98 年物理科學科能力測驗試卷

98 年物理科學科能力測驗試卷

__________科__________班 學號__________姓名__________

總 分

一 6 題 7 分 42 分 、單選題　（ ，每題 ，共 ）

( ) 1.

汽 車 後 煞 車 燈

的 LED） 光源，若採用發光二極體（ ，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 50 km/h 的 0.5 ，故有助於後車駕駛提前作出反應。假設後車以 車速等速前進，則在

秒 　(A)3　(B)7　 (C)12 　 (D)25 。 的時間內，後車前行的距離大約為多少公尺？

( ) 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 ？　(A) 太 (B) 誤 陽輻射的能量是由其內部的核能轉換而來　

可 排 (C) 再生能源如：日光，具有不會提高 放量的優點　

太 (D) 陽能電池是一種直流電源，可將太陽光能直接轉換為電能　

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 SI） (B) 用國際單位制（ 時，適用測不準原理的兩個物理量，其乘積都可用瓦特表示　

個 (C) 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　

測 (D) 不準原理所以成立，與實驗測量儀器的精確度不夠有關　

光 子恆以光速前進，因此不適用測不準原理

( ) 4. 目 10 byte/cm^{8 2} 前記憶體技術可達到的資料儲存密度最高為

（ 1 byte = 1 位 = 8 元組

位 2 元），但奈米科技極可能突破此上限。例如圖

所 0 與 1 示的設計，鑽石表面上的氫與氟原子，可分別代表

位 頭 元，若奈米碳管探針

的 原 子

（

如 或 ），對氫與氟 氮 硼

原 吸引 與排 斥 子分別具有

作 用 力

， 則 可 據

以 區 別0 與 1 位 元。

下 (A) 列與此奈米科技有關的敘述，何者正確？

氫 原子的直

徑 大約為 10 奈 (B) 米　

奈 頭 米碳管探針

的 原 子

直 徑愈 大 有 於 別 愈 利 區 0 與 1 位 (C) 元　

此 奈米科技

預

期 可 資料儲存密度提高到 數萬倍 目 前 最高密度的 使 以上　 (D) 位 0 於表面上代表

N 、B…

鑽 石 表 面

HF 奈 米 碳 管

圖 2

與1 位 徑愈 大 元的兩種原子，其直

愈 利 有 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 戶 電

， 其

中 是接地的中 電 的敘述，何者正確？　 有 一 條 性線 。下列有關此 三條 電力 輸送線 壓

(A) 中

性 與其他 條輸 電 間的電 ，有時為 特 – 特 線 任 ， 　 何 有 一 時則為 線 壓 +110 伏 110 伏

(B) 中

性 的電 壓永遠低 於其他兩 條輸 電 的電 壓 三 線相 對於地球的電 壓 線 條 輸 線 　(C) 此 電 都是

110 伏

特 條輸 電 之間的電 壓 特 　 。 (D) 其 線 都是 110 伏 中任何兩

( )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 連 源

接 下

， 利 產 磁感 應的敘述，何者正確？ 可 用電 磁感 應 生的電流，發 揮功 能。下列有關電

(A) 電

磁 應 丹麥 科學 家厄司 發 的 感 現象 是 特最 先 現 (B)

發 機 電

可

以 利 用電 磁感 應原理將力學能轉換為 (C) 電 能

電

氣 品 引 路 使 穩 用 中 起電 磁感 應的電源電 ， 用的是 定的直流電 (D)

輸 電力 變壓 器 送 用 的

利 壓 壓 用電 磁感 應原理，可以提高電 ，但不能 降低 電 。

二 1 題 14 分 、多選題　（ ，共 ）

( ) 1. 一

質 沿 的 動，其位置 點 ^x 軸 運 坐標 ^x 對 t 的 4 做週期性 時間 關係如圖

所 質 示。下列有關此

點 動的敘述，何者正確？（ 項 應 選 二 運 ）　

(A) 質

點 週期 的 為 　 在 任 一 平均 速度 均 零

(B) 外

力 質 大於 零 對 點所作之 功 　

(C) 當^{| | 2 mx } 時

質 點以 率運 動　 等 速

(D) 質

點 運 沿x 軸 等速 動。 做 度

三

、 題 題 ， 組 共 題　（ 11 小 44 分 ）

1 ～ 2 題 為題組

　 裝 　一個

有 3.0

公

升 熱水 瓶 當 使瓶 內水 溫 持為 水的 式保溫 ， 通電 保溫 時，可 一直 保 98℃ 。 拔掉 電源，則 1 電 若 如 熱 圖

所 示，

瓶 降 初 溫 溫 鐘 下 。 內水 溫隨 時間下 ，在最 水 為 98℃ 時 以每分 約0.32℃的 率 降 ，水 速

圖 4

-2

-1

t (s)

1 2

1 2

0 3 4 5

-2

-3

-4

-5

x (m)

-1

斷 電 後 時 間 ( 分 ) 圖 1

水 溫

()

℃ ^{0 50 100 150 200 250}

50 60 70 80 90 100 110

　 室 　假設

內 度 定不 變 溫 固 溫 固 ，而在不同 度下，水的比熱 定為 4 2 10 J /(kg K).  ³  ， 回答 以下 4 ～ 5 試

題 。

( ) 1. 當

水 為 斷 溫 98℃ 時 拔掉 電源，則 電後之最 初 50 ， 在

分

鐘 瓶 損失 的熱量約為多少 ， 內熱水 焦耳 ？　 (A)_{5.5 10} ⁴ 　(B)_{1.6 10} ⁵　(C)_{2.2 10} ⁵　(D)

2.9 10 5 。

( ) 2. 持 使 續通電

水 內熱水 鐘 吸收 的熱量，約 焦耳 ？ 每 為 多 少 溫保 持為 98℃ 時 瓶 50 分 所 ，

(A)_{2.9 10} ⁴ 　(B)_{5.5 10} ⁴　(C)_{1.5 10} ⁵　 (D)_{2.0 10} ⁵ 。

3 ～ 4 題 為題組

　 富蘭 為 　 克 林

研 究

雷 現象 ，設計了如圖 電 3

所 示的

裝 線路 與接地 分 ， 在分 開處裝 帽形 的 置。他將 避雷 針 線 開 並 上 金屬鐘 A 與

B ， 鐘 兩

之

間 另 一個 金屬小 下 導線連 很輕 的 球， 形 以絲 線懸吊 球C ，A 鐘 方另 以 接兩個 金屬小 成驗電器

D

。 當 避 雷 針 上

空 雲 帶 三 小 均靜止 垂 假設驗電器 空氣 不 電，試 附 近 的 不 電時， 個 球 下 。依據以上所述， 並 周圍 的 導 回答

8 ～ 9 題 。

( ) 3. 當 電的 雲 低空帶

接 針 球 近避雷 頂端 時，下列有關 小 C 的 (A) 敘述，何者正確？　

小

球 保 靜止 下 ，不會 動　 球 擺 回撞擊 會 會 在 持 垂 擺 (B) 小 A 與 B 間 動， A 與 B 　 (C) 來

小

球 先擺向 撞 被 球 先擺向 撞 被 會 會 A ， 到A 後 A 吸 ，不 (D) 小 B ， 到B 後 B 住 再 分 離　

吸 ，不 住 再 分 離。

( ) 4. 驗 D 電器

的 兩 個 小 球 原

接 地 線 B A

C D 避 雷 針

圖 3

本 靜 止 下 垂

， 互 相 接 觸

。 當 避 雷 針 因 為

帶 負 接 ，而出 放電時，下列有關驗電器上兩個 小 有 電的 雲 近 現尖端 球的敘述，何者正確？　

(A) 兩 小 個

球

會 帶負 電而分離， 張開 ，不 相 觸 並保 持 接 　(B)

兩 小 個

球

會 帶 張開 ，不 相 觸 正電而分離， 並保 持 接 　(C)

兩 小 個

球

會 帶負 電而分離，在 張開 後會再 下 ， 接 　 次 垂 並互相 觸 (D)

兩 小 個

球

會 帶 張開 後會再 下 ， 接 。 正電而分離， 次 垂 並互相 觸 在

5 ～ 7 為 題組

　 　電

影 背景 故 ，以 情書描 六十 多年前日 本人撤 本 離 「海 角七 號」的 事 述 離臺 ， 日 籍 開 灣 一名 老師搭船

臺 ， 臺 的 灣 與他在 灣

戀 分離的 事 情書 中提到了如下的一 些 ： 人 感人 故 。 自然 界現象

　 九四 五年 十 　「一

二 二 五日。 子 已經 完全 沒入 了海面， 我真 的 不 月 十 友 ， 已經 完全 看 見臺 太陽 灣

島 了

， 你 還 站 在 那 裡 等 我 嗎

？

…

… 第 三 天

， 該 怎 麼 克 制 自 己 不 去 想 你

， 多 希 望 這 時 有 暴 風

…

… 十 二 月 的 海 總 是 帶 著

憤 怒

…

… 傍 晚

， 已 經 進 入 了 日 本 海

…

… 記 得 你 才

是 生時， 以 農村傳說 ，來 挑戰我月食 天文 理 ……遇見 了要 往 中 學 一年 級小女 就膽敢 天狗食月 的 的 論嗎 ？

臺 避 的 灣 冬

烏 魚

群 子 … … 友 ，

我 已經平安著陸

， 航 踩 我戰 後 破的 土 ……祝你 一生 永遠幸福！ 七天 的 行， 我終 於 上 殘 地 」。

　 試 　

根 據本 敘述 回 1 ～ 4 題。 文 ， 答

( ) 5. 天 理 文

論 主 影 把月 球 中， 月食 發生的 要原因為何？　 (A) 太 子 遮住 了　 (B) 陽的

地 球的

影 把月 球 球 影 把 球 影 把 的 的 子 遮住 了　 (C) 月 子 太陽 遮住 了　 (D) 月 子 地球 遮住 了　

(E) 月

球 被雲 了。 遮 住

( ) 6. 進

入 本 船 看著夕 日 海後，如 果男主角 在 上 陽時，在 臺 墾 灣 丁

的 女 主 角 也 在 海

邊 陽。 當男主角看 海 面， 這 女主角看 到的太陽高度為何？　 觀 賞 夕 到太陽下 緣剛好碰觸 平 時

(A) 整

個 在海 平 男 到的高度 相 太 主 陽 角 看 還 面之上　 (B) 與 同　 (C) 太 1/3 陽大約

沒 海 入

平 半沒入 平 平 面　 (D) 太 海 面　 (E) 太 已經 完全 沒入 海 面。 陽大約一 陽

( ) 7. 此 臺 出 日 一由 灣 發到

本 航 ， 經 度大約分別為 程 的 跨越 的 度與 緯 15° 與

10° 。

已 赤 長 知地 道的 周 約4 球

萬

公 ，則此 的速度在由 往 的分量， 平均 約為多少公 里 船 南 北 里／ 時？　 (A)7　 (B)21 　 (C)42

(D)70 。

8 ～ 11 為 題組

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 線 到 速 介 中。 就 波 言 波 愈 質 射 。 光 全部反射 回 波 較慢 的 質 光 而 ， 速 快的 介 ，其 折 率愈小

能

使 沿著 特定通道 傳 的 置 為「 波 」，例如光 。光 纖 為 的 射 波 遞 裝 稱 導 纖 常 細長圓柱 體，其各 層介 質 折 率

( )

n r 隨 離中 心 著

軸 大 遞減 ，如圖 圖 層介 質 折 率 射 而 所 示 ，故 的距離 r 變 5 右 外 的 射 n₂ 大 空氣 折 率 於

n0 ， 小 但

於 射 由光 纖左 端 入 續的 折 柱芯折 率n r( ) 。 線 進 後，由於 連 射，會如圖 2 光

所 纖 示在光

中 軸附近沿著 回 路線 ， 右 心 來 彎曲 的 向 前進。

在 海 中

， 聲 速 會 隨 海 水 深

度 變 而

， 因

此 度 圍 藉 折 停 改 ， 平方向 類似 圖 聲音 在特定的海水 深 範 內，可 由 射而不 的 變方向 沿著 水 前進（

6 中 的 光 線 沿 著 光 纖

中 軸 回 迂迴 前進）， 形 波 ， 海中的 得 導 為「 深 聲波 道」。 心 來 彎曲 ， 成 導 使 聲音 可以 傳 很遠 ，此 波 稱 海

在 空 氣 中

， 聲 速 只 與 空

氣 度有 聲 溫 關 ， 但在海水中，

速 要由 溫 力 定， 溫 愈 力 大， 聲 就愈 快。在 度 主 度與 壓 決 度 高或 壓 愈 速 深 超過

1 km 的

深 區 溫 幾乎 不 深 ，故 聲 只 壓 聲 度的關係圖。 海 ，海水 度 隨 度而 變 速 與 力有關。圖 7 為 速與 深 海中

( ) 8. 如 8 圖 所

示 的 長 直 光

纖

， 柱 芯

為 外 以 射 較玻璃 低 介 包 。若光 自光 纖左 端 入 心 的 角 玻璃 ， 層 折 率 為 的 質 覆 線 進 ，與中 軸 夾 為

 ， 線傳 遞 則下列有關此光

方 式 的敘述，何者正確？　

(A) 不

論 都不會發生 全 反 射　  為 線 何，光

(B) 不

論 都會發生全 反 射 　  為 線 何，光

(C) 夠

小 線才 會發生全反射　 時， 光

(D) 夠 大時，光

線 才 會發生全反射。

( ) 9. 依 7 ， 哪 據圖 在下列

一 個 海

水 深 範 ，其 聲 隨 度 深 最快？　 度 圍 速 深 變 而下 降 (A)100～ 200 m 　

(B)400～ 500 m 　(C)700～ 800 m 　 (D)1000 ～ 1100 m 。 ( ) 10.

在

「 深 海

圖 5 n₀

n₀ n₂

n₂ n (r) r

r

r n0

n (r) n₂

n₂ r

光 纖 圓 柱 正 面 光纖圓柱側面

n₀

聲 速 ( m / s ) 海

水 深 度

(公

里

)

圖 7

1450 1500 1550 1600 5.5

5 4.5 4 3 2 1.5 1 0.5

2.5 3.5 0

n₀

n₀ n₂

n₂ n (r)

圖 6

圖 8



聲 波 道

」 中 傳 遞 的 聲 波

， 會 因 折 射 產

生 向 中 遞 ，不 斷 回 導 軸 遠 而 。依據圖 偏 ，而 類似 在光 纖 傳 的光 線 折 波 的中 心 ，不會 離此 軸 去

7 ，

就 深 聲波 道而 言 心 在海下的 深 此 海 ，此中 軸 度，約為下列何者？　 (A)10 m 　(B)100 m　

(C)400 m　 (D)700 m 。 ( ) 11.

神 舟 七 號 太 空 船 的 太 空 人 在 準 備 出

艙 空 外 現 難打 開 臆 這 有關。 知光子的動量 進行 漫步 時，意 發 艙門 很 ，有 人 測 可能與光 壓 已 太

p 、 E 與 c 的 E pc ， 能量 光速 關係為 假設

艙

門 的面積為 _{1.0 m}²，

每

平 公尺的 入 方 艙門 上每秒 射的光子能量為 1.5

kJ， 艙門 因反射光 承 則 子 而

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 。

答 案

一 、單選題

1. B 2. D 3. B 4. B 5. D 6. B

二 、多選題

1. AC 三

、 題 組 題

1. B 2. D 3. B 4. A 5. B 6. A 7. A 8. C 9.A 10.D 11.B

解 析

一 、單選題

1. 50km/h ＝

s m 3600 1

1000 50



 ＝

9

125 m/s ， 9

125 × 0.5 ＝ 18

125 ＝6.9(m)。

2. 潮 汐與太陽

及 球 力有關。 月 引

3. (A) 能 J ＝ N·m ＝ kg·m/s²×m ＝ kg·m²/s² ， 量之單位為

　 功 之單 W( 瓦 ) ＝J/s＝ kg·m²/s³ ， 　 率 位 特 為

位 m ， kg·m/s ， 置之單位為 動量之單位為

位 × 動 置 量之單位

＝ m×kg·m/s＝ kg·m²/s＝ W·s² ，

能 × 時 量 間之單位

＝ kg·m²/s²×s ＝ kg·m²/s＝ W·s² 。

(C) 與 。 實驗測量儀器的精確度無關

(D) 光 仍 子

適 用

測 不 準 原理。

4. (A) 氫 原子的直

徑 ， 大約為 1 埃 相當 於 0.1 奈 米。

(B) 愈 小愈

有 於 別 利 區 0 與 1 位 元。

(D) 直

徑 有 於提高資料儲存 愈 密 小 度 愈 。 利

5. (A)(B)(C)中

性 的電 壓 零 火 之電 壓 。 線 一直為 ，兩 條 線 則時正時 負

(D) 兩

條 線 為 特 。 火 之間的電 壓 220 伏

6. (A) 是

法 第 先 現 拉 最 發 的。

(C) 能 引 夠

起

電 磁感 應的電源電 ， 用電流 時間而 變 交 路 必須 使 隨 改 的 流電。

(D) 變 器可 壓 壓 以 提 高電

， 可以 降低 電 。 也 壓

二 、多選題

1. (A) 經

一 到原位置， 移 零 平均 速度為 。 位 週期 為 ，所以 零 回

(B) 質

點 運 小相 同，動能不 ，因此 力對 質 為 在 動時速度 變 外 點所作之 功 零 大

( 僅

在 向 間對 質 先 負功 再作正 ， 起來 仍 零 轉 瞬 點 作 功 加 為 ) 。

(C) x 2m質

點 坐標 在 ＋ 之 斜 線 質 運 的 位 置 － 2 與 2 之 段 x-t圖 直 ，因此 點作等速度 動。 間，此 為一

(D)x t 圖 斜 之

率 速度， 個 程 率並 非 即 整 過 斜 定值。

三

、 題 組 題

1. 由 圖可

看 鐘 瓶 溫 ^{至 損失 的熱量} 出， 拔掉 電源之最 初50分 ， 內熱水 度由 98 C^{o 降} 85 C^{o ， 因此}

     H m s T 3000 1 (98 85) 39000( )=39000 4.2(    卡  焦耳)=1.6 10 ( ⁵ 焦耳) 。 2. 若

未 熱水 溫 鐘 加 以每分 約0.32 C^o

的 率 速

下 ， 使 溫保 持一定 度時，電熱器所提供的熱能等於熱 失 水 所 降 欲 水 溫 散 的熱量。 3000×1×0.32×50×4.2

＝ 2.0 　 × 　 10⁵( 焦 ) 。 耳

3. 由 靜 於

電 應， 避雷 針會與 雨 性 方 則 同 電 而 感 雷 雲帶 異 電，下 之 A 鐘 帶 性 ； B

鐘

則 應與 雷 雲帶 異 電，因此 與 感 雨 性 A 鐘 B

鐘

之 電 性 相 反

。 小 球 先

受 吸引 ，接 觸 電而 互相 排 ， 受 一個的 後再 被 斥 。 到 其 中之一 後因具同 性 斥 並 另 吸引 ，接 觸 排 ，如此反 覆循環

4. 帶

有 電的 雲 近 小 電 應而 帶 彼 互相 排 而分 開 負 接 時，兩 球因 靜 感 正電， 此 斥 。

5. 月 發生 食 的

主 球 在地球的 陰 得陽光 射不到 球。 要原因是 月 落 影區 內， 使 照 月

6. 日

本 台 的 方 台北更早 看 夕 海所 灣 北偏東 ，因此會比 到 陽。 在 的 位置在

7. 速 向 度

北 ＝ 北 的分量 向 的位 移÷ 時 ＝( 10 間

40000

360 )÷(7×24) ＝ 6.6 (km/hr) 。 8. θ 夠

小 才 使 線 界 入 角 超過臨 才 時 能 光 抵 面時， 射 夠大到 界角 ， 會發生全反射。

9. 由 圖可

看 深 不多，但 聲 最大。 出，在 100~200m 之 度下 降 速下 降 間，

10. 中

心 所在之 聲 必須 最 ， 容易 往外傳 中 生全反射。 軸 處 速 小 才 播過 程 產

11. 由 E ＝ Pc  每 入 秒

射 的

光 子 動 量

c

P  E ₈³ 5.0 10 ⁶ 10

3 10 5 .

1   



  (kg•m/s) 。由

牛 定 頓 律

t a P m

F 

 

 

  ，

動 變 量

化 亦 射的光子動量 變 最大時為全部以原來之動量反射，此時動量 化 最大時受 最大，而 入 化 變 力

＝2P2(5.010^6)1.010^5 (kg•m/s) 。 所 艙 所 以 門 受之最大的力

5 5

10 0 . 1 1

10 0 .

1  



 

 

  t F P

 

( 牛 ) 。 頓