第一次段考高一物理題庫 含詳解

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新民高級中學 物理科 高一 第一次段考題庫卷(詳解) 年 班 座號: 姓名: 一、 單一選擇題 1. ( )科學重視思考,以實驗結果為科學理 論的最終判斷標準,在其中沒有權威 。這說明的是 (A)科學方法 (B) 科學態度 (C)科學精神 (D)科學 觀點。 答案:(B) 解析:科學家的思想深刻,說明清晰,且所有 科學理論必定可以檢驗,只有在通過檢 驗後,該理論才可成立而被接受,也就 是科學工作者需具有不固執己見、不盲 從附和及不妄下判斷的態度。 2. ( )現行時間單位的基準是依照下列哪一 種性質來訂定的? (A)單擺的等時 性 (B)光速的不變性 (C)原子被 激發放出特定頻率光波 (D)星球運 轉的規律性。 答案:(C) 解析:1967 年,以銫原子(133Cs)放出某一 特定頻率光波,所對應週期的 9,192,631,770 倍為 1 秒。 3. ( )獅子山共和國政府於 2002 年 4 月 26 日透露,採礦工人上週發現了一枚重 達 1000 克拉的鑽石,是僅次於非洲 之星的巨型鑽石,已知 1 克拉是 0.2 克,請問這塊鑽石約含有多少個碳原 子?(碳的原子量為 12) (A) 1025 (B) 1026 (C) 1027 (D) 1028 (E ) 1029。 答案:(A) 解析:N= 12 2 . 0 1000 × ×6×10231025(個) 4. ( )下列單位換算哪些正確? (A)紫光 波長 420 奈米=4.2×10-7 公釐 (B) 10 毫微秒=10-8 秒 (C)紅血球細胞 的直徑 0.00005 公尺=5×10-3 公釐 ( D) 25 公里=2.5×107 厘米 (E) 64 百萬電子伏特=6.4×105 電子伏特。 答案:(B) 解析:(A) 420 奈米=420×10-9 米=420×10-9 ×103 公釐=4.2×10-4 公釐 (B) 10 毫微秒=10×10-3 ×10-6 秒=10-8 秒 (C) 0.00005 公尺=5×10-5 公尺=5×10- 5×103 公釐=5×10-2 公釐 (D) 25 公里=25×103 公尺=25×103×102 厘米=2.5×106 厘米 (E) 64 百萬電子伏特=64×106 電子伏 特=6.4×107 電子伏特 5. ( )下列物體尺寸大小,○1 50000 奈米、 ○2 0.04 毫米、○3 1 米、○4 30 微米。 依序由小到大排列為何? (A)○1○2 ○3○4 (B)○1○4○2○3 (C)○2○1○3○4 (D)○4○2○1○3。 答案:(D) 解析:50000 奈米=5×10-5 公尺 0.04 毫米=4×10-5 公尺 1 米=1 公尺 30 微米=3×10-5 公尺 6. ( )下列哪個人最早否定地球為宇宙中心 的學說? (A)哥白尼 (B)克卜勒 (C)伽利略 (D)牛頓 (E)阿基米 德。 答案:(A) 解析:最早人們以地球為宇宙的中心,直到哥 白尼才提出以太陽為中心的宇宙觀。 7. ( )甲:克卜勒歸納行星運行數據資料, 提出三大行星運動定律;乙:密立坎 以著名的油滴實驗證明帶電量的最小 單位為 1.6×10-19 庫侖;丙:馬克士 威綜合電與磁的現象和定律,整合成 完整的電磁學理論;丁:牛頓發現萬 有引力,並提出力學三大運動定律。 根據歷史發展先後順序為 (A)丁丙 乙甲 (B)乙丙丁甲 (C)甲丁丙乙 (D)丙甲丁乙 (E)丁甲乙丙。 答案:(C) 解析:甲:1618 年。 乙:1909 年。

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丙:1864 年。 丁:1687 年。 8. ( )下列哪一個理論可說明物體運動速度 在接近光速時的力學現象? (A)庫 侖平方反比定律 (B)牛頓運動定律 (C)愛因斯坦的狹義相對論 (D)司 乃耳的折射定律。 答案:(C) 解析:愛因斯坦的狹義相對論,指出當物體運 動速度接近光速時,牛頓力學必須大幅 修正,並提出精準的修正內容。 9. ( )有關道耳頓的原子說內容,下列何者 正確? (A)元素皆由原子組成,原 子可再分割 (B)每一種元素的原子 有各自特定的質量 (C)原子由電子 及原子核所組成 (D)原子由元素所 組成 (E)數個夸克可組成一個質子 。 答案:(B) 解析:(A)(C)道耳頓認為原子不可分割,所 以當然不知原子是由電子與原 子核所組成。 (D)元素由原子所組成。 (E)道耳頓的原子說認為原子為組成物 質的最小粒子,並沒有夸克的概念 。 10. ( )愛因斯坦對下列哪個實驗提出解釋, 使得原子的概念廣為科學家接受? (A)黑體輻射 (B)α粒子散射實驗 (C)陰極射線實驗 (D)布朗運動 (E)光電效應實驗。 答案:(D) 解析:愛因斯坦在 1905 年用原子論的觀點成 功地解釋了布朗運動,才使得原子的真 實性廣為物理學家所接受。 11. ( )有關原子的相關科技的敘述,何者錯 誤? (A)利用光學顯微鏡可以看見 原子的影像 (B)目前已具有操縱單 一原子的能力 (C)奈米尺度研究的 發展與原子的操控有密切的關係 ( D)原子科技可促使電腦儲存資料記 憶體的儲存密度提高。 答案:(A) 解析:(A)光學顯微鏡的解析度不足以看見原 子的影像,需用電子顯微鏡或原子 力顯微鏡(AFM)才能看見原子的 影像。 12. ( )如圖為純水在不同壓力與溫度時的狀 態示意圖(未按實際比例)。若將純 水的溫度維持 0℃,壓力自 10 大氣壓 下降,直至 10-3 大氣壓。則在此過程 中,純水的狀態改變情形,下列何者 正確? (A)固態→液態 (B)固態→氣態 (C)液態 →氣態 (D)固態→液態→氣態 (E)液態→ 固態→氣態。 答案:(E) 解析:由題圖可知純水在 0℃、壓力在 1 大氣 壓以上為液態,在 0℃、壓力在 1 大氣 壓與 0.006 大氣壓間為固態,在 0℃、 壓力在 0.006 大氣壓以下則為氣態。將 純水的溫度維持 0℃,壓力自 10 大氣壓 下降,直至 10-3 大氣壓,純水的狀態改 變情形應為液態→固態→氣態。 13. ( )拉塞福由α粒子散射實驗中,發現原 子的質量並非均勻分布,而是集中在 很小的範圍,稱為原子核,並且推算 出原子核的大小約 1 費米;原子的大 小約 1 埃,相當於電子活動的範圍, 若將原子的直徑放大為 101 大樓高度 ,則原子核的大小約相當於 (A)學 校操場 (B)一顆籃球 (C)一顆百 香果 (D)一粒米 (E) 0.1 毫米的 一粒細砂。 答案:(D) 解析:原子直徑大約 10-10 公尺

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原子核直徑大約 10-15 公尺 則 原子核 原子 V V = 15 3 3 10 10 10 ) ( ) ( - - =1015 因為 101 大樓高大約 508 公尺、面積 15138 平方公尺,一粒米半徑大約 0.2 公分,則 米 V V101 3 2 10 2 . 0 15138 508 ) ( × - × 9 6 10 8 10 69 . 7 - × × 1015 14. ( )道耳頓認為原子是物質內部不可再被 分割的最小粒子,但這個觀點被下列 哪一個實驗所推翻? (A)湯姆森的 陰極射線實驗 (B)侖琴發現 X 光 (C)拉塞福的α粒子散射實驗 (D) 愛因斯坦的光電效應。 答案:(A) 解析:1897 年湯姆森由氣體放電實驗發現陰極 射線,不管放電管的電極為何,都會有 相同的負電荷,且質量與電量比固定的 粒子被釋放出來,因此推斷原子內皆有 此種帶負電荷的粒子,稱為電子。此表 示原子應由更基本的粒子所組成。 15. ( )拉塞福以α粒子撞擊金箔的散射實驗 ,驗證了 (A)原子的質量大小 ( B)原子內有正電 (C)原子可以分 割 (D)原子的半徑大小 (E)原子 有核的觀念。 答案:(E) 解析:拉塞福的「α粒子散射」實驗,因只有 少數α粒子做大角度的散射,推論原子 核的存在,無法得知原子核的組成。 16. ( )有關拉塞福原子模型的敘述,下列哪 一項正確? (A)原子質量均勻分布 於整個原子之中 (B)原子核內有質 子與中子 (C)原子的正電荷集中於 原子核內 (D)原子核中質子數與中 子數相等 (E)原子核中的質子與中 子是夸克所構成。 答案:(C) 解析:拉塞福的原子模型只提出原子的質量及 正電荷集中於原子核,並不知原子核是 由質子與中子所阻成。 17. ( )如圖為一拉塞福原子行星模型的示意 圖。其中,原子核部分(以此符號⊕ 表示)帶有 11 個質子,-○ 表示原子 核外的電子。試問下列何者為此粒子 所帶之淨電荷數?(鈉的原子序=11 ) (A)+2 (B)+1 (C) 0 (D)-1。 答案:(B) 解析:題圖中粒子具有 10 個電子,但原子核 帶有 11 個質子。電子具有的電荷為-1 ,而質子則為+1,所以此粒子所帶的 淨電荷數為+1。 18. ( )質子與中子內部有點狀結構的、更緊 密的、微小的粒子存在,這個粒子被 稱為什麼? (A)介子 (B)膠子 (C)夸克 (D)庫克。 答案:(C) 解析:1970 年美國加州的加速器以高速電子撞 擊質子的實驗,發現電子大部分穿透, 但有少數電子會大角度偏轉,類似拉塞 福「α粒子散射」實驗結果,證實質子 內部有點狀結構的、更緊密的、微小的 粒子存在,這個粒子被稱為夸克。 19. ( )下列有關基本粒子的敘述,何者正確 ? (A)基本粒子的質量可以比質子 大 (B)基本粒子可以再分割為更小 的顆粒 (C)電子由夸克組成,不是 基本粒子 (D)質子是基本粒子 ( E)基本粒子都不帶電。 答案:(A) 解析:(B)基本粒子即目前公認沒有更小組成 結構的粒子。 (C)電子為一種基本粒子,不是由夸克 組成。 (D)質子非基本粒子。 (E)基本粒子有帶電的。

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20. ( )下列有關中子的敘述,何者正確? (A)中子繞原子核旋轉 (B)中子的 質量與質子差不多 (C)中子比電子 、質子較早被人類所發現 (D)中子 是決定原子化學性質的主要依據。 答案:(B) 解析:(A)中子位於原子核內,電子才繞原子 核旋轉。 (C)被人類發現的次序為電子、質子、 中子。 (D)質子數是決定原子化學性質的主要 依據。 二、 多重選擇題 1. ( )科學態度的定義為代表科學家進行科 學探討時所持之思考方式以及處事的 心態。下列的思考方式或處事的心態 不是正確的科學態度? (A)好奇心 (B)堅持己見 (C)誠實 (D)延緩 判斷 (E)對實驗結果深信不疑。 答案:(B)(E) 解析:科學態度又稱為「科學的態度」,是指 一個人解決問題、評估資訊表達看法及 下決定時所持有之思考方法和傾向,如 :客觀、虛心、誠實、好奇心、延緩判 斷、批判評鑑與適當懷疑等。 2. ( )下列何者是力的單位? (A)公斤. 公尺∕秒 (B)公斤.公尺∕秒2 ( C)公斤.公尺2 ∕秒 (D)公斤.公 尺2 ∕秒2 (E)牛頓。 答案:(B)(E) 解析:F=ma⇒牛頓=(公斤)×(公尺∕秒2 ) 3. ( )關於物理的發展史,下列敘述何者正 確? (A)牛頓創立行星運動三大定 律,並提出萬有引力定律 (B)焦耳 從實驗中證明熱是一種能量,並計算 出熱功當量 (C)楊氏利用雙狹縫干 涉實驗,證明光的粒子性 (D)馬克 士威組合電和磁的四個關係方程式, 並以理論預測電磁波的存在 (E)普 朗克所提出的量子論與愛因斯坦提出 的相對論構成近代物理的基礎。 答案:(B)(D)(E) 解析:(A)創立行星運動三大定律的是克卜勒 。 (C)楊氏的雙狹縫干涉實驗,證明光具 有波動性而非粒子性。 4. ( )十九世紀,電磁學蓬勃發展,也出現 許多非常有貢獻的科學家。下列有關 科學家及其貢獻,何者正確? (A) 法拉第提出:在通有電流的導線周圍 ,其產生的磁場與電流之間的關係 (B)安培提出:兩帶電質點可互相吸 引或排斥,其力的量值及帶電量與距 離的關係 (C)法拉第提出:電力線 與磁力線解釋電場與磁場的概念 ( D)第一位發現通過電流的導線周圍 會產生磁場的是伏打 (E)馬克士威 提出:一組方程組,構成電磁學的核 心理論。 答案:(C)(E) 解析:(A)應為「安培」。 (B)應為「庫侖」。 (D)應為「厄斯特」。 5. ( )下列有關布朗運動的敘述,哪些正確 ? (A)布朗運動不受溫度影響 ( B)布朗運動是質點受到周圍的分子 撞擊,受力不平衡時所產生的運動 (C)布朗運動的現象討論是證實分子 存在之證據 (D)布朗運動最早是由 愛因斯坦透過顯微鏡觀察所發現的現 象 (E)布朗運動是由小質點本身具 有動能而產生的雜亂運動,不受其他 質點的碰撞影響。 答案:(B)(C) 解析:(A)溫度愈高,布朗運動愈激烈。 (D)應為「布朗」。 (E)布朗運動成因為水分子熱運動碰撞 花粉顆粒。 6. ( )下列關於摩擦起電的說法中,哪些是

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正確的? (A)摩擦起電的過程中, 外力所作的功,一定大於物體所增加 的靜電內能 (B)手持導體摩擦之, 不能使它帶電 (C)兩種不同材料的 電中性絕緣體互相摩擦後,它們必定 同時帶上等量異性電荷 (D)摩擦起 電時,質子從一個物體轉移到了另一 個物體 (E)摩擦起電時,電子從一 個物體轉移到了另一個物體。 答案:(A)(B)(C)(E) 解析:(A)外力作功=散失熱能+靜電內能 (B)因為導體一帶電,即會由手流失。 (C)摩擦起電為電量轉移。 (D)(E)為電子轉移。 7. ( )下列有關陰極射線的敘述,何者正確 ? (A)湯姆森測得陰極射線之荷質 比 (B)陰極射線帶有負電 (C)陰 極射線不能用電場使其偏向 (D)陰 極射線會因陰極金屬板材料改變而得 不同荷質比 (E)此實驗可直接測得 電子電量。 答案:(A)(B) 解析:(C)陰極射線帶有負電,能用電場使其 偏向。 (D)不同金屬板材料所得的陰極射線荷 質比相同。 (E)此實驗只能求得電子的荷質比,測 得電子電量的實驗為密立坎油滴實 驗。 8. ( )下列關於原子構造的敘述,何者正確 ? (A)原子的質量幾乎全部集中在 原子核 (B)原子的質量均勻分布於 整個原子之中 (C)原子內部質子與 中子的數目相等 (D)電中性原子內 質子與電子的數目相等 (E)質子與 電子的質量相等。 答案:(A)(D) 解析:(A)(B)由拉塞福的α粒子散射實驗可 推論原子質量幾乎集中在很小 的區域,即為原子核,非均勻 分布在原子中。 (C)質子與中子數目不一定相同,例如 Na 23 11 有 11 個質子,卻有 12 個中子 。 (E)質子的質量約為電子質量的 1836 倍。 9. ( )下列哪些科學家的發現或貢獻的對應 正確? (A)庫侖:電子 (B)拉塞 福:原子核 (C)查兌克:中子 ( D)湯姆森:質子 (E)費曼:夸克 。 答案:(B)(C) 解析:(A)電子由湯姆森所發現。 (D)質子由拉塞福所發現。 (E)夸克由蓋爾曼所提出。 10. ( )已知某元素Ψ是由原子量分別為 63.00 及 65.00 的兩種穩定同位素組成 ,組成比例為原子量 65.00 的同位素 占 28%,另一原子量 63.00 的同位素 占了 72%,如表所示,下列有關的敘 述哪些選項是正確的? xΨ 65.00 28% yΨ 63.00 72% (A)表中的 x 與 y 為該元素的原子序 (B)表 中的 x 與 y 為該元素的質量數 (C)該元素的 平均原子量為 64.50 (D)若該元素原子核有 29 個質子,則 xΨ原子核中有 36 個中子 (E) 同位素是指中子數相同的元素。 答案:(B)(D) 解析:(A)(B)題表中 x 與 y 為該元素的質量 數。 (C)平均原子量為 65×28%+63×72%= 63.56 (D)中子數=65-29=36(個) (E)同位素是指質子數相同,但中子數 不同的兩元素。 三、 題組 1. 在國際標準單位中,長度單位的定義為光 在真空中行進 299,792,458 分之一秒的距 離為 1 公尺,光每秒約走 30 萬公里,可

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繞地球七圈半,試回答下列的問題 ( )(1)若將地球視為一正球形,則地球 的半徑以數量級表示約為多少公 尺? (A) 1012 (B) 1010 (C ) 107 (D) 104 (E) 102。 ( )(2)在赤道上約可排列多少莫耳的原 子(以數量級表示)? (A) 1012 (B) 106 (C) 10-3 (D) 10-6 (E) 10-9 。 答案:(1)(C);(2)(D) 解析:(1)地球的周長為 5 . 7 10 10 30× 4× 3 (公尺 )=4×107(公尺)=2πR 則地球的半徑 R= π 2 10 4× 7 (m)≒ 6.4×106m) 因 6.4> 10=3.16,故其數量級為 107(公尺)。 (2)原子直徑大約為 10-10 公尺 則赤道上可排 10 23 10 02 . 6 10 7.5 299792458 × × - ≒ 23 10 8 10 02 . 6 10 7.5 10 3 × × × - =0.6×10 -6 (莫耳 ) 2. 如圖表示甲、乙、丙、丁四種物質各 1 克 在 1 大氣壓時體積與溫度的關係,圖中縱 坐標為體積,橫坐標為溫度,試回答下列 問題。 ( )(1)在 300 K 時,哪兩種物質為氣態 ? (A)甲、乙 (B)乙、丙 (C)丙、丁 (D)甲、丙 (E) 乙、丁。 ( )(2)四種物質中,何者可能是水? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D) 丁。 答案:(1)(D);(2)(B) 解析:(1)物質為氣態時,體積會隨溫度作明 顯的變化,故在 300 K 時,甲、丙 兩種物質為氣態。 (2)水在 1 大氣壓下的沸點(液體汽化 成氣體的溫度)為 373 K,應為物 質乙。 3. 西元 1909 年拉塞福設計了一個實驗 :將α粒子通過厚度僅約 1μm 的金箔, 再利用螢光屏觀察α粒子經過金箔散射之 後的結果,此實驗稱為拉塞福α粒子散射 實驗。 實驗結果顯示雖然大部分的α粒子近乎 筆直穿透金箔,但是出乎意料的大約每 8000 個α粒子中,就有一個作大角度的散射,甚 至偶爾反向彈回。拉塞福大為驚訝,把這個 現象比擬為「好像你以 15 吋的砲彈射擊一 張薄紙,結果竟然被紙張反向彈回,擊中你 自己!」試回答以下問題: ( )(1)由於金的延展性最佳,故實驗中 選用金箔做為實驗材料,試問 1 μm 的長度為何? 1μm 的金箔 約有多少層金原子排列其中? (A) 1μm=10-3 m;1μm 的金 箔約有 107 層金原子 (B) 1μm =10-3 m;1μm 的金箔約有 104 層金原子 (C) 1μm=10-6 m ;1μm 的金箔約有 107 層金原子 (D) 1μm=10-6 m;1μm 的金 箔約有 104 層金原子 (E) 1μm =10-9 m;1μm 的金箔約有 10 層金原子。 ( )(2)拉塞福α粒子散射實驗在物理上 的主要貢獻為下列何者? (A)

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確定陰極射線的荷質比 (B)確 定原子核的存在 (C)確定中子 的存在 (D)驗證湯姆森的原子 模型正確 (E)確定愛因斯坦對 於布朗運動的理論分析正確。 ( )(3)若下列各圖表示α質點經過原子 核附近被散射時的軌跡,則哪一 個圖是明顯錯誤的? (A) (B) ( C) (D) ( E) 答案:(1)(D);(2)(B);(3)(D) 解析:(1) 1μm=10-6 m,1  A=10-10 m ⇒ 106 10 10 - - =104(層) 故選項中較合理者為(D)。 (2)拉塞福的主要貢獻為確定原子核的 存在。 (3)考慮α質點與原子核間為排斥的庫 侖力作用,故(A)、(B)、(C)、 (E)等選項為合理的軌跡。 (D)選項中的軌跡為吸引力作用的 結果,故選(D)。 4. 有關以下事件,請回答下列各題: ○1拉塞福的α粒子散射金箔實驗;○2道耳頓 的原子說;○3湯姆森的陰極射線實驗;○4查 兌克以α粒子撞擊鈹原子核;○5拉塞福以α 粒子撞擊氮原子核。 ( )(1)上列事件發生的順序應為 (A )○1○2○3○4○5 (B)○2○1○3○4○5 (C)○2○3○1○4○5 (D)○2○3○1○5 ○4。 ( )(2)電子的質量是經由兩個實驗結合 計算所得,請問除了有密立坎的 油滴實驗外,還有何項實驗? (A)○1 (B)○2 (C)○3 (D )○4。 ( )(3)有關第 ○1事件之相關敘述,何者 正確? (A)原子的空間大部分 被原子核占據 (B)α粒子的來 源是由 Ra 放射得來的,相當於 氫原子核 (C)之所以選用金做 實驗是因為這樣才能顯現出這實 驗的價值 (D)原子是有核的且 帶正電荷。 答案:(1)(D);(2)(C);(3)(D) 解析:(2)湯姆森的荷質比和密立坎的油滴實 驗,可決定出電子的質量。 (3)(A)原子大部分空間為電子活動的 區域。 (B)α粒子相當於氦原子核。 (C)因金的延展性最好,可以做出 厚度較薄的金屬片。 四、 填充題 1. 近代物理學的兩大基礎是普朗克的量子論 與愛因斯坦的【 】。 答案:相對論 解析:1900 年普朗克提出震撼物理界的新觀念 「量子論」,開啟近代物理的發展;而 1905 年愛因斯坦提出狹義相對論,這兩 者構成我們今日所說的近代物理。 五、 素養題 1. ( )如圖為一水庫與兩座山的鉛直截面 示意圖,底部的長方形凹槽代表水庫,而 兩側的等腰三角形則代表山。為了估計山 區豪雨對水庫水位的影響,假設沿垂直於 紙面的方向延伸時,水庫與兩山的鉛直截 面都不變,因此水庫兩側的山坡可視為斜 傾角θ為 45°的平面斜坡。若山區降雨量 為 400 公釐,山高 H 為 500 公尺,水庫寬 度 W 為 100 公尺,且下降水庫兩側山坡 的雨水全部流入並蓄積於水庫中,則水庫 的水位會因而增高多少公尺? (A) 2 (B) 4 (C)4 2 (D) 20 (E) 40。 答案:(B)

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解析:題意為兩側山坡的雨水流入水庫,水庫 因而增加的水位(不包含直接降入水庫 中) 設鉛直截面長 ,上升水位 h 2H×0.4=Wh h= W H 8 . 0 100 500 8 . 0 × 4(公尺) 2. 在 1889 年之前,科學家曾將 1 公升純水 在密度為最大時的質量定義為 1 公斤。已 知純水的密度隨溫度變化情形如圖所示, 試根據以上敘述及圖回答下列問題: ( )(1) 1 公升等於多少立方公尺? ( A) 1 (B) 103 (C) 10-3 ( D) 10-6 (E) 10-9。 ( )(2)在圖中所示範圍,純水密度的最 大值為多少公斤∕立方公尺? (A) 1 (B) 10 (C) 100 (D ) 1000 (E) 10000。 ( )(3)科學家對一公斤的定義,在何種 溫度時成立? (A) 0 ℃ (B) 4 ℃ (C) 8 ℃ (D) 15 ℃ ( E) 20 ℃。 ( )(4)下列關於純水的敘述,何者正確 ? (A)純水隨著溫度升高,體 積變大 (B)純水隨著溫度升高 ,密度變大 (C)水凝固變成冰 ,密度變大 (D)水凝固變成冰 ,體積變小 (E) 4℃ 的純水體 積最小。 答案:(1)(C);(2)(D);(3)(B);(4 )(E) 解析:(1) 1 公升=1000 立方公分=1000×10- 6 立方公尺=10-3 立方公尺 (2) 1 克∕立方公分= 6 3 10 10 - - 公斤∕立方 公尺=1000 公斤∕立方公尺 (3)由題圖可知 4℃ 時密度最大,符合 定義。 (4)由題圖可知,純水在 4℃ 時密度最 大,體積最小。 3. ( )取室溫 20℃時為固體狀態的某物質 若干克,置於一容器中,在定壓下以穩定 熱源加熱。加熱過程中,相同時間間隔做 一次測量,所測得此物質的溫度與體積的 關係如圖所示,加熱結束時此物質為氣態 。設加熱過程中,熱源所供應的熱量全部 被此物質吸收。下列敘述,何者正確? (A)熔點為 20℃ (B)沸點為 100℃ (C)汽化熱比融化熱小 (D)氣體的 比熱比固體大 (E)若外界壓力升高 後,則物質的沸點將會降低。 答案:(C) 解析:(A)(B)熔點為 40℃,沸點為 80℃。 (C)融化過程歷經時間大於汽化過程, 表示汽化熱比融化熱小。 (D)上升相同的溫度、氣體所需的時間 比固體小,表示氣體的比熱較固體 小。 (E)外界壓力升高,沸點應會升高。 4. 以往石墨烯被認為是一種假設性的結 構,無法單獨存在,直到 2004 年,英國 曼徹斯特大學物理學家安德烈-蓋姆和康斯 坦丁-諾沃肖洛夫,為了證明石墨烯具有導 電性與韌性,使用透明膠帶成功分離出一 片單層的石墨烯,因而證實它可以單獨存

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在,兩人也因為這個發現一同獲得 2010 年諾貝爾物理獎。 石墨烯是碳原子以 sp2 混成軌域呈蜂巢 晶格排列構成的單層二維晶體,如圖所示。 它只有一個原子層厚度,若把 20 萬片石墨 烯薄膜疊在一起,也只有一根直徑約 0.1 mm 寬的髮絲那麼厚。石墨烯可想像是由碳原子 與其共價鍵所形成的原子網格,為構成石墨 、碳奈米管和富勒烯的基本單元,與碳原子 以 sp3 混成軌域形成立體網狀結構的鑽石不 同。 石墨烯具有許多優異的性質,例如它是 目前世界上最輕薄但也是最堅硬的奈米材料 (面積同樣是 1 平方公尺,石墨烯膜比 1 張 紙輕 1,000 倍,強度卻是鋼的 200 倍),另 外它也是目前世界上電阻率最小的材料(約 10-6 Ω.cm,導電性比銅高 10 倍、比矽高 200 倍)。而且它比橡膠更有彈性,像皮膚 一樣,吸光率僅 2%,透明度非常高。假如 你拿一片石墨烯來看,會發現它平到無法挑 剔,既透明又薄的像紗一樣,令人覺得驚奇 。 石墨烯被認為是未來最具潛力的材料之 一,也被視為很可能改變未來世界的神奇材 料,由於它可以被應用在能源、航太、資訊 、醫療或運輸等產業,所以各國學術機構以 及產業界紛紛投資在其研發上,希望搶下市 場大餅。但就目前而言,它的泡沫成分大於 實際的應用價值,阻礙這種材料普及的因素 非常多,但最主要的因素還是可量產性與成 本。 ( )(1)石墨烯中每個碳原子會與周圍幾 個碳原子形成鍵結? (A) 2 ( B) 3 (C) 4 (D) 5。 ( )(2)試從文中的資訊,估計碳原子的 大小約為多少 nm? (A) 5 ( B) 1 (C) 0.5 (D) 0.1。 ( )(3)下列那種物質中碳原子的鍵結情 形與石墨烯不同? (A)鑽石 (B)碳奈米管 (C)石墨 (D) 富勒烯。 ( )(4)有關石墨烯的性質的描述,何者 錯誤? (A)材質輕薄 (B)透 明度極高 (C)容易量產 (D) 導電性佳。 答案:(1)(B);(2)(C);(3)(A);(4 )(C) 解析:(1)石墨烯的碳原子以 sp2 混成軌域與 其他三個碳原子形成鍵結,也可以 從石墨烯的圖片中看出碳原子周圍 有 3 個碳原子。 (2)碳原子的大小約為 4 10 20 mm 1 . 0 × =5×10 - 7 mm=0.5 nm (3)鑽石碳原子以 sp3 混成軌域形成立 體網狀結構,與石墨烯的碳原子以 sp2 混成軌域形成單層蜂巢結構不 同。 (4)石墨烯目前最主要的普及障礙在於 可量產性與成本。 5. ( )『歐洲核子研究組織於 2012 年 7 月宣布探測到極可能是希格斯玻色子的新 粒子,但當時仍有待確認。希格斯玻色子 是「標準模型」可預測出的一種基本粒子 ,是一種不帶電荷且不穩定的粒子。根據 希格斯假說,希格斯場遍布於宇宙,有些 基本粒子因為與希格斯場交互作用而獲得 質量,希格斯場就像是一池膠水,會黏著 於某些基本粒子,使粒子具有質量。假若 進一步的實驗確認了希格斯玻色子的存在 ,則可以支持「標準模型」的理論,也可 給予希格斯假說極大的肯定,特別是對於 解釋為什麼有些基本粒子具有質量。』根 據上文,下列敘述哪些正確?(多選) (A)希格斯玻色子是在 2012 年時已被確 認的一種最新基本粒子 (B)希格斯玻色 子是相對論中預測必然存在的一種基本粒 子 (C)若希格斯玻色子存在,則可用來

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解釋有些基本粒子何以具有質量 (D)若 希格斯玻色子經實驗證實存在,則可支持 「標準模型」的理論 (E)標準模型所預 測的希格斯玻色子具有質量,帶有電量。 答案:(C)(D) 解析:(B)希格斯玻色子是「標準模型」所預 測,而非「相對論」。 (E)希格斯玻色子不帶電荷。

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參考文獻

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