第壹部分
一
單選題 說明 第1 至 7 題，每題選出一個最適當的選項，標示在答案卡之「選擇題答案 區」。 ( ) 1. 汽車後煞車燈的光源，若採用發光二極體（LED），則通電後亮起的時間， 會比採用燈絲的白熾車燈大約快 0.5 秒，故有助於後車駕駛提前作出反應。 假設後車以50 km ／ h 的車速等速前進，則在 0.5 秒的時間內，後車前行的 距離大約為多少公尺？ (A) 3 (B) 7 (C) 12 (D) 25 ( ) 2. 「可再生能」是指由各種可持續補充的自然資源（包括日光、風、雨、潮汐、 地熱等）中取得的能量，它大約佔了全球總耗用能量的五分之一。下列與可 再生能源有關的敘述，何者錯誤？ (A) 太陽輻射的能量是由其內部的核能轉換而來 (B) 可再生能源如：日光，具有不會提高 CO2排放量的優點 (C) 太陽能電池是一種直流電源，可將太陽光能直接轉換為電能 (D) 潮汐所以能提供能量，完全源自地球對海水的重力作用，與其他星球無 關 ( ) 3. 依據海森伯測不準原理，具有特定關係的兩個物理量，如位置與動量、能量 與時間，要同時知道它們的量值到任意的精確度，是不可能的。下列與此原 理有關的敘述，何者正確？ (A) 採用國際單位制（SI）時，適用測不準原理的兩個物理量，其乘積都可 用瓦特表示 (B) 個別針對位置或動量的量值進行測量時，其精確度可以不受測不準原理 的限制 (C) 測不準原理所以成立，與實驗測量儀器的精確度不夠有關 (D) 光子恆以光速前進，因此不適用測不準原理 ( ) 4. 目前記憶體技術可達到的資料儲存密度最高 為 108 byte ／ cm2（1 byte ＝ 1 位元組＝ 8 位元），但奈米科技極可能突破此上限。例 如右圖所示的設計，鑽石表面上的氫與氟原 子，可分別代表0 與 1 位元，若奈米碳管探 針頭的原子（如氮或硼），對氫與氟原子分學科能力測驗
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學年度物 理 科
試題
與
答案
參考資料 ●原子量 H：1.00 C：12.0 N：14.0 O：16.0 ●酚酉太的變色範圍：pH 8.2～pH 10.0 ●氣體的莫耳體積＝22.4 公升（標準狀態） ●真空中的光速c＝3.0×108公尺／秒 ●氫原子半徑（即波耳半徑）r＝0.529×10－10公尺別具有吸引與排斥作用力，則可據以區別0 與 1 位元。下列與此奈米科技有 關的敘述，何者正確？ (A) 氫原子的直徑大約為10奈米 (B) 奈米碳管探針頭的原子直徑愈大愈有利於區別 0 與 1 位元 (C) 此奈米科技預期可使資料儲存密度提高到目前最高密度的數萬倍以上 (D) 位於表面上代表 0 與 1 位元的兩種原子，其直徑愈大愈有利於提高資料 儲存密度 ( ) 5. 國內一般都用三條電力輸送線供電給家庭用電戶，其中有一條是接地的中性 線。下列有關此三條電力輸送線電壓的敘述，何者正確？ (A) 中性線與其他任何一條輸電線間的電壓，有時為＋ 110 伏特，有時則為 －110 伏特 (B) 中性線的電壓永遠低於其他兩條輸電線的電壓 (C) 此三條輸電線相對於地球的電壓都是 110 伏特 (D) 其中任何兩條輸電線之間的電壓都是 110 伏特 ( )6. 現代生活中常用到一些電氣用品與裝置，它們在沒有直接與電源連接下，可 利用電磁感應產生的電流，發揮功能。下列有關電磁感應的敘述，何者正確？ (A) 電磁感應現象是丹麥科學家厄司特最先發現的 (B) 發電機可以利用電磁感應原理將力學能轉換為電能 (C) 電氣用品中引起電磁感應的電源電路，使用的是穩定的直流電 (D) 輸送電力用的變壓器利用電磁感應原理，可以提高電壓，但不能降低電 壓 ( )7. 神舟七號太空船的太空人在準備出艙進行太空漫步時，意外發現艙門很難打 開，有人臆測這可能與光壓有關。已知光子的動量p 、能量 E 與光速 c 的關 係為E ＝pc，假設艙門的面積為 1.0 m2，每平方公尺的艙門上每秒入射的光 子能量為1.5 kJ ，則艙門因反射光子而承受的力，最大約為多少牛頓？ (A) 0.5×10－ 5 (B) 1.0×10 － 5 (C) 0.5×10 － 2 (D) 1.0×10－ 2
二
多選題 說明 每題的選項各自獨立，其中至少有一個選項是正確的，選出正確選項標示 在答案卡之「選擇題答案區」。 ( )8. 一質點沿 x 軸做週期性的運動，其位置坐標 x 對時間 t 的關係如下圖所示。 下列有關此質點運動的敘述，何者正確？（應選二項）(A) 質點在任一週期的平均速度均為零 (B) 外力對質點所作之功大於零 (C) 當 | x | ＜ 2m 時質點以等速率運動 (D) 質點沿 x 軸做等速度運動
第貳部分
說明 共7 題。答錯不倒扣。 9-10 題為題組 一個裝有 3.0 公升水的電熱式保溫熱水瓶， 當通電保溫時，可使瓶內水溫一直保持為 98℃ 。若拔掉電源，則如右圖所示，瓶內水 溫隨時間下降，在最初水溫為 98℃ 時，水溫 以每分鐘約0.32℃的速率下降。 假設室內溫度固定不變，而在不同溫度下， 水的比熱固定為4.2×103 J ／（ kg． K ），試回答以下9-10題。 ( ) 9. 當水溫為 98℃ 時，拔掉電源，則在斷電後之最初50分鐘，瓶內熱水損失的 熱量約為多少焦耳？ (A) 5.5×104 (B) 1.6×105 (C) 2.2×105 (D) 2.9×105 ( ) 10. 持續通電使水溫保持為 98℃ 時，瓶內熱水每50分鐘所吸收的熱量，約為 多少焦耳？ (A) 2.9×104 (B) 5.5×104 (C) 1.5×105 (D) 2.0×105 11-12 題為題組 富蘭克林為研究雷電現象，設計了如右圖所示的裝置。 他將避雷針線路與接地線分開，並在分開處裝上帽形的金屬 鐘A 與 B ，兩鐘之間另以絲線懸吊一個金屬小球 C ， A 鐘下 方另以導線連接兩個很輕的金屬小球，形成驗電器D 。當避 雷針上空附近的雲不帶電時，三個小球均靜止下垂。依據以 上所述，並假設驗電器周圍的空氣不導電，試回答 11-12 題。 ( ) 11. 當低空帶電的雲接近避雷針頂端時，下列有關 小球C 的敘述，何者正確？ (A) 小球會保持靜止下垂，不會擺動(B) 小球會在 A 與 B 間擺動，來回撞擊 A 與 B (C)小球會先擺向 A，撞到 A 後被 A 吸住，不再分離 (D)小球會先擺向 B，撞到 B 後被 B 吸住，不再分離 ( ) 12. 驗電器 D 的兩個小球原本靜止下垂，互相接觸。當避雷針因為帶有負電的 雲接近，而出現尖端放電時，下列有關驗電器上兩個小球的敘述，何者正確？ (A) 兩個小球會帶負電而分離，並保持張開，不相接觸 (B) 兩個小球會帶正電而分離，並保持張開，不相接觸 (C) 兩個小球會帶負電而分離，在張開後會再次下垂，並互相接觸 (D) 兩個小球會帶正電而分離，在張開後會再次下垂，並互相接觸
請閱讀下列短文後，回答第 13-15 題 波由波速較慢的介質，入射到波速較快的介質中時，一般都會因折射而偏向，使得 折射角大於入射角；當入射角超過一臨界角時，甚至會產生「全反射」，使光線全部反 射回到波速較慢的介質中。就光波而言，波速愈快的介質，其折射率愈小。 能使波沿著特定通道傳遞的裝置稱為「波導」，例如光纖。光纖常為細長圓柱體， 其各層介質的折射率n(r) 隨著離中心軸的距離 r 變大而遞減，如下圖 ( 一 ) 右圖所示， 故外層介質的折射率n2大於空氣折射率n0，但小於柱芯折射率n(r) 。光線由光纖左端進 入後，由於連續的折射，會如下圖 ( 二 ) 所示在光纖中心軸附近沿著來回彎曲的路線， 向右前進。 在海中，聲速會隨海水深度而變，因此聲音在特定的海水深度範圍內，可藉由折射 而不停的改變方向，沿著水平方向前進（類似下圖 ( 二 ) 中的光線沿著光纖中心軸來回 彎曲，迂迴前進），形成波導，使海中的聲音可以傳得很遠，此波導稱為「深海聲波道 」。 在空氣中，聲速只與空氣溫度有關，但在海水中，聲速主要由溫度與壓力決定，溫 度愈高或壓力愈大，聲速就愈快。在深度超過 1 km 的深海區，海水溫度幾乎不隨深度 而變，故聲速只與壓力有關。下圖 ( 三 ) 為海中聲速與深度的關係圖。 ( )13. 如右圖所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層以 折射率較玻璃為低的介質包覆。若光線自光纖 左端進入，與中心軸的夾角為θ ，則下列有關 此光線 傳遞方式的敘述，何者正確？ 圖(三) 圖(一) 圖(二)
(A) 不論 θ 為何，光線都不會發生全反射 (B) 不論 θ 為何，光線都會發生全反射 (C)θ夠小時，光線才會發生全反射 (D)θ夠大時，光線才會發生全反射 ( )14. 依據上圖 ( 三 ) ，在下列哪一個海水深度範圍，其聲速隨深度變深而下降最 快？ (A) 100 ～ 200 m (B) 400 ～ 500 m (C) 700 ～ 800 m (D) 1000～ 1100 m ( )15. 在「深海聲波道」中傳遞的聲波，會因折射產生偏向，而類似在光纖中傳遞 的光線，不斷折回波導的中心軸，不會遠離此軸而去。依據上圖 ( 三 ) ，就 此深海聲波道而言，此中心軸在海下的深度，約為下列何者？ (A) 10 m (B) 100 m (C) 400 m (D) 700 m
