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中四物理練習卷：波、光與熱（100 分）
練習卷 · 中四物理 · 波動、光學與熱學
中四物理練習卷：波、光與熱（100 分）：6 題 26 部分、100 分、75 分鐘。本卷按香港中四物理課程編寫，涵蓋波的性質與波速計算、聲波與回聲測距、光的折射與全內反射、透鏡成像、比熱容量與混合法、潛熱與熱傳遞，附完整答案、評分要點及失分提示。
卷面資料 年級：中四 ｜ 科目：物理 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：26
甲部 波的性質
寫出計算步驟及單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 頻率為 50 Hz 的波，波長為 4 m，求波速。 | 波速 = 頻率 × 波長 = 50 × 4 = 200 m/s |
| 2 | 求該波的週期。 | 週期 = 1 ÷ 頻率 = 1 ÷ 50 = 0.02 s |
| 3 | 該波傳播 60 m 需時多久？ | 時間 = 距離 ÷ 波速 = 60 ÷ 200 = 0.3 s |
| 4 | 若頻率增至 100 Hz 而波速不變，求新的波長。 | 波長 = 波速 ÷ 頻率 = 200 ÷ 100 = 2 m |
乙部 聲波與回聲
聲速取 340 m/s，答案須寫單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 聲音在空氣中的速度為 340 m/s。頻率 170 Hz 的聲波，波長是多少？ | 波長 = 聲速 ÷ 頻率 = 340 ÷ 170 = 2 m |
| 6 | 船發出聲號後 0.6 s 收到海底回聲，求該處水深。 | 水深 = 340 × 0.6 ÷ 2 = 102 m（聲波往返各一次） |
| 7 | 超聲波的頻率範圍是怎樣的？人耳可聽到的頻率範圍又是多少？ | 超聲波頻率高於 20 000 Hz；人耳可聽範圍約 20 Hz 至 20 000 Hz。 |
| 8 | 同一個 170 Hz 聲波傳入水中（聲速 1500 m/s），求其波長（3 位有效數字）。 | 波長 = 1500 ÷ 170 = 8.82 m |
丙部 光的折射與全內反射
真空光速取 3.0 × 10⁸ m/s，角度取 1 位小數。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 某玻璃的折射率為 1.5，求光在該玻璃中的速度。 | 光速 = 3.0 × 10⁸ ÷ 1.5 = 2.0 × 10⁸ m/s |
| 10 | 光由空氣以 45° 入射角射入水中（折射率 1.33），求折射角。 | sin r = sin 45° ÷ 1.33 = 0.532；r = 32.1° |
| 11 | 光線以 30° 入射角射到平面鏡，反射角是多少？入射線與反射線的夾角是多少？ | 反射角 = 30°；夾角 = 180° − 2 × 30° = 120° |
| 12 | 寫出光產生全內反射的兩個條件。 | （1）光由光密介質射向光疏介質；（2）入射角大於臨界角。 |
| 13 | 該玻璃（折射率 1.5）的臨界角是多少？ | sin C = 1 ÷ 1.5 = 0.667；C = 41.8° |
丁部 透鏡成像
以透鏡公式計算，答案須寫正負號及單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 14 | 凸透鏡焦距 10 cm，物體距透鏡 30 cm，求像距。 | 1 ÷ v = 1 ÷ 10 − 1 ÷ 30；v = 15 cm |
| 15 | 求放大率。 | 放大率 = v ÷ u = 15 ÷ 30 = 0.5 |
| 16 | 寫出該像的三項性質。 | 倒立、實像、縮小（放大率小於 1）。 |
| 17 | 若物體移至距透鏡 5 cm 處，求像距、放大率，並說明像的性質。 | 1 ÷ v = 1 ÷ 10 − 1 ÷ 5 = −1 ÷ 10；v = −10 cm（虛像）；放大率 = 10 ÷ 5 = 2；像為正立、放大、虛像。 |
戊部 比熱容量與混合法
水的比熱容量 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹、鋁 900 J kg⁻¹ °C⁻¹，寫出計算步驟。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 18 | 把 0.5 kg 的水由 20 °C 加熱至 60 °C，需要多少能量？ | 能量 = 0.5 × 4200 × (60 − 20) = 84 000 J |
| 19 | 用功率 700 W 的加熱器完成上述加熱，需時多少？ | 時間 = 84 000 ÷ 700 = 120 s |
| 20 | 把 0.2 kg、100 °C 的鋁塊放入 0.5 kg、20 °C 的水中，假設沒有熱量散失，求最終溫度。 | 0.2 × 900 × (100 − θ) = 0.5 × 4200 × (θ − 20)；θ = 60 000 ÷ 2280 = 26.3 °C |
| 21 | 同一個加熱器實際用了 150 s 才完成第十八題的加熱，求加熱效率。 | 效率 = 84 000 ÷ (700 × 150) = 84 000 ÷ 105 000 = 80% |
| 22 | 解釋為何水常用作冷卻劑。 | 水的比熱容量較大，吸收相同能量時升溫較少，可帶走較多熱量。 |
己部 潛熱與熱傳遞
熔解比潛熱 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹、汽化比潛熱 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 23 | 把 0.2 kg 的冰在 0 °C 完全熔解，需要多少能量？ | 能量 = 0.2 × 3.34 × 10⁵ = 66 800 J |
| 24 | 把 0.1 kg、100 °C 的水完全汽化，需要多少能量？ | 能量 = 0.1 × 2.26 × 10⁶ = 226 000 J |
| 25 | 一杯冰水混合物（仍有冰未熔解）置於室溫中，溫度為何能保持 0 °C？ | 吸收的能量用於改變物質狀態（熔解潛熱），溫度保持 0 °C，直至冰全部熔解。 |
| 26 | 冬天時金屬扶手摸落比木扶手凍，但兩者溫度相同，試解釋。 | 金屬導熱較快，從手帶走能量的速率較高，故感覺較凍。 |
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。