伯裘书院二零一二至二零一三年度第一次统测中六级物理科(建议答案.docVIP

伯裘書院 二零至二零年度 第次統測 中級 物理科 時間：一小時 姓名：_____　　　　　 班別：S.　　　　　 號：　　　 1. 分別以兩種方法把一個「22 V，100 W」的燈泡連接至220 V市電電源，如個案A和個案B所示。已知在兩種情況下，燈泡都在額定電壓下操作。 (a) 試在個案A中，找出下列的物理量： (i) 燈泡的電阻； （2分） (ii) 通過燈泡的電流； （2分） (iii) 在保護性電阻R上損耗的功率； （1分） (iv) 使燈泡發亮的效率。 （1分） (b) 試在個案B中，找出下列的物理量： (i) 在變壓器內的原線圈匝數和副線圈匝數的比； （2分） (ii) 變壓器的效率。已知通過原線圈的電流是0.5 A。 （2分） (c) 試指出 (b) 部分變壓器其中一個功率損耗的來源，以及相應的改善方法。 （2分） 答案： (a) (i) ，燈泡的電阻。 (1M + 1A) (ii) 運用公式，通過燈泡的電流。 (1M + 1A) (iii) 運用公式V = IR，保護性電阻R的電阻值。 運用公式P = I2R，在保護性電阻上損耗的功率= 4.552 ( 43.6 = 900 W。 (1A) (iv) 使燈泡發亮的效率。 (1A) (b) (i) 運用公式，原線圈匝數和副線圈匝數的比 (1M)Ns : Np = 22 : 220 = 1 : 10。 (1A) ---續後頁--- 中級 物理科 第二頁 (ii) 變壓器的效率 (1M+1A) (c) 1. 原線圈和副線圈具有非零的電阻 (1A)。當電流通過它們時，線圈會發熱。我們 可以使用較粗的線圈以減低電阻 (1A)。或 2. 在不斷變動的磁場中，感生電流會在鐵心內產生，從而令線圈及鐵心發熱 (1A)。我們可以使用一層層的軟鐵薄板製成分層的軟鐵心，從而減少渦電流 (1A)。 2. 在一個科學比賽中，一名學生需要進行一個實驗，找出一個正弦交流電電壓的方均根值和峯值。如圖所示，他把發熱元件連接到電源供應，並以5分鐘的時間把0.220 kg的水加熱。 水的初始温度和最後温度分別為25.0°C和55.5°C。發熱元件的操作電阻是12 Ω。水的比熱容量是4200 J kg?1 °C?1。 (a) 求供應至發熱元件的平均功率。指出你所作的假設。 （4分） (b) 求這個正弦交流電輸出電壓的方均根值和峯值。 （4分） (c) 建議兩個改善這個實驗的方法。 （2分） 答案： (a) 水所獲得的能量 (1M) 假設所有從發熱元件供應的能量皆轉移至水中。 (1A) 供應至發熱元件的平均功率 (1M + 1A) ---續後頁--- 中級 物理科 第三頁 (b) 運用公式，正弦交流電輸出電壓的方均根值 (1M + 1A) 運用公式，輸出電壓的峯值 。 (1M + 1A) (c) （任何合理答案） 1. 使用發泡膠杯來減少散失至四周的熱。 (1A) 2. 利用攪拌棒緩慢地攪拌杯內的水。 (1A) 3. 如圖所示，把某放射源置於一個蓋革─彌勒管前。在放射源與蓋革─彌勒管之間，置換了數種物品。下表顯示所錄得的計數率。 試驗 物品 計數率 / 每分鐘次數 第1次 空氣 905 第2次 一張紙 711 第3次 5 cm厚的鋁片 713 第4次 25 mm厚的鉛塊 301 ---續後頁--- 中級 物理科 第四頁 (a) 該放射源有否放出 (i) ( 輻射？ (ii) ( 輻射？ (iii) ( 輻射？ 試扼要解釋每個答案。 （6分） (b) 試解釋為何在第2次試驗與第3次試驗所得的計數率不相同。 （1分） 答案： (a) (i) 有 (1A)。計數率在第二次試驗中顯著下降。因為紙張只能阻隔 ( 輻射，所以計數率下降表示放射源放出 α 輻射 (1A)。 (ii) 沒有 (1A) 。在第二次和第三次試驗中，計數率大致相同。這表示沒有 ( 輻射被吸收。計數率下降是由於吸收了 ( 輻射 (1A)。 (iii) 有 (1A)。在第四次試驗中，計數率比第三次試驗的下降了很多。因為 ( 輻射能夠穿透鋁片，但部分卻會被鉛塊阻隔。由此可見放射源必定放出 ( 輻射 (1A)。 (b) 由於放射衰變是一個隨機過程，因此在兩次試驗中所得的計數率並不一定相同。 (1A) 4. 一名學生測量了某個放射源的放射強度。他在放射源前放置了一支蓋革—彌勒管，記錄計數率隨時間的變化。下表顯示了所得的結果。 時間 / 分鐘 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 計數率 /每分鐘次數 586 382 236 158 117 95 83 77 73 72