絕緣體可以長期保留帶電狀態，導體則要靠絕緣手柄才能保存電荷。（4 分：導體 2 分；絕緣體 2 分，須有例子） |
| 4 | 避雷針安裝在建築物最高處並以粗銅線接地。試說明它如何保護建築物。 | 雷雲在建築物頂部感應出大量電荷，避雷針尖端因電荷集中而電場很強，令空氣游離形成導電通道，把閃電電流經粗銅線安全導入大地，避免電流經過建築結構、引起高熱或火警。銅線電阻低而且截面大，可以承受大電流而不熔化。（4 分：尖端放電／引導閃電 2 分；接地導走電流 1 分；銅線低電阻大截面 1 分） |
乙部 電流與電荷量
基本電荷取 1.6 × 10^-19 C；計算結果須寫單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 定義電流，寫出電流的公式及單位，並說明電流方向與電子流動方向的關聯。 | 電流是單位時間內通過導體某一截面的電荷量，公式 I ＝ Q ÷ t，單位為安培（A），1 A ＝ 1 C/s。電流方向規定為正電荷流動的方向，即由電源正極經外電路流向負極；金屬中實際移動的是電子，電子流動方向與電流方向相反。（4 分：定義 1 分；公式及單位 2 分；方向相反 1 分） |
| 6 | 某電路中電流為 0.5 A，持續 4 分鐘。求通過該截面的電荷量。 | t ＝ 4 分鐘 × 60 ＝ 240 s。Q ＝ I t ＝ 0.5 × 240 ＝ 120 C。（4 分：時間換算 1 分；公式 1 分；答案 1 分；單位 1 分） |
| 7 | 承上題，求該段時間內通過截面的電子數目。 | n ＝ Q ÷ e ＝ 120 ÷ 1.6 × 10^-19 ＝ 7.5 × 10^20 個電子。（4 分：公式 1 分；代入 1 分；答案 1 分；科學記數法 1 分） |
| 8 | 比較直流電與交流電，並指出本港家用市電屬於哪一種。 | 直流電的電流方向固定，電子只向一個方向流動，例如電池供電；交流電的電流方向周期性改變，本港市電頻率為 50 Hz，即每秒改變方向 100 次，電壓約 220 V。家用插座屬於交流電。（4 分：直流 1 分；交流及頻率 2 分；本港市電為交流 1 分） |
丙部 電阻與歐姆定律
計算須列出公式、代入及單位；電阻以歐姆（Ω）表示。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 定義電阻，寫出歐姆定律的公式，並說明電阻的單位。 | 電阻是導體對電流的阻礙程度，數值等於導體兩端的電壓與通過電流之比，即 R ＝ V ÷ I。單位為歐姆（Ω），1 Ω ＝ 1 V/A。在溫度不變時，金屬導體的電阻大致保持不變，故 V 與 I 成正比。（4 分：定義 2 分；公式 1 分；單位 1 分） |
| 10 | 某電阻兩端的電壓為 12 V，通過的電流為 2.5 A。求其電阻。 | R ＝ V ÷ I ＝ 12 ÷ 2.5 ＝ 4.8 Ω。（5 分：公式 1 分；代入 2 分；答案 1 分；單位 1 分） |
| 11 | 把 6 Ω 與 12 Ω 兩個電阻分別串聯及並聯，求各自的等效電阻。 | 串聯：R ＝ 6 ＋ 12 ＝ 18 Ω。並聯：1/R ＝ 1/6 ＋ 1/12，R ＝ (6 × 12) ÷ (6 ＋ 12) ＝ 4 Ω。（4 分：串聯 2 分；並聯 2 分） |
| 12 | 說明金屬導線的電阻與長度、截面積及溫度的關聯，並解釋原因。 | 長度越長，電子沿途與離子碰撞的機會越多，電阻與長度成正比；截面積越大，可供電子通過的通道越多，電阻與截面積成反比；溫度升高時金屬離子振動加劇，碰撞更頻繁，電阻上升。（5 分：長度 2 分；截面積 2 分；溫度 1 分，每項要原因） |
丁部 串聯與並聯電路計算
不計電池內阻及導線電阻；每步要寫單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 13 | 電池電壓 12 V，與 4 Ω 及 8 Ω 兩個電阻串聯。求電路電流及每個電阻兩端的電壓。 | 總電阻 ＝ 4 ＋ 8 ＝ 12 Ω。I ＝ V ÷ R ＝ 12 ÷ 12 ＝ 1 A。V₁ ＝ I R₁ ＝ 1 × 4 ＝ 4 V；V₂ ＝ 1 × 8 ＝ 8 V，兩者相加等於 12 V，與電源電壓相符。（5 分：總電阻 1 分；電流 2 分；兩個電壓 2 分） |
| 14 | 電源電壓 6 V，12 Ω 與 6 Ω 兩個電阻並聯。求等效電阻、總電流及每條支路的電流。 | 等效電阻 ＝ (12 × 6) ÷ (12 ＋ 6) ＝ 4 Ω。總電流 ＝ 6 ÷ 4 ＝ 1.5 A。支路電流：6 ÷ 12 ＝ 0.5 A 及 6 ÷ 6 ＝ 1.0 A，相加等於 1.5 A，符合電流守恆。（5 分：等效電阻 2 分；總電流 1 分；支路電流 2 分） |
| 15 | 某電器接在 12 V 電源上，通過的電流為 1.5 A。求它的電功率。 | P ＝ V I ＝ 12 × 1.5 ＝ 18 W。（4 分：公式 1 分；代入 1 分；答案 1 分；單位 1 分） |
| 16 | 一部功率 2000 W 的電器每天使用 1.5 小時。求每月（30 日）的用電量，並以每度 1.2 元計算電費。 | 每日用電 ＝ 2000 ÷ 1000 × 1.5 ＝ 3.0 度；每月 ＝ 3.0 × 30 ＝ 90.0 度。電費 ＝ 90.0 × 1.2 ＝ 108.0 元。（4 分：kW 換算 1 分；每日用電 1 分；電費 1 分；單位 1 分） |
戊部 實驗：伏安法測量電阻
回答實驗題時要說明儀器接法及誤差來源。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 17 | 描述用伏安法測量電阻的電路接法，並解釋電流表與電壓表為何要這樣接。 | 把待測電阻、電流表、變阻器和電池串聯成主電路，電壓表則並聯接在待測電阻的兩端。電流表內阻很小，串聯才不會明顯改變電路電流，並量得通過電阻的電流；電壓表內阻很大，並聯時只抽取極少電流，量得電阻兩端的電壓。改變變阻器可取得多組讀數，再以 R ＝ V ÷ I 求平均電阻。（6 分：串聯主電路 2 分；電壓表並聯 2 分；兩個內阻解釋 2 分） |
| 18 | 某次實驗中，電壓表讀數為 4.5 V，電流表讀數為 0.30 A。求該電阻的數值。 | R ＝ V ÷ I ＝ 4.5 ÷ 0.30 ＝ 15 Ω。（5 分：公式 1 分；代入 2 分；答案 1 分；單位 1 分） |
| 19 | 指出兩項令量度結果偏離真實值的原因，並各提出改善方法。 | ①電流通過電阻時發熱，溫度上升令金屬電阻增大，讀數偏高；改善：每次通電時間要短，或改用較小電流。②電流表本身有內阻，串聯後使電路總電阻稍增，量得的電壓包含電流表的電壓降；改善：選用內阻極小的電流表。③接線柱或鱷魚夾接觸不良會增加電阻；改善：清潔接點並確保夾緊。（5 分：每項 2 分、改善 1 分，最多 5 分） |
己部 綜合應用：家居用電與安全
家用市電電壓取 220 V；電費以每度 1.2 元計算。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 20 | 一部功率 2000 W 的電器接在 220 V 市電上。求工作電流，並說明應選用 3 A、13 A 還是 30 A 的保險絲，解釋原因。 | I ＝ P ÷ V ＝ 2000 ÷ 220 ＝ 9.1 A。應選 13 A 保險絲：它略高於工作電流，正常使用時不會熔斷，但當電流因短路或漏電而明顯超出時會及時熔斷切斷電路；3 A 太小會經常熔斷，30 A 太大則在過載時不能保護電器。（6 分：電流 2 分；選 13 A 1 分；略高於工作電流 1 分；過載保護 2 分） |
| 21 | 一部 1500 W 的電器每天使用 2.0 小時，連續使用 30 日。求總用電量及電費。 | 功率 ＝ 1500 ÷ 1000 ＝ 1.5 kW。用電量 ＝ 1.5 × 2.0 × 30 ＝ 90 度。電費 ＝ 90 × 1.2 ＝ 108 元。（5 分：kW 換算 1 分；用電量 2 分；電費 2 分） |
| 22 | 說明接地線、金屬外殼與漏電斷路器如何保障使用者安全，並指出濕手接觸電器的危險。 | 金屬外殼接到接地線後與大地同電位，一旦內部電線鬆脫碰殼，電流經地線流走而不經過人體，同時大電流令保險絲或斷路器跳掣。漏電斷路器偵測到流入與流出電流不相等（即有電流經人體或地線漏走）時會在極短時間內切斷電路。濕手令皮膚電阻大幅下降，同樣電壓下人體電流大增，因此更容易觸電，故濕手不可接觸插頭和電器。（5 分：接地線及外殼 2 分；斷路器 2 分；濕手電阻下降 1 分） |
TutorZone 練習卷｜題目與文章為原創，並非任何學校或出版社的教材。