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中四物理 熱傳遞三機制練習三（挑戰）：十題多步與能量計算
中四物理 熱傳遞三機制練習三（挑戰）：十題多步與能量計算
十題把傳導功率、比熱容量與電費串成多步計算，並要求逐層拆解保溫瓶。
直接答案 第 01 至 03 題練能量、比熱容量與電費，第 04 至 06 題練時間、節能百分比與保溫厚度，第 07 至 09 題練三機制分工與保溫瓶四層，建議 25 分鐘。
01 本卷資料（做完才看答案）
| 項目 | 內容 |
|---|---|
| 題數 | 10 |
| 建議時間 | 25 |
| 難度分佈 | 基礎 3 · 進階 3 · 挑戰 3 · 錯題重練 1 |
| 對應章節 | 所屬章節：中四物理 熱傳遞三機制 |
| 適用年級 | 中四 |
02 題目（10 題）
- 基礎一塊板以 200 W 的功率持續傳熱 30 分鐘，求傳過的總能量。
- 基礎把 1 kg 水加熱升溫 20 K，需多少能量？（c = 4 200 J/(kg·K)）
- 基礎1.5 kW 的電暖爐連續開 2 小時，耗電多少 kWh？若每 kWh 電費 3.6 元，電費多少？
- 進階用 200 W 的加熱器加熱 1 kg 水，由 20 °C 升至 40 °C，需時多少秒？
- 進階雙層玻璃傳導 51.3 W，單層玻璃 4 000 W，雙層比單層減少百分之幾？
- 進階保溫層 k = 0.04 W/(m·K)，面積 10 m²，溫差 20 K，要求傳導功率不高於 100 W，保溫層最少要多厚？
- 挑戰同為 5 mm 厚、同面積與溫差，空氣的傳導功率是玻璃的百分之幾？
- 挑戰金屬匙插入熱水，匙身、水面、以及離水面較遠的手，分別靠哪種機制得到熱？
- 挑戰真空保溫瓶的真空層、鍍銀內膽、膠塞與外殼，各主要擋住哪一種傳遞？
- 錯題重練200 W 的傳導持續 2 分鐘，有學生答 200 J。正確的總能量是多少？
03 答案與一句解說
| 題號 | 答案 | 一句解說 |
|---|---|---|
| 1 | 360 000 J | Q = (Q/t) × t = 200 × 1 800 = 360 000 J，時間要用秒。 |
| 2 | 84 000 J | E = mcΔT = 1 × 4 200 × 20 = 84 000 J，比熱容量公式與傳導公式不要混。 |
| 3 | 3 kWh；10.8 元 | E = Pt = 1.5 × 2 = 3 kWh，乘以每度 3.6 元得 10.8 元；kW 配小時才得 kWh。 |
| 4 | 420 s（7 分鐘） | 所需能量 84 000 J，時間 = 84 000 ÷ 200 = 420 s，即 7 分鐘。 |
| 5 | 約 98.7% | 減少比例 = (4 000 − 51.3) ÷ 4 000 × 100% ≈ 98.7%，主要是空氣層的熱阻。 |
| 6 | 0.08 m（8 cm） | L = kAΔT ÷ (Q/t) = 0.04 × 10 × 20 ÷ 100 = 0.08 m，厚度越大功率越小。 |
| 7 | 約 2.6%，即少 97.4% | 功率與 k 成正比，0.026 ÷ 1.0 = 2.6%，所以空氣層幾乎不傳熱。 |
| 8 | 匙身靠傳導；水面靠對流；離遠的手感到熱靠輻射 | 匙是固體靠粒子碰撞傳導，水靠流動對流，手與水面無接觸仍感到熱，只能是輻射。 |
| 9 | 真空擋傳導與對流；鍍銀擋輻射；膠塞減少傳導與對流；外殼保護兼擋部分輻射 | 四層要逐層配對，答“真空擋傳導”只寫一半，要補“真空內無粒子，對流亦不可能”。 |
| 10 | 24 000 J | Q = 200 × 120 = 24 000 J，瓦特已是每秒焦耳，忘記乘時間就會少算 120 倍。 |
04 做完之後怎樣跟進
- 對完答案，只重做錯的那幾題，並在錯題旁寫出錯在哪一步（公式、單位還是抄錯數）。
- 同一題隔兩日再做一次；兩次都對才可以移到下一份練習。
- 家長只需看答案欄與解說欄，不必逐題講解。
本卷題目與答案由 TutorZone 團隊原創編寫，並非任何學校、出版社或考試局的試題；數值與答案均以程式核算。