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國立臺灣師大附中 100 學年度第一學期第一次期中考高三物理科試題
※ 版本：南一版物理(下)、選修物理(上) ※ 範圍：氣體動力論、波動、聲波、光的反射(到平面鏡) ※ 本份考卷共 4 頁，共有單選題 20 題與多選題 8 題；另請將答案填寫在答案卡上，祝考試順利！ 一、單選題(每題 3 分，共 20 題 60 分，答錯不倒扣) 1、小明對某定量理想氣體做壓力P與體積V 在恆溫下的實驗，溫度為T 與1 T 時的2 P V 線如圖所示，已知T 為1 27 C0 ，下列 有關此理想氣體的敘述何者正確？(理想氣體常數R0.082atm/mol K ) (A)T 約為2 127 C0 、理想氣體約為 27 莫耳 (B)T 約為2 127 C0 、理想氣體約為 2.4 莫耳 (C)T 約為2 0 400 C、理想氣體約為 27 莫耳 (D)T 約為2 0 400 C、理想氣體約為 2.4 莫耳 (E)此理想氣體分子的方均根速率在T 與1 T 時相同 2 2、一定質量之理想氣體，在 P T (壓力—絕對溫度)圖上，由狀態 a 經圖中所示之過程再回到原狀態。圖中ab平行於cd， 且ab之延長線通過原點。則在四點體積大小關係為下列何者？ (A)abcd (B)abcd (C)abcd (D)abd c (E)abd c 3、甲、乙兩鋼瓶分別裝有 3 莫耳的氦氣及 1 莫耳的氬氣，兩鋼瓶維持固定溫度，甲鋼瓶內氦氣的溫度為300K，乙鋼瓶內 氬氣的溫度為450K，且甲鋼瓶容積為乙鋼瓶容積的 2 倍。下列有關兩鋼瓶內理想氣體的敘述中何者正確？(氦的原子 量為 4，氬的原子量為 40) (A)氦氣與氬氣的壓力不相等 (B)氦原子與氬原子的平均動能相等 (C)氦原子的平均動能小於氬原子的平均動能 (D)氦原子與氬原子的方均根速率相等 (E)氦原子的方均根速率小於氬原子的方均根速率 4、兩個絕熱容器內裝有相同的理想氣體，壓力相等，其中一個容器的體積為V，溫度為150K，另一個容器的體積為2V ， 溫度為450K。若使這兩個容器互相連通，則熱平衡時氣體之溫度為何？ (A)200K (B)270K (C)300K (D)350K (E)375K 5、絕對溫度為T 的某理想氣體密封於一個靜置桌面的立方盒內，盒內共有N 個分子，如圖所示。依氣體動力論，下列敘述 何者錯誤？（註：v 代表分子速度X v在 x 軸方向之分量，分子速率 v v ，分子的方均根速率以vrms表示，vX 代表所有 分子v 的平均值，餘類推。X k為波茲曼常數， m 為分子質量） (A)系統總動量 m v1＋m v2＋……＋m vn＝MCMvCM＝0 (B)系統總動能 2 1 mv12＋ 2 1 mv22＋……＋ 2 1 mvN2≠0 (C)因氣體分子中有 3 1 是沿著 x 軸運動，故 2 x v ＝ 3 1 2 v (D)vrms＝ （v12＋v22＋...＋vN2） N 1 ＝ 2 v (E) vrms＝ m kT 3 6、如圖所示，定量的理想氣體密封於一絕熱氣室內，氣室的右側裝有一可以活動的氣密活塞。今緩慢對活塞施以一水平力， 使活塞向左移動一段距離後，氣室的體積減少，若忽略活塞與氣室內壁間的摩擦力，並以 P 表氣體壓力，T 表氣體溫度， U 表氣體內能，則 P 、T 、U 三者各自有何變化？(A) P 增加，T 增加，U 減少 (B) P 減少，T 減少，U 增加 (C) P 增加，U 增加，T 減少 (D)T 減少，U 減少， P 增加 (E) P 增加，T 增加，U 增加
2 7、波列很長的四個橫波，都沿正 x 軸方向傳播，若 x 軸上 O 與 P 兩點間距離為 L ，在時間t t0看到此四個波的部份波形分 別如圖的甲、乙、丙及丁所示，其波速分別為4v、3v、2v及 v 。判斷四者頻率的大小關係為下列何者？ (A)甲＞乙＞丙＞丁 (B)甲＝乙＝丙＝丁 (C)丁＞丙＞乙＞甲 (D)乙＝丙＞甲＝丁 (E)甲＝丁＞乙＝丙 8、下列哪一種波長的波，不能在兩端固定、長度為 0.50 公尺的弦上形成駐波？ (A)1.00 公尺 (B)0.75 公尺 (C)0.50 公尺 (D)0.25 公尺 (E)0.20 公尺 9、右下圖及左下圖是t 時的兩個行進波，其振幅0 A、波長、以及週期T(波行進一個波長所需時間)相同但行進方向相 反，它們各點的振幅相加而成一駐波，如圖丙；在tT/ 4時，駐波的波形將變成下列何種波形？ 10、已知在一條緊繃的弦上，脈波的波速v F/，其中 F 為弦之張力， 為弦之線密度。下表為音階與頻率關係表。若 有一條弦總長為 45 公分、質量為 2.25 公克、張力為 800 牛頓。請問這條弦所發出的基音為何音階？ (A)Mi (B)Fa (C)So (D)La (E)Si 11、右圖為水波槽實驗，其中 A 、 B 為兩個頻率均為25Hz，同相振動的點波源，相距6cm，產生 的水波波速為50cm s/ ，Q為水面上之一點，若QA4.5cm且QAAB，下列有關於Q點的敘 述何者正確？ (A)位於中央線左側第一條腹線上 (B)位於中央線左側第二條腹線上 (C)位於中央線左側第一條節線上 (D)位於中央線左側第二條節線上 (E)位於中央線左側第二條腹線與第二條節線之間 12、如圖所示，將一揚聲器置於一管狀物的一端開口處，連續改變揚聲器發出的聲頻，發現當頻率為400Hz、500Hz及600Hz 時都會產生共鳴。關於此管狀物的敘述，下列何者可能為正確？ (A)另一端為閉口，基頻為 100Hz (B)另一端為閉口，基頻為 200Hz (C)另一端可以為開口，也可以為閉口 (D)另一端為開口，基頻為100Hz (E)另一端為開口，基頻為200Hz 13、聲速為330 /m s時，某閉管(一端封閉另一端開口)樂器的第二泛音頻率為550Hz，則此管樂器的管長為下列何者? (A)0.750 m (B)0.450 m (C)0.563 m (D)0.321 m (E)1.130 m 14、如右下圖所示，有一支右端開口之閉管，假設閉口端為固定端，開口端為自由端，當此閉管發出某一個泛音時，管中的 氣體某瞬間呈現右下圖的疏密分布，則試問此閉管所發出的聲音為第幾泛音？ (A)第四泛音 (B)第五泛音 (C)第六泛音 (D)第七泛音 (E)第八泛音 音階 Do Re Mi Fa So La Si 頻率 262 294 330 349 392 440 494 ( A ) ( B ) ( C ) ( D ) 丙 乙 甲 波的行進方向
3 15、在靜止空氣中，一隻蝙蝠以聲速的1/10 飛行，發出頻率為 90000 赫的超聲波。若此超聲波被正前方的石壁反射，則蝙蝠 聽到的回聲，其頻率為多少赫？ (A)120000 (B)110000 (C)100000 (D)90000 (E)80000 16、如下圖所示，給出運動或靜止聲源 S 與探測器D的四種情況，箭頭表明運動的方向，而運動速率均相同，另外圖丙中的 探測器為靜止，若聲源所發出的聲音頻率均相同，請判斷四圖中探測器所測得頻率由低到高的順序為何？ (A)甲乙丙丁 (B)丁丙乙甲 (C)甲丙丁乙 (D)乙甲丁丙 (E)以上皆非 17、如右圖所示，聲源 S 在靜止時發出波長為 之聲波，當其以速度 v ，朝向一長度0 L的單口管移動時，可在管內形成 5 個 波節之駐波；而當聲源 S 以反向同速率飛離該管時，可在管內形成 4 個波節。下列關係式何者正確？ (A) 20 0 7 L (B) 99 0 40 L (C) 5 0 2 L (D) 63 0 32 L (E)L0 18、右圖所示為一聲源以等速度移動時，每隔一個週期所發出的球面波分布情形，圖中相鄰 兩格線的間距都相等，則此聲源移動的速率約為聲速的幾倍? (A) 2/ 3 (B) 6/ 5 (C) 4/ 3 (D) 5/ 3 (E) 3/ 2 19、兩平行的平面鏡A與B相距 24cm ，一點光源 S 位在A鏡的前方 8.0cm 處，如附圖所示。試問從點光 源 S 所發出的光線，先經B面鏡反射一次，再經A面鏡反射一次後的成像，其z坐標為何？ (A)z 8.0cm (B)z 32cm (C)z 32cm (D)z 56cm (E)z 64cm 20、在陰暗的房間裡拿小鏡子照自己，如果要光源充足看得更清楚，應該把檯燈放在何處？ (A)臉的後面，光線照向鏡子 (B)鏡子與臉之間，光線照向鏡子 (C)鏡子與臉之間，光線照向臉 (D)鏡子後面，光線照向鏡子 (E)放置在哪個位置均沒有影響 一、多選題(每題 5 分，共 8 題 40 分，每多或漏一選項扣 2 分，扣至該題零分為止) 21、若教室內的氣溫為 0 25 C達熱平衡，與外界無質量與能量的交換，且可以視為莫耳數比為 4：1 的氮氣與氧氣所組成，判 斷下列敘述哪些正確？(氮氣的分子量為 28、氧氣的分子量為 32) (A)氮氣的平均動能大於氧氣的平均動能 (B)氮氣的總動能大於氧氣的總動能 (C)氮氣的總動量大於氧氣的總動量 (D)氮氣的方均根速率大於氧氣的方均根速率 (E)任取一個氮氣分子的速率均大於氧氣分子的速率 22、右圖為某生做「波以耳定律」實驗，以密閉容器內氣體壓力P為縱坐標，體積V 的倒數為橫坐標所作的 數據圖，在1、2、3 三種不同的狀況下，得到斜率不同的圖形。若以n 、1 n 、2 n 與3 T 、1 T 、2 T 分別代 3 表三種情況下的氣體分子莫耳數與氣體溫度，則下列有關容器內氣體狀態的敘述，哪些是正確的？ (A)若溫度T1T2 T3，則氣體分子莫耳數的關係為n1 n2n3 (B)若溫度T1T2 T3，則氣體分子莫耳數的關係為n1 n2 n3 (C)若莫耳數n1 n2 n3，則氣體溫度的關係為T1T2 T3 (D)若莫耳數n1 n2 n3，則氣體溫度的關係為T1T2 T3 (E)若溫度一定，且莫耳數一定，則氣體的壓力P與體積V 成反比 甲 乙 丙 丁
4 23、如右圖所示，長 5.0m 的均勻細線，質量為0.010kg，一端繫於固定在桌上的起振器P點，另一端經光滑的定滑輪Q，懸 掛質量為1.0kg的重物，PQ間恰好是 4.0m。調整起振器的振動頻率，直到PQ間產生三個清楚的駐波波節(不含P、Q兩 節點)為止，若繩波的速率等於 T ，其中T及分別為繩之張力及線密度，重力加速度 2 9.8 / g m s ，則下列敘述哪 些正確？ (A)距離P點右方1.0m 處為波節 (B)距離P點右方 3.0m 處為波腹 (C)此時起振器的波長為 2.0m (D)此時起振器的振動頻率為 35Hz (E)若改變起振器的振動頻率為 25Hz ，也可以順利的在PQ間形成駐波 24、在『水波槽實驗』中，除了已經裝置好的儀器外，如右圖所示，還有石蠟、阻波器、玻璃板及支持物、水、白紙等。 判斷下列敘述哪些正確？ (A)右圖中缺少的儀器為鎢絲燈 (B)右圖中可變電阻的目的在於改變起波器的頻率 (C)阻波器的目的在於吸收入射波並減少反射波，可以用光滑的金屬片取代 (D)在水波折射的實驗中，可藉由放置玻璃板來製造出淺水區與深水區的差異 (E)在水波繞射的實驗中，若無法清楚地看到繞射現象，應調整可變電阻使得起波器 的頻率增加，如此可以明顯地看到水波繞射的現象 25、已知在空氣中的聲速為 350 /m s ，而一頻率固定為 f 的聲波在空氣中傳播時，其波長為。當此聲波通過時，使空氣分 子產生振動，其位移隨時間的變化如下圖所示。若一樂器的發聲部分可視為兩端開口的開管空氣柱，且可形成頻率為 f 的駐波，則下列敘述何者正確？ (A) f 700Hz (B) 0.35m (C)該樂器中的駐波，相鄰兩波腹的間距為 0.70m (D)該樂器發聲部分的空氣柱長度最短約為 0.70m (E)該樂器中的駐波，相鄰兩波節的間距為 0.35m 26、在『空氣柱的共鳴』的實驗中，裝置好的儀器如右圖，包括所需的玻璃管、支架、音叉、擊槌、 橡皮筋等。某生針對甲乙兩種音叉進行實驗，所得之實驗數據如下表所示，請依據圖表及文字敘 述判斷，下列敘述哪些正確？(玻璃管長為 1.00 公尺) (A)實驗開始時應將儲水器放置於 a 高度裝水，並裝置到 c 水位 (B)橡皮筋的主要目的在於保護玻璃管，降低玻璃管的振動幅度 (C)判斷空氣柱是否產生共鳴的方法，是觀察水面是否產生劇烈振盪 (D)由上表可判斷出，甲乙兩音叉均可達到第三共鳴點 (E)若甲音叉的頻率為 440Hz，則乙音叉的頻率為 380Hz 27、警車在觀察者之正西方，兩者各以v 及S v 向正東移動，設有風自西方吹向東方，風速為O w ，當警車距離觀察者L處時 開始鳴笛，若聲速為 v 、警笛的頻率為f ，則下列敘述哪些正確？0 (A)經過 0 L vw v 的時間後，觀察者開始聽到警笛聲 (B)觀察者所見的波長大於 0 v f (C)若vS vO，則觀察者所聽到的頻率等於 f (D)若0 vS vO，則觀察者所聽到的頻率大於f 0 (E)觀察者聽到的頻率為 0 0 S v w v f v w v 28、如右圖所示，兩平面鏡的鏡面互相垂直，物體置於圖中的P點，下列敘述哪些正確？ (A)共可生成 3 個像 (B)生成的像中有 2 個是左右相反的 (C)眼睛位於E 處時，共可看到 2 個像，其中一個左右相反，另一個左右不相反 1 (D)眼睛位於E 處時，共可看到 2 個像，其中一個左右相反，另一個左右不相反 2 (E)眼睛位於E 處時，共可看到 2 個像，其中一個左右相反，另一個左右不相反 3 第一共鳴點 第二共鳴點 甲音叉 17.0cm 55.0cm 乙音叉 20.0cm 64.0cm
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