第壹部分(占 96 分) 一、單選題(占 80 分)
說明:第 1 題至第 40 題,每題均計分。每題 n 個選項,其中只有一個是最適當的答案,畫 記在答案卡之「選擇題答案區」 。各題答對得 2 分;未作答、答錯、或畫記多於一個 選項者,該題以零分計算。
1. 在冬天 5 度°C 的低溫下,以手同時觸摸同樣質量的棉被、鋼鐵和冷水等三種物質,經過一短時間後,人體的 感覺,冷水最冰冷,主要的原因是:
(A) 觸摸前冷水溫度最低 (B) 人體的觸感的錯覺 (C) 冷水導熱最快 (D) 冷水比熱最大 (E) 冷水會蒸發
2. 如圖(1)為人眼球對不同色光的靈敏度關係圖,同樣的功率 的單色光燈泡,下列何者最亮?
(A) 紫光 (B) 藍光 (C) 黃綠光 (D) 橙光 (E) 紅光
3. 質量 40 kg 的阿信在運動場中用雙手握住鉛直豎立的爬竿,剛開始他以 45 cm/s 等速向上爬了 10 sec 後到達 竿頂,接著再由靜止狀態,以等加速 4 m/s
2向下滑動。假設阿信向上攀爬及向下滑動的路徑長相同,則下列 敘述何者錯誤?
(A) 當阿信向上攀爬時,他受到的外力和為零 (B) 承(A),竿子給阿信的摩擦力大小為 392 N (C) 當阿信向下滑動時,他受到的外力和為 160 N (D) 承(C),竿子給阿信的摩擦力方向向上 (E) 阿信向下滑動時間需 2.5 秒
4. 電影「變形金剛」中柯博文被領導母體選為至尊首領,它帶領正義的「博派」對抗邪惡的「狂派」,在影片 中我們看到變身後的柯博文其力量強大無比,常常用一拳就讓敵方摔得支離破碎。在一次雙方大戰中,柯博 文擊出一拳讓「狂派」戰鬥兵士鉛直上升了 40 m 後垂直落地。假如此戰鬥兵士的質量為 180 kg 且被擊中後 沒有任何變身能力,在忽略空氣阻力的情況下,戰鬥兵士被擊出的瞬間速度為若干 m/s?
(A) 28 m/s (B) 42 m/s (C) 65 m/s (D) 80 m/s (E) 85 m /s
5-6 題為題組
2010 年諾貝爾物理學獎於 10 月揭曉,由蘇聯英國籍的海姆與諾沃肖洛夫共同獲得,得獎的理由是發明石墨 烯(graphene)大幅改善半導體的電子傳輸速率,並可在常溫下觀察到霍爾效應(Hall effect)。他們研究初期的工具只 是一些透明膠帶和普通鉛筆,且其研究成果在不到六年內就獲獎,成為史上最快獲得諾貝爾物理獎的得主。碳在 石墨結構中具有導電特質,研究因為需要使用較薄的石墨,於是用銼刀挫下來,但獲得的石墨屑達不到實驗目的,
於是他們改用膠帶從石墨上黏下薄片,這樣的薄片仍然包含許多層石墨烯。但反覆黏上十到二十次後,薄片就變 得越來越薄,最後僅由一層碳原子構成的單層石墨薄膜。石墨烯以石墨鍵( sp 2 )結合成六角的蜂窩狀所組成,且 為金屬鍵和共價鍵的複合鍵,因為這種特殊的結構,使得石墨烯擁有電阻極低的特性,讓電子在傳輸時,速度比 半導體快很多,是電子在矽的 10 倍,只比光速慢 300 倍,對於提升電子訊號有顯著的效果,因此在不久的將來 即有可能取代矽或鍺,成為下一代半導體的材料。
圖(1)
另外若在塑膠裡掺入百分之一的石墨烯,就能使塑膠具備良好的導電性,加入千分之一的石墨烯,能使塑膠 的抗熱性能提高 30°C。在此基礎上可以研製出薄、輕、拉伸性好和超強韌新型材料,用於製造超堅韌的防彈衣、
汽車、飛機和衛星甚至能讓科學家夢想中的 2.3 萬英哩長的太空電梯成為現實。(摘錄康喜報報第一期) 5. 關於石墨烯的厚度只有一個原子的厚度,則下列敘述何者正確?
(A) 厚度約為 1 奈米
(B) 所有現象均可用古典物理的牛頓力學與馬克士威的電磁波理論解釋 (C) 光學顯微鏡可以觀察到石墨烯的顆粒大小,並移動單一石墨烯薄膜 (D) 將來若把石墨烯應用於儲存材料,將可大幅提升儲存容量
(E) 石墨烯的各種性質,均與碳相差不多 6. 關於石墨烯的奈米科技,下列敘述何者正確?
(A) 石墨烯以石墨鍵( sp 2 )結合成六角的蜂窩狀所組成,為單純的共價鍵 (B) 石墨是一種電的絕緣體,而碳是一種電的導體,故不可能為同一元素 (C) 摩擦鉛筆掉下來的碎片不可能是一種簡易製作石墨烯的方法
(D) 石墨烯與塑膠複合材料,可製造出新型超強材料 (E) 當電子訊號不斷加快,最後有機會超越光速
7. 相同的燈泡 1~4 號和沒有內電阻的電池 ε 連接如圖(2),四個燈泡都會發亮且遵守歐姆 定律。若 I 1 代表通過 1 號燈泡的電流, V 1 代表 1 號燈泡兩端電壓,其他依此類推,則 下列敘述何者正確?
(A) V > 2 V 1
(B) 四個燈泡,2 號亮度最大 (C) I 1 = I 2 + I 3
(D) 若把 2 號燈泡拆掉, I 1 變大 (E) 承(D),電池消耗總功率變大
8. 用手撥動兩把樂器的弦線,測得弦位移-時間關係圖,
如圖(3)所示,下列說法何者正確?
(A) 手須以較快的速度撥動甲弦 (B) 甲弦為 250 赫,乙弦為 125 赫
(C) 甲弦若要發出乙弦的聲音,則需將弦線拉緊些 (D) 甲弦若要發出乙弦的聲音,則需將弦長變短些 (E) 甲弦的聲速較快
9. 玻璃透鏡主軸上有一光源 S,若光線經過透鏡後,最有可能為下列何種路徑?
(A) (B) (C)
(D) (E)
圖(2)
圖(3)
10. 甲、乙、丙和丁分別為四個極輕的銅環、鋁環、鐵環 和鎳環,穿在一根光滑的絕緣桿上,如圖(4)。當強力 條型磁鐵自右向左快速移動瞬間時,則金屬環的運動 方向和距離為表中何者?
選項 甲環的
運動方向 乙環的
運動方向 丙環的
運動方向 丁環的
運動方向 甲乙兩環
的距離 丙丁兩環 的距離
(A) 向左 向左 向左 向左 變小 變小
(B) 向左 向左 向右 向右 變小 變小
(C) 向右 向左 向左 向右 變大 變大
(D) 靜止不動 靜止不動 向左 向左 不變 變小 (E) 靜止不動 靜止不動 向左 向左 不變 變大 11. 下列何物質不會進入地球的岩石循環中?
(A) 智利火山噴出的火山灰 (B) 掉落地表的火星隕石 (C) 人類化工產業製造的污染物 (D) 地核中的鐵、鎳等物質 12-13 題為題組
※ 參考如圖(5)全球板塊分布圖,回答 12-13 題:
12. 下列是 2011 年 6 件重大的地震及火山活動:
甲:(2011/1/2)南美智利規模 7.1 地震
乙:(2011/2/22)菲律賓呂宋島上的布魯珊火山噴發 丙:(2011/2/22)紐西蘭南島基督城規模 6.3 地震 丁:(2011/3/7)夏威夷的基勞亞火山爆發 戊:(2011/3/11)日本東北規模 9.0 地震 己:(2011/5/21)冰島的格里姆火山噴發
根據地震及火山活動與板塊邊界的關係,下列選項所列有關此 6 事件所屬板塊邊界類型的數目,何者正確?
選項 (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) 張裂性邊界 2 2 2 1 1 1 0 聚合性邊界 2 3 2 2 3 2 4 錯動性邊界 2 1 1 2 1 3 2 13. 有關錯動性邊界的“轉形斷層”之敘述,下列何者錯誤 錯誤 錯誤? 錯誤
(A) 此處鮮少有岩漿作用、火山活動等現象出現 (B) 造成此斷層的力量多來自地球內部熱對流的動力 (C) 都是出現在中洋脊與中洋脊之間的斷層
(D) 此處伴隨產生的地震多屬淺源地震
14. 冬季影響台灣天氣的蒙古 西伯利亞氣團,性質為寒冷乾燥,當移動 的高壓中心經長江中、下游,由長江口附近出海後到達如圖(6)所示之 位置時,高壓中心的氣壓值及台灣地區的天氣會有何變化?
(A) 高壓中心氣壓上升;台灣地區天氣轉晴,氣溫回升 (B) 高壓中心氣壓上升;台灣地區天氣轉陰雨,氣溫下降 (C) 高壓中心氣壓降低;台灣地區天氣轉晴,氣溫回升 (D) 高壓中心氣壓降低;台灣地區天氣轉陰雨,氣溫下降
圖(4)
圖(5)
圖(6)
15. 如圖(7)為 2011 年桑達颱風的路徑圖(圖中標示日期的時間為當天零時),試依據颱風附近環流特性,判斷下列 何者最可能是 5 月 27 日全天累積總雨量分佈圖?
(A) (B)
(C) (D)
16. 台灣地區(120°E)逢大潮的日子,在西半球的夏威夷(150°W)、蓋亞納(60°W)及南半球的南非(30°E),當天潮汐 狀況分別為何?
(A) 大潮、大潮、大潮 (B) 大潮、小潮、大潮 (C) 小潮、大潮、小潮 (D) 小潮、小潮、小潮
17. 夜空中仙女座附近的星空如右圖(8):以實際距離 而言,下列何者距仙女座 α 星最遠?
(A) 仙女座 γ 星
(B) 疏散星團(NGC 752) (C) 行星狀星雲(NGC 7662) (D) M31 星系
18-19 題為題組
請閱讀下列短文,回答第 18-19 題:
觀測資料告訴我們,自 20 世紀以來台灣的平均溫度在百年內大約上升了攝氏 1.4 度,是同期全球平均增溫的 2 倍。台灣氣溫升高的現象不僅與全球一致,值得一提的是,百年來增溫的歷程也很類似。仔細觀察全球平均氣 溫的變化過程,會看到:這部增暖列車在它百年的旅程中並非穩定地以等速往前跑,而是時快時慢,甚至在 1950 及 1960 年代還發生倒車回檔變冷的情形。最特別的是在最近的 30 年間,它竟像馬力全開似地以大約 3 倍於以往 的速率加速奔馳。
台灣氣溫變暖不只表現在平均值的升高而已,而是一年四季都變暖了。再仔細比較每個月分的增溫幅度,還 可以發現有兩個時段是相對較高的,一個是春季的 2 月至 4 月,另一個則是秋季的 10 月及 11 月。這是一個很有 趣、也值得注意的現象,因為這兩個時段,一個是從冬季寒冷時節快速回溫的季節,另一個則是溫度大幅度下降 準備進入秋收冬藏的季節。在這些時序交替的季節出現特別明顯的升溫,代表氣候改變的趨勢是傾向使天氣儘早 脫離冷季,並使停留在暖季的時間變長,這種現象會讓人有夏季增長的感覺。
圖(7)
圖(8)
累積雨量圖
毫米(mm)中央氣象局製
累積雨量圖
毫米(mm)
中央氣象局製
中度颱風(Vmax32.7-50.9m/s) 輕度颱風(Vmax17.2-32.6m/s) 熱帶氣流(Vmax<17.2m/s) 強烈颱風(Vmax>=51.0m/s)