93 年物理科指定科目測驗試卷

(1)

93 年物理科指定科目測驗試卷

班座姓 __ 號名

一

(題每 共 )

、單選題　題 分 分

( ) 1. 首 (A) 夫 - 赫 (B) 先精確決定電子電荷大小的是下列中的哪一個實驗？然克茲實驗

湯 (C) 密 (D) 拉 (E) 密木生荷質比實驗立坎油滴實驗塞福實驗立坎光電效應實驗。

( ) 2. 在 0.1 一粒小石自空中由靜止自由落向地面的過程中，若不計空氣阻力，則每隔

秒 (A) 位 (B) 速 (C) 動 (D) 位 (E) ，下列哪個物理量的變化量均維持不變？移度能能

重力對石頭所做的功。

( ) 3.

某生利用如圖所示的電路測量一個待測電阻 R 的 I-V 曲線。試問電 路中，X，Y，及 Z 各為何種器材？ (A)X：電阻箱；Y：伏特計；Z：

安培計 (B)X：伏特計；Y：安培計；Z：電阻箱 (C)X：安培計；Y：

電阻箱；Z：伏特計 (D)X：伏特計；Y：電阻箱；Z：安培計 (E)X：

安培計；Y：伏特計；Z：電阻箱。

( ) 4. 時 t ＝ 0 間

秒

時，在一條拉緊的長繩上有二個不等高的脈衝波分別向左及向右行進，如圖所示。已知繩波的波速為

10 m/s ， t ＝ 0.9 秒 則在時，繩波的形狀為下列何者？

(2)

( ) 5.

點電荷^Q、^Q 及^Q^'（^Q與^Q^'均為正）分別位在一個正三角形的三

個頂點上，如右圖所示。若正三角形中心處的電場為零，則^Q^'與^Q

間的關係為下列何者？ (A)Q



_＝

2

Q (B)Q



_＝Q (C)Q



_＝

³ 2

^Q (D)Q



_＝

3

Q (E)Q



_＝2Q。

( ) 6.

絕對溫度為T 的某理想氣體密封於一個立方盒內，如圖所示。

依氣體動力論，下列數學式中何者錯誤？註：v^x代表分子速度

v 

在x 軸方向之分量，分子速率v＝

v 

，分子的方均根速率以rms

表示，〈v^x〉代表所有分子v^x的平均值，餘類推。k^B為波茲曼常 數，m為分子質量。 (A)〈v^x〉=0 (B)〈v ≠〉 0 (C)〈v^x²〉＝

1

3

^〈v^x^〉 (D)vrms2

＝(v²＝2²)(E) 3 2

B rms

v k T

 m

( ) 7.

某人手握一個空玻璃杯，將杯口朝下，垂直按入水面下，如圖所示。已知杯內水面與容器水面間的高度差為 10.0 cm，玻璃杯的截面積為 30.0 cm²、重量為 180 gw

（克重）。若不計杯內的空氣重量，則此人在垂直方向需施力若干，才能維持玻璃杯的平衡？ (A)120 gw (B)180 gw (C)260 gw (D)300 gw (E)480 gw。

水

水水

10cm

( ) 8.

帶電 q 的粒子垂直射入量值為 B 的均勻磁場中，留 下如圖所示的軌跡。在粒子質量與運動速率皆未知的情況下，在下列有關該粒子的物理量中，何者可以確定？ (A)動能 (B)質量 (C)運動速率 (D)動量的量值 (E)電荷與質量的比值。

0 1 2 3 (cm) 1

2 3 (cm)

( ) 9. 已 n ＝ 2 能 n ＝ 1 能 121.5 nm 的 ; 從 n 知氫原子的電子從量子數階躍遷至階時，發射波長為電磁波

＝4 能 n ＝ 1 能 97.2 nm 的 n ＝ 4 能 階躍遷至階時，發射波長為電磁波。試問電子從階躍遷至

n ＝ 2 能 (A)112.0 nm (B)153.4 nm (C)272.8 nm (D)367.9 nm 階時，所發射電磁波的波長為何？

(E)486.0 nm 。

( )10.

釘子

掛鉤

釘子

1 m

小軒要在客廳裏掛上一幅1公斤重的畫（含畫框），畫框的背面

有兩個相距1公尺、位置固定的釘子。他將畫對稱的掛在牆壁的掛鉤上，掛繩最大可以承受1公斤重的張力，掛好後整條細繩呈緊繃的狀態（見圖）。假設細繩可以承受的最大張力與繩長無關，則細繩最少需要幾公尺才不至於斷掉？ (A)

2 / 3

(B)3/2 (C)2 (D)5/2 (E)

2 3

_。

二

(題每 共 )

、多重選擇題　題 分 分

(3)

( ) 1. 下無？ (A) 電 (B) 電 (C) 變 (D) 安列器材中，哪些的工作原理和電磁感應現象關鍋磁爐壓器培計

(E) 交流發電機。

( ) 2.

r E

S

如圖所示，當人造衛星(S)環繞地球(E)做半徑為 r （從

地球中心算起）的圓軌道運動時，下列有關該衛星 物理量的量值，哪些隨半徑 r 的增加而增加（衛星的 質量固定）？ (A)圓周運動速率 (B)圓周運動的角速率 (C)圓周運動的週期 (D)相對於地球中心點的角動量 (E)動能。

( ) 3.

透明薄平板玻璃所組成的魚缸中，悠游著一條小 魚，如圖所示。在某時刻，某人沿圖中的CD直線 觀看小魚，小魚的軀幹平行於CD直線。下列敘述 中哪些正確？ (A)人所看到，魚的影像為實像 (B)人所看到，魚的位置和實際位置相同 (C)人所看

到，魚的長度等於實際的長度 (D)當魚以速率v，沿CD直線游離此人時，人所觀測到的速率小 於v (E)當魚與人的位置固定時，魚缸的玻璃厚度若較大，則人所看到魚的影像比薄玻璃時更 為接近。

D 水 C

( ) 4. 在 d ， S 間 「楊氏雙狹縫干涉實驗」中，設兩個長條形狹縫間的距離為狹縫至屏幕的距離為

D ， ^的 P 波長為 ^單^色^平^行^光^垂^直^入^射^於^狹^縫^，^如^圖^所^示^。^若^兩^條^狹^縫^所^發^出^的^光^在^到^達^屏^幕^上

點  r 表 所產生的路程差以示，則下列敘述哪些正確？

(A)每一條狹縫可以視為波長為



_的_線_光_源 (B)兩條狹縫所發出的光，可視為不相干的 (C)r的正確值為 ²

( )

²

2 D y ＋＋ d

－ ²

( )

²

2 D y ＋－ d

(D)若D>>d及y，則r可近似表示為r＝

yD d

(E)當r＝

5 2 

_時_，_在_P點_發_生_破_壞_性_（_相_消_性_）_干_涉_。

S P

( ) 5. 一 ， ，條張緊的弦線，長度為兩端點固定，如圖所示。令弦波的波速為則下列敘述哪些正確？

(A)弦線的密度越大，則越大 (B)張力越大，則越大

(C)弦線以基頻振動時的頻率為



(D)弦線以基頻振動時，以弦線中



點的振幅為最大

(E)當弦線以基頻f1振動時，弦上各點作相同頻率的簡諧振動，且弦線的總動能正比於f1

的一次方。

 

( ) 6.

在

「

電流的磁效應實驗」中，利用磁針的偏轉角度，測量長直導線上的電流所產生的磁場。令電流以符號

(4)

I 表 r 表 ^表 ^{I ＝ 0 時}  示；磁針與導線的垂直距離以符號示；磁針的偏轉角度以符號 ^示^（ ^，^取^為

＝0 ） (A)I ＝ 0 時 (B) 。下列敘述哪些正確？，在水平桌面上的磁針北極大約指向地理北極

電 (C) 流磁場最好垂直於地磁的水平分量，以方便電流磁場的測量

磁 (D) 當 r 一 tan  正 I (E) 當 I 一 cos 針北極所指的方向即為電流磁場的方向定時，比於定時，

^反 ^{r 。} ^比^於

( ) 7. 下 (A) 純列關於半導體性質的敘述中，哪些是正確的？矽晶中，自由電子為電流載子，但電洞不是

(B) 純 p 型 (C)p 矽晶中若摻入磷的雜質，則成為半導體

型矽晶中，電洞為主要的（或多數的）電流載子，自由電子為

次數的）電流載子要的（或少 (D)p

型通矽晶中有電流流

時

，電洞和自由電

子異流動所形成的電流，兩者向 (E)

二整極體有

流的功能

，有一內建電場之故。乃因晶體內

( ) 8.

火星表面

上加的重力

速度比

地球和各種物理現象的敘述，哪些正確？表面上為小。下列有關球火星表面上在地

(A) 繩相同的單擺長

做

小幅擺一個質量度動的週期相同 (B) 同 -

彈垂直懸掛，作簡諧振簧系統

動

的週期相同一完全沒的力個物體 (C) 同入水中所受浮相同 (D)

同

一的大氣力離能相同。個物體所受浮相同 (E) 氫游原子的

三

、綜合題　

(題每 共 )

題 分 分

1. 質 M 的 塊量木

在水

平速度出與地面間的動摩擦係回下列各地。答面已上以知木初  0 滑塊數為  k ，問題。

(1) 若塊滑行一段木

距

離，速度變成 S1後 ⁰

2 

，

求 S1。

(2) 試問木

塊

滑行多少後時間（以符號 t1表，速度由  0 變 ⁰ 示）成

2 

。

(3) 當塊木

的速

度變成 ⁰

2 

的

瞬間， m 有一質量為

的物體從木

塊接近零並。試問兩個物體可繼續滑行多遠的正的速度落下，如圖所示和木塊黏在一起這（以符號上，方以

S2表示）

後才

停？住

(5)

S

1

M 

⁰

M

⁰

2



m

2. 一

金不計的光滑金屬軌道寬動。已知細桿的質量為屬細桿可在一ㄈ字型、電阻可（度為 ）滑 m 、 上自由

電 R 。 阻為

外均磁場垂直於面），如圖此加勻軌道面（進入紙 (1) 所磁場在時間 t ＝ 0 示。已知

時強的

度

為且磁場隨增加而呈線性遞減（圖），即此 B0，時間的見 B ＝ B0(1 － t) ，

為常正

數

。

已細桿在知 t ＝ 0 時 軌道 CD 端 和的距離為

d ，

且速為零可忽略求間初，，若感應電流不計，在 t ＝ 0 瞬產生的磁場

(1) 通

過路量的大小的磁 ABCD 迴 通

(2)ABCD 迴

路的大小上的感應電動勢

(3) 金上感應電說明電流是從 A 端 B 端 B 端 A 端 屬細桿流流向，或從流向）的大小及方向（

(4) 金的屬細桿

加可忽略說明向右或向左）速度大小（重不計）及方向（力

C

D

B

A

d 

0 t

B B

0

圖(1) 圖(2)

(6)

答案

一、單選題　

1. C 2. A 或 B 或 E 3. B 4. D 5. B 6. E 7. A 8. D 9. E 10. A

二、多重選擇題　

1. AD 2. CD 3. DE 4. ACE 5. BD 6. ABD 或 BD 7. CE 8. BE

三

、綜合題　

1. (1)

2

3

0

8

_k

g





^，⁽²⁾

0

2

_k

g





^，(3)

2 2 0

8( )

2 _k

M

M m g







^{2. (1)B}⁰^{d ， (2)B}⁰^d^ ^， ⁽³⁾ ⁰

B d

R

 

_； _順 _方_向_為

時針

，由

B→A，(4)

2 2

B d

0

mR

 

_； _方_向_向_右

解析

一、單選題　

1. (A) 夫 - 赫證然克茲實驗

實原子穩態存汞定的在。

(B) 湯只木生荷質比實驗

能法求得求得電子的荷質比，但無電子的電量。

(D) 拉塞福

散證核存射實驗實原子的在。

(E) 密立坎光電效應實驗

證愛因斯坦的光量子論實。

2. (A) 至 (E) 的 5

個物理量性質不

同其時量，位移和功是要有時間間隔才的量，，中速度、動能和位能是瞬而需能計算因此這 5

個較基礎物理量的比

不，有點不適合在一個問題下同下兩個表格將這同時出現。底， 5

個物理量分

開較假零：比（設 t ＝ 0 秒 ）時重力位能為

時間（秒）00.1 0.2 0.3 …… 速度00.1g 0.2g 0.3g …… 動能0

2 m

_

0.01g²

2 m

_

0.04g²

2 m

_

0.09g² ……

位能0－

2 m

0.01g² －

2 m

0.04g² －

2 m

0.09g² ……

以 3 個只上物理量

有速度的

變化量均維持不變，為 0.1g 。

時間（秒） 00～0.1 0.1～0.20.2～0.3……

位移－

2 g

_

0.01

2 g

_

0.03

2 g

_

0.05……

重力所做的功－mg

2 g

0.01mg

2 g

0.03 mg

2 g

0.05 ……

這2 個稍微有一點物理量的變化量

爭

議，是石子在掉之前第就落 (t ＝ 0) 到 一個 (t ＝ 0 ～ 0.1) 時間間隔

之

間掉之前沒第的位移和功分別是。石子落有位移，重力也沒有做功，在一個時間間隔內

2 g

 0.01 與mg

2 g

0.01 ，果將 2 個也如這量

當成

是與面的變化量（分別是變化量，那麼將後

2 g

 0.02 與mg

2 g

(7)

0.02 ）同不

；但

若將這為位移和功瞬不 2 個因本來就沒有時量，所以 t ＝ 0 量當成變化量（

秒時位移和功不列入

考

慮），那麼後就都維持不變了面的變化量。

3. 因

為需待串聯，計與測電阻答案選安培計與測電阻而伏特需待並聯，所以 (B) 。

4. 當 t = 0.9 秒 前時，兩個波分別

進因此兩波的位置而合成波形則如下圖右。 9 公，如下圖左，尺

0 4

- 4

t = 0.9 秒

0 4

- 4

t = 0.9 秒



5. 

如圖，

E   2 E cos 60

^

 E

_，_因_此

Q   Q

_。

Q Q

Q 

E  E 60

^

60

^

E

6. (A)vx 是v _在 _{x 軸}

方之此負值零向分量，分量有正有，所以平均為。

(B) 分子速

率 _此 _率 _值 _因_此 v ＝v _， _分_子 _均_為_正 _， _v _₀ _。 _速

(C) 任

何率皆寫為因一個分子速的平方 v² v_x²v²_y v²_z ，為分 v_x² 、v²_y 及v_z² 子數目極大，所以

的平均

值皆

相，同 ² ² ² ²

3 1 v v

v

v_x  _y  _z 

 。

(D)(E) 方根均

速率

m T v k

v_rms  ₂  3 ^B 。 7. 採

用，浮玻重施 ∴ 力璃直的杯向單位為克重下 CGS制 (gw) ，力 B ＝ 重 W ＋ 力 F(3010)1 ＝ 180 ＋ F ， F

＝ 120(gw) 。 8. 帶

電坐標軸留軌跡，為圓分，可上出；由磁力作為向力粒子在上下因軌跡是的一部以在坐標軸得該圓的半徑心

F ＝ qvB ＝ m

v

2

R

^，

可形半為得帶電粒子在圓軌跡其徑 R ＝

mv

磁場中的

qB

^＝

p qB

^，

因為 R

可求得

，可 q 、 B 為 p 即 確定已知，所以動量。

9. 氫 eV 原子能階

E_n  13n₂.6

(8)

: 2 1 (1 1 ) 13.6 (1) 4 121.5

: 4 1 (1 1 ) 13.6 (2) 16 97.2

1 1

: 4 2 ( ) 13.6 (3) 4 16

1 1 1 (2) (1) (3)

97.2 121.5 97.2 121.5

486.0(nm) 121.5 97.2

n hc n hc n hc



   

    

  





10. 

畫框所受合力為零，而作用在畫框上共有3個力，即繩兩端的拉力T和重力W，因此W2Tcos



_。

因W＝1，T1 ∴，cos





1 2

 60

 

^_，_而_繩_長_為

3 2 60 sin

1 sin

5 .

2  0  

_





^。

T T

 

1m

二、多重選擇題　

1. (A) 電：鍋

電流

的效應。熱

(B) 電磁爐

：渦電電流）。磁感應（

(C) 變壓器

：電磁感應。

(D) 安培計

：電流的磁效應。

(E) 交流發電機

：電磁感應。

2. r mv r

F GMm

2

2 

 

(A)   r

v GM 。

(B)   ₃  r GM r

 v 。

(C)

2

3

2 r

T GM

 

   

^。 (D)Lrmvm GMr  。 (E)

1

²

2 2

k

E mv GMm

  r 

。

(9)

3. 

(A)人所看到魚的影像應為虛像（光線折射∵ 後所成的像與原物在同一側）。

(B)人所看到魚的位置會比較接近觀察者（∵ 視深＜實深）。

(C)人所看到魚的長度會小於實際的長度（∵ 視深＜實深）。

(D)人所觀測到的速率

v n

v   v 

_。

(E)這是因為玻璃的折射率比水的折射率大的關係（視深∵

n

h   h

_{，當 n 愈大則}h_愈小）。

故當玻璃厚度增大時，圖中虛像位置必向左移動。

4. 

(B )因為是單色平行光垂直入射於狹縫，因此兩條狹縫可視為同相光源，兩條狹縫所發出的光其相位差不隨時間而改變，所以是相干的 (coherent)。

(C )如右圖，波程差

 r  PS

2

 PS

1 ，而由畢氏定理

2 2

2

2 



 

  



 d

y D

PS

_，

2 2

1

2 



 

  



 d

y D

PS

_。

(D )若 D >> d且 D >> y，則

P S

2 _＝ ²

( )

²

2 D  y  d

_{＝ D 〔 1＋ (}

2 y d

D



)²〕

1

2

^{D 〔 1＋}

1

2

^{＋ (}

2 y d

D



)²〕

同理

P S

1_{D 〔 1＋}

1 2

^{＋ (}

2 y d

D



)²〕

 r＝

P S

2_－

P S

₁

1 2 D

^{〔 (y＋}

2 d

)²－ (y－

2 d

)²〕＝

yd D

^。

(E )

0 , ( 1) ,

2 r nλ n

mλ m



  

 



 

  水水水水水水水水水水

水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水



P

D d

S1

S2

y S

r

5. 波速

  F

(A)   。 (B)F   。

(10)

(C) , 2

 2

    水水水水

2 , 2 f f f ^

     

 (E)

這個選項的敘述不是很明確

，因為弦線上點作相同

頻的率

簡諧

振函意思可振學動，其振動動能是時間的數，一直在變化當中。題目的能是指弦線動的力能，那麼

E ＝ Ek (max)  （衡平

點

速率） ² ＝

2

1

2 R T



 

 

 

^＝⁴^

2R²f12  f12應

該正比 f1的於平方。

6. 

(11)

(A)I＝0時，磁針北極所指的方向是該地區地磁水平分量的方向，如果以慣性坐標系來看，地磁水平分量的方向當然不一定（大? 部分都不是）指向北方（地理北極的方向）；但若是以地球表面為參考坐標系，那麼地磁水平分量的方向便是指向地磁的北極(geomagnetic north pole)，這地磁北極雖然不同於地理北極，但卻在地理北極附近。

(C)磁針北極(N)所指的方向是電流磁場(B)和地磁水平分量(

B

_E_)之_和_的_方_向_。

(D)(E)由圖中可知

r I B B

B

E

 

 2

tan   1 

⁰ _，

 tan   I

_，

1 ta n

  r

_。電流I

北方

BE

B



N

7. (A) 純都矽晶中，自由電子和電洞

是電流載子

。

(B) 純矽晶中若摻入

Ⅲ 的雜質的雜質，，成則為成為 A 族 p 型 Ⅴ A 族 n 元素半導體；若摻入元素

型半導體。磷為

ⅤA 族元素

，因此成為 n 型 半導體。

(D) 電異洞和自由電子流動方向為

向

，但兩者所形成的電流

是同向。

(E)pn 二 接觸面（稱極體的

為面會乏區，空乏區內體原本） pn接 產生空 n 型 施電中性變為正 p 的電，

型受的

體

原本帶負電，這離子會區電中性變為些正負在空乏區內建立電場（方向自 n 型 向 p

型

區偏時，空乏區寬減小；逆度大，內建電場增）。順度小，內建電場減偏時，空乏區寬增大。

8. (A) 單

擺度動的週期做小幅擺

g g

T L 1

2 

  ，所以

週

期不。同

(B) 彈作簧

簡諧

振動的週期

k

T 2 m 與g 無 關，所以

週期相

同。

(C) 同

一完全沒的力浮速度有關，所以受浮也同個所物體入水中所受浮 B = Vρg ， 力與加的力不。重力

(D) 與 (C) 相。同

(E) 氫游原子的

離能

（

＝ k

2

2 e

r

^只

與核加電子、原子間的靜電子有關）星球表面的重力速度無關。，與

三

、綜合題　

1. (1) 木

塊受摩擦所力fk kMgMa  akg

S g gS

k



 

 

8 2 3

2

2 0 1 1

2 0 2

0    



 



 （

亦利用功導可能）定。理  K ＝ W推

(2) ⁰ 0 ⁰

2

^k

gt t 2

_k

g

   

    

（

亦利用衝可量與動量定理 j _＝

p _推

導）。

(3) 由水平方向動量

守

恆，物體變為 m 落 後合體速率下

0

( ) 2

2( )

M M

M m M m

  

 

(12)

g m M S M m gS

M M

k



 



2 2 0 2 2

2 2

2 0

) (

2 8 ) ( 0 2

 



 



 





 



2. (1) 磁

通量



   B A B₀(1



t d)

^， d

B t0  ₀  ₀ 。 (2) 瞬

時感應電動勢  B d_

dt d

 0



 。

(3) 感應電流

R d B i_ R



_ ₀ _



．水因

磁量在遞減，由冷次定路的電流方向為時針，通律可知，迴順細桿上電流方向 B→A。

(4) 磁力

mR d a B R ma

d B B

R d B B i

F 

₀² ²



₀² ²



0

 

       



水由手掌定則可右

知

，細桿受加磁力（產生速度）的方向是向右。

93 年物理科指定科目測驗試卷