2012 年第九屆國際國中科學奧林匹亞競賽
一一理論試題
國立臺灣師範大學
科學教育中心
物理科試題 伊朗透過波斯灣跟海洋聯接。波斯灣地處西亞，位於伊朗(波斯)和阿拉伯半島之間。 它的面積是 240 ， 000km
'其平均深度 50 m 。波斯灣是僅次於墨西哥灣和赫德遜灣的最大 海灣，蘊含豐富的石油和天然氣資源。人類在波斯灣的航行史可遠溯至很久、很久以前， 但最早的確切證據只到公元前四世紀。在這題中使用g=10m/s2。
Part A)
要把渡斯灣的水溫提升攝氏一度需要多少能量?你可將波斯灣看成是立方體。水的比熱心肌，=4200
J kg-1K-
1
，其密度
wale,
= 1000 kg m-
3 0(1 分)
Part B)
漁業和採珠業是這地區人民的主要收人來源之一。當地人民建造一些小木船，其材料完 全來自於當地的一種木材。若小船高的 0.186 ill 會浸於水中，則木材的密度是多少?為 簡單起見，小船可看成一個挖空的長方體形狀，如下圖所示。船邊和船底的厚度分別是 10 em 和 20em
0 (1 分)、， .I e
7
‘
...1.
Part C)
1-
上述的 B 小題只是理論上的情形。人們使用小船時需要用到它的內部空間，放置科學教育月刊 第 364 期 中華民國 102 年 11 月 若要求船浸入水中的深度，不超過其高度的 80% '船內最多還可以乘載多少潛水員? 假設每個潛水員的質量是 80
kg
0 (1. 5 分)11-
在很熱的夏天中，溫度可以高到
50°C' 而鹽水會強烈地蒸發。若小船浸入水中的
部份最多不超過其高度的 80% '下列哪個敘述是正確的?忽略熱膨脹的效應。商品內 最多可以乘載的潛水員數會 (1)增加 (2) 減少 (3) 保持不變Part D)
潛水員發現海水透過漏洞滲入船內，並在船底鋪滿7 薄薄一層。在把漏洞堵住後，他們 用一個抽水葉浦把水褒出船外。葉浦包含一段均句的塑膠管，其半徑(內徑)為1em
'並 以 3 mls 的速度把水從船邊葉出。問葉浦的輸出功率是多少?(2.5 分)Part E)
在人們發現石油數世紀前，珍珠的開採和貿易曾是波斯灣南岸住民很重要的經濟活動以 及財富來源。除7 白珍珠外，波斯灣中還有粉紅色、黃色、綠色、藍色、棕色、和黑色 的珍珠。 曾有人潛到海底的 m 的深度去採珠。他在這深度所承受的壓力是多少(以 Pascal 衰 示)? (1 分)Part F)
一個 2.0 kW 的葉浦是以太陽能作為能源的。已知把光能轉為電能的效率是 12 %。若 太陽輻射的強度是 1100W/m
2 ， 求此太陽能板的最小面積。(1. 5 分)Part G)
已知聲音(或超聲波)在空氣和水中的速度分別是 340 mls 和 1440 mls 。I
. 計算聲渡在水中(相對於空氣)的折射率。11-
有一艘飛機位於某個海平面上空 lkm 處，向著海底方向發出一束超聲波，並在 7s
後接收到回聲的訊號。估計該處海洋的深度。(1分)化學科試題
分析渡斯灣的水樣品 化學分析可運用在許多工業上，也對化學以外的科學有很大的幫助。例如:他學分析可 以幫助生物學家鑑定並維護某些特定植物生長的水質之特性。 一群生物學家研究鄰近波斯灣的紅樹林，及其水中的化學物質。他們將水樣品送到分析 實驗室，欲測定水中他合物的組成和濃度。在經過各種定性分析後，已知水中含有Cl-,
1-
,
HC0
3-,
HS0
3-,
Fe
2+ 為了測量氯離子和碘離子濃度，取 20.0 mL 的水樣品並加入過量的 AgN03
溶液，得到2.93
g 的沉澱物。另一實驗將過量的Pb(N03
)2 溶液加入 30.0 mL 的水樣品中，得到 4.3g
的沉澱物。假設在兩個實驗中，離子均完全沉澱。 注意:所有計算都必須使用考卷所提供的週期衰中，所列的原子量之精確數值。1)
寫出相關的平衡他學反應式。(2 分)2)
計算樣品中 cr 和 I 的濃度。 (3 分) 接者要測量 HC03
和 HS03
的濃度。將過量的5.0 M 硫酸加到 100 mL 的樣品中，收 集產生的氣體並測量其體積。3)
若要從濃硫酸(重量百分98%，密度=1.83 g/mL)配製 1000 mL 的 5.0M
H2
S04
，需 要多少體積(以 mL 表示)的濃硫酸? (1 分)4)
違反應會放出那些氣體?寫出所有的平衡他學反應式。(1.5 分) 在 298 K 和1.0atm
(1
01325
Pa)下，共收集了 2.5 mL 的氣體。再將氣體混合物通過酸 性漢水溶液。只有一種氣體會溶解。5)
畫出反應放出的兩種氣體分子的路易士結構。標出中心原子的氧他數，並圈出可再 被氧他的氣體分子。(2 分) 當氣體混合物通過淇水溶液後，可收集到2.0 mL 的氣體(在 298K 和1.0 atm) 。理想氣 體常數 R 為 0.0821atm.
L/
mo
l.
K [8.314
J/mol. K] 。不需考慮水蒸氣，並假設氣體均符合 理想氣體。 6) 計算樣品中 HC03
和 HS03
的濃度。 (2 分)為了測量 Fe
2+ 的濃度，取 100 mL 的水樣品，先用適當的試劑除去其它離子，然後用過
科學教育月刊 第 364 期 中華民國 102 年 11 月
Mn04 -
+
Fe
2+
+
H+
•
Mn
2+
+
Fe
3+
+
H
20
7)
平衡此滴定反應式。 (1 分)8)
計算樣品中 Fe2+的濃度。(1.5 分)生物科試題
紅樹林常見於鄰近赤道的熱帶及亞熱帶地區(海岸及潮間帶)。 紅樹林的植物包括喬木及灌木。為了克服如缺氧、高鹽及潮水浸淹等不利的條件，紅樹 林植物需要形態及生理上進行適應。Avicennia marina 是伊朗著名的紅樹林植物，為胎生 (其種子於連接母株時便開始萌芽)。Mangrove
forest 紅樹林 紅樹林在世界上的分佈情形Iran.
d
• ,‘,.,‘;,A 一. 、..
' , PAc.r,
N :在民、
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-Y
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/1 、 je Jr',
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1、，l
根據上文及所附地圖，下列何者為伊朗國內紅樹林的正確分佈情形? (紅樹林以粗曲 線標示) SAUDI ARABIAA)
Caspian
Sea 襄海 SAUDI ARABIA科學教育月刊 第 364 期 中華民國 102 年 II 月
C)
Urmia Lake
奧美亞湖2. 對下列紅樹林植物所遭遇的困難與對應的適應策略，進行正確的配對。(可能會有一 個以上的答案) 遭遇的困難 適應策略
A
潮汐漲退造成的水流 胎生苗B
缺氧 II 減少葉子的表面積C
高鹽度 III 葉子具可排泄鹽分的腺體D
在不利環境中繁短 IV 根在海床中大幅延展E
高溫及蒸散作用 V 呼吸根 VI 減少氣孔的開啟3
紅樹林生態系中的底棲無脊椎動物，在退潮時會曝露於空氣中，在該段期間，其體 內乳酸濃度將會升高。針對下列敘述的正確或錯誤，在答案卷上對應欄位中進行勾 選。 在退潮期間這些無脊椎動物的呼吸作用途徑將由有氧呼吸轉型為厭氧呼吸 1 0.5分
在退潮期間這些無脊椎動物將減慢其代謝作用
10.5 分
4. 圖 1 ， 2 是 3 中分別屬於下列何種葉片的橫切面 (0.5x3=1.5 分) a. 中生植物(適應生長於中等水量)b
水生植物(適應生長於水中)c
旱生植物(適應生長於乾旱環境)日
日
科學教育月刊 第 364 期 中攀民國 102 年 II 月 圖 2 國 3
標示-X. 通氣組織 y. 光合作用組織 Z. 儲水組織 5. 閱讀下文，並於空白字母部分填人正確的用字。 (O.25x8=2 分) 用字需從下表中選擇正確的選項代號日日
日
旱生植物是一種已經適應可以生存在大量缺型且斗的環境中，例如沙漠。旱生植物可 以已經有適應的形狀或形式，或內部功能的適應，因此，可以在長期乾旱環境下減 少水分的散失或儲存水分。植物具有這種形態上的適應，稱為旱生植物。 與其他植物相較，旱生植物有最少的虹品，以減少水份因為 4斗斗.的失水。與其他 植物相較，旱生植物有也-的葉片，一個旱生植物的例子是已-。 水生植物是已經適應水生環境的植物。此種植物需要特殊的適應，最普遍的適應是 擁有且且儲藏組織，水生植物的氣孔位於葉片的血ι表皮 o 一個水生植物的例子是 位μ 。 本文中的字母 答案
a.
au 空氣II
salt 鹽III
water 水IV
light 光b.
height 高度II
mass 質量III
volume 體積IV
surface
area 表面積c.
I
osmosIs
滲透作用II
evaporation 蒸散作用III
diffusion 擴散作用IV
active
transport 主動運輸d.
lighter 較亮II
larger 較大III
darker 較暗IV
smaller 較小e.
cactus 仙人掌II
water
lily 布袋蓮III
rose 玫瑰f.
glycogen 肝醋II
starch
澱粉科學教育月刊 第 364 期 中華民國 102 年 11 月
