大學入學考試中心 指定科目考試參考試卷 物理考科

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物理考科

－作答注意事項－

考試時間： 80分鐘 作答方式：

˙選擇題用 2B 鉛筆在「答案卡」上作答，修正時應以 橡皮擦拭，切勿使用修正液。

˙非選擇題使用較粗的黑色或藍色原子筆、鋼珠筆或中 性筆，在「答案卷」上作答。

物理常數

計算時如需要可利用下列數值：

重力加速度量值

g

m

h

e

祝考試順利

本 試 卷 之 著 作 權 屬 於 財團法人大學入學考試中心基金會

0 V I

乙 甲

第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 佔 8 0 分 ） 一 、 單 選 題 （ 6 0 分 ）

說明：第1題至第20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」。

每題答對得3分，答錯或劃記多於一個選項者倒扣3/4分，倒扣到本大題之實得分數 為零為止，未作答者，不給分亦不扣分。

1 - 2 為 題 組

在 光 電 效 應 的 實 驗 中 ， 小 明 以 同 一 單 色 光 分 別 照 射 在 不 同 的 金 屬 板 甲 、 乙 上 ， 皆 能 產 生 光 電 流 。 已 知 金 屬 板 甲 的 功 函 數 為W_甲， 金 屬 板 乙 的 功 函 數 為W_乙， 且W_甲>W_乙。 該 單 色 光 的 頻 率 為ν ， 卜 朗 克 常 數 為 h ， 試 依 據 前 述 文 字 ， 回 答 1 - 2 題 。

1 . 該 單 色 光 頻 率 與 金 屬 板 功 函 數 之 間 的 關 係 ， 下 列 何 者 正 確 ？

( A ) hν>W_甲 ( B ) hν <W_甲 ( C ) W_甲>hν >W_乙 ( D ) hν=W_乙 ( E ) hν <W_乙

2 . 下 列 各 選 項 為 光 電 流

I

( A ) ( B )

( C ) ( D )

( E )

0 V I

甲 乙

0 V I

乙 甲

I

乙 甲

0 V

I

甲 乙

圖3 F (N)

t (s)

(A) (B) (C)

(D) (E)

a

b

c

丙

丁

戊

圖2

49.3 mV 69.3 mV

59.3 mV 79.3 mV

82.1 mV

84.3 mV 89.3 mV 99.3 mV 89.3 mV

84.3 mV

84.3 mV

89.3 mV

39.3 mV 19.3 mV

3 - 4 為 題 組

在 「 等 電 位 線 與 電 場 」 實 驗 中 ， 筱 雯 使 用 的 電 路 接 法 如 圖1 所 示 ， 其 中 a 、 b 、 c 為 電 極 。 筱 雯 以 三 用 電 表 來 測 量 電 位 差 ， 先 將 負 極 探 針 固 定 插 在a 電 極 上 ， 再 以 正 極 探 針 插 入 淺 水 盤 中 ， 尋 找 相 同 電 位 差 的 點 ， 將 這

些 點 連 成 線 便 可 得 到 一 條 等 電 位 線 ， 依 此 方 法 她 繪 出 數 條 等 電 位 線 ， 如 圖2 中 之 細 實 線 所 示 。 試 根 據 圖1 ~ 2， 回 答 3 - 4 題 。

3 . 圖 2 中 ， 甲 ~ 戊 五 條 粗 黑 實 線 ， 哪 一 條 描 繪 出 最 接 近 正 確 的 電 力 線 ？ ( A ) 甲 ( B ) 乙 ( C ) 丙 ( D ) 丁 ( E ) 戊

4 . 此 實 驗 中 ， 筱 雯 應 該 把 三 用 電 表 的 功 能 選 擇 鈕 旋 轉 到 哪 一 位 置 ， 能 測 得 較 精 確 的 測 量 結 果 ？

5 - 6 為 題 組

一 個 質 量 為5 . 0 k g 的 物 體 在 一 條 東 西 向 的 水 平 軌 道 上 運 動 ， 它 受 到 一 個 向 東 的 水 平 力 作 用 ， 此 力 量 值 F隨 時 間 t變 化 的 關 係 ， 如 圖3 所 示 。 物 體 與 水 平 軌 道 間 的 摩 擦 可 忽 略 。 試 根 據 前 述 文 字 與 圖3 ， 回 答 5 - 6 題 。

5 . 從 t=5.0 s至 t=20.0 s期 間，該 物 體 所 受 衝 量 大 小 為 多 少 N · s ？

( A ) 3 0 ( B ) 4 0 ( C ) 5 0 ( D ) 7 0 ( E ) 8 0 6 . 已 知 該 物 體 在 t=5.0 s時 的 速 度 為 2 2 m / s、 向 西 ， 則 在 t=20.0 s時 該 物 體 的 速 度 大 小 與

方 向 為 下 列 何 者 ？

( A ) 3 2 m/ s ， 向 西 ( B ) 1 2 m/ s ， 向 西 ( C ) 6 m/ s ， 向 西 ( D ) 4 m/ s ， 向 東 ( E ) 1 6 m/ s，向 東 a

b c

淺水盤

圖1

圖4 R

E

F H

S O

7 - 8 為 題 組

如 圖4 所 示 ， 一 滑 雪 跳 遠 比 賽 的 加 速 坡 道 設 計 為 1 / 4 圓 弧 ， 其 半 徑 為 R=19.6 m， 終 點E 附 近 坡 道 的 切 線 為 水 平 ，E 距 地 面 垂 直 高 度 為 H=10.0 m。 一

運 動 員 單 純 地 利 用 重 力 ， 從O 點 由 靜 止 沿 坡 道 加 速 下 滑 ， 最 後 落 在 水 平 地 面 上F 點 處 。 假 設 整 個 過 程 中 運 動 員 所 受 空 氣 阻 力 與 摩 擦 力 可 以 不 計 ， 試 根 據 圖4 ， 回 答 7 - 8 題 。 7 . 運 動 員 下 滑 至 軌 道 上 的 終 點 E 時 ， 其 速 率 最 接 近 下 列

何 者?

( A ) 5 0 m/ s ( B ) 4 0 m/ s ( C ) 3 0 m/ s ( D ) 2 0 m/ s ( E ) 1 0 m/ s

8 . F 與 E 點 間 水 平 距 離 S最 接 近 下 列 何 者 ？

( A ) 3 0 m ( B ) 6 0 m ( C ) 1 0 0 m ( D ) 1 6 0 m ( E ) 2 0 0 m 9 - 1 0 為 題 組

有 一 南 北 方 向 、 長 度 極 長 的 細 直 導 線 ， 在 導 線 上 方 的P 點 放 置 一 小 磁 針 。 當 導 線 不 通 電 流 時 ， 磁 針N 極 指 向 為 正 北 方 。 試 回 答 9 - 1 0 題 。

9 . 導 線 通 電 流 後 ， 磁 針 N 極 向 東 偏 轉 3 0 ° 後 靜 止 。 若 地 球 磁 場 在 P 點 的 方 向 為 水 平 ， 大 小 為 B₀， 導 線 電 流 在 P 點 產 生 的 磁 場 大 小 為 B_I， 則 比 值

0

BI

B 應 為 下 列 何 者 ？ ( A ) ¹

2 ( B ) ¹

3 ( C ) 1 ( D ) ₃ ( E ) 2

1 0 . 如 果 導 線 所 通 電 流 大 小 不 變 ， 當 小 磁 針 和 導 線 之 間 的 垂 直 距 離 分 別 為 d₁和 d₂時 ， 磁 針 N 極 向 東 偏 轉 的 角 度 分 別 為 3 0 ° 和 6 0 ° ， 則 比 值 ²

1

d

d 應 為 下 列 何 者 ？ ( A ) 1

3 ( B ) 1

3 ( C ) 1

2 ( D ) 3 (E)3

1 1 - 1 2 為 題 組

在 圖5 所 示 之 xy座 標 方 格 區 域 內 有 強 度 為 E之 均 勻 電 場 ， 方 向 為 + y 方 向 。 將 一 帶 電 粒 子 由 P 點 以 v 的 速 度 向 右 水 平 射 出 ， 經 一 段 時 間 通 過Q 點 ， 粒 子 運 動 的 軌 跡 如 虛 線 所 示 ， 過 程 中 重 力 的 影 響 可 忽 略 。圖5 中 每 一 方 格 邊 長 為 d 。 試 根 據 圖5 ， 回 答 11 - 1 2 題 。

1 1 . 下 列 哪 一 選 項 內 的 所 有 粒 子 均 有 可 能 為 射 出 之 粒 子 ？ ( A ) α 粒 子 、 β 粒 子 、 質 子 ( B ) 電 子、中 子、碳 原 子 核 ( C ) 電 子 、 中 子 、 α 粒 子 ( D ) 質 子 、 氦 原 子 核 、 鋰 離 子 ( E ) β 粒 子 、 電 子 、 氯 離 子

1 2 . 由 粒 子 的 運 動 軌 跡 判 斷 ， 此 帶 電 粒 子 的 電 量 與 質 量 之 比 值 大 小 為 何 ？ ( A ) ^3v2

Ed ( B ) ^{3 2} 4

v

Ed ( C ) ² 3

v

Ed ( D ) ^{3 2} 16

v

Ed ( E ) ² 12

v Ed 圖5

P

Q

d E

d y

x

1 3 - 1 4 為 題 組

地 震 波 可 分 類 為 於 地 球 表 面 傳 遞 的 表 面 波 與 在 地 球 內 部 傳 遞 的 體 波 ， 而 體 波 又 可 分 為P 波 和S 波 兩 種 形 式 。 P 波 屬 縱 波 ， S 波 則 屬 橫 波 。 P 波 與 S 波

的 振 動 方 式 不 同，因 而 會 引 起 不 同 的 地 面 震 動 － 垂 直 震 動

（ 地 面 震 動 垂 直 於 地 面 ）與 水 平 震 動（ 地 面 震 動 平 行 於 地 面 ）。 已 知 某 地 區 地 震 觀 測 站 偵 測 一 接 近 地 表 的 震 源 產 生 之 震 波 ， 如 圖6 所 示 ， 箭 頭 為 震 波 傳 遞 到 觀 測 站 的 行 進 方 向 。 假 設 該 地 區 附 近 地 層 之 縱 波 傳 播 波 速 v 可 以 5 0 0 0 m/ s_p 來 估 算 ， 而 橫 波 傳 播 波 速 v_s也 可 以3 0 0 0 m / s 估 算 。 試 依 據 圖6 與 前 文 所 述 ， 回 答 1 3 - 1 4 題 。

1 3 . 關 於 觀 測 站 的 測 量 結 果 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ? ( A ) 觀 測 站 量 得 P 波 比 S 波 晚 到

( B ) 觀 測 站 皆 無 法 區 分 S 波 與 P 波 的 到 達 時 間

( C ) 觀 測 站 量 得 地 面 發 生 水 平 震 動 的 時 間 比 垂 直 震 動 早 ( D ) 觀 測 站 量 得 地 面 發 生 水 平 震 動 的 時 間 比 垂 直 震 動 晚 ( E ) 觀 測 站 量 得 地 面 發 生 水 平 震 動 的 時 間 與 垂 直 震 動 相 同

1 4 . 如 果 觀 測 站 量 得 縱 波 與 橫 波 的 到 達 時 間 相 差 1 . 0 s， 則 觀 測 站 與 震 源 的 直 線 距 離 約 為 多 少 ？

( A ) 1 0 0 0 m ( B ) 2 5 0 0 m ( C ) 4 0 0 0 m ( D ) 7 5 0 0 m ( E ) 1 0 0 0 0 m 1 5 . 在 甲 乙 丙 丁 戊 等 五 種 不 同 的 液 體 ， 各 放 入 一 個 材 質 相 同 但 體 積 不 同 的 均 勻 實 心 球

體 ， 各 球 體 均 可 靜 止 漂 浮 在 液 體 之 上 。 球 體 體 積V₁及 球 體 在 各 液 面 下 的 體 積V₂標 示 於 圖 7 中 ， 試 問 這 五 種 液 體 何 者 的 密 度 最 大 ？

( A ) 甲 ( B ) 乙 ( C ) 丙 ( D ) 丁 ( E ) 戊

1 6 . 一 塑 膠 筒 內 裝 有 總 質 量 1 0 k g 的 冰、水 混 合 物，在 時 間 t=0時，筒 內 冰 的 質 量 為 mkg。 此 時 小 強 開 始 以 溫 度 計 與 碼 錶 記 錄 筒 內 溫 度 變 化 ∆T 與

經 過 時 間 t的 關 係 ， 所 得 數 據 如 圖 8 所 示 。 過 程 中 此 系 統 每 單 位 時 間 從 其 環 境 吸 收 的 熱 量 為 定 值，且 塑 膠 筒 與 溫 度 計 的 熱 容 量 可 忽 略 ， 已 知 水 的 比 熱 為1 cal/g C⋅^D ， 冰 的 熔 化 熱 為 80 cal/g， 則 m 值 約 為 多 少 ？

( A ) 0 . 7 5 ( B ) 1 . 2 5 (C ) 2 . 5 ( D ) 2 . 7 5 ( E ) 3 . 2 5

1 7 . 若 電 子 的 初 始 動 能 很 小 ， 而 要 使 其 物 質 波 波 長 小 於1.0 10 m× ⁻¹¹ ， 則 最 小 須 以 多 大 電 壓 加 速 電 子 ？

( A ) 1 . 5 伏 特 ( B ) 1 5 伏 特 ( C ) 1 5 0 伏 特 ( D ) 1 5 0 0 伏 特 ( E ) 1 5 0 0 0 伏 特 V1

甲

乙 丙 丁 圖7

戊 V2

0

圖6 觀測站

＊ 震源

p 5000 m/s v =

s 3000 m/s v =

( )

∆T ^D

( )

10 20 30 40 50 60 t 分

1 2 3 4

0

圖8

1 8 . 圖 9 與 圖 1 0 中 各 有 兩 個 圓 形 線 圈，大 線 圈 都 使 用 普 通 導 線 連 結 電 池 與 開 關，以 形 成 迴 路；圖 9 中 小 線 圈 的 材 料 是 普 通 導 體，圖 1 0 中 小 線 圈 則 是 超 導 體，且 處 於 超 導 態。

開 始 時 兩 圖 中 的 大 線 圈 中 都 有 電 流 ， 兩 個 小 線 圈 中 沒 有 電 流 ， 現 在 用 開 關 S 切 斷 電 流 ， 使 大 線 圈 成 為 斷 路 ， 試 問 在 理 想 狀 況 下 ， 經 過 一 段 時 間 後 ， 圖 9 與 圖 1 0 小 線 圈 圓 心 附 近 的 磁 場 有 何 變 化 ？

( A ) 兩 圖 中 的 磁 場 不 一 定 會 消 失 ， 需 視 大 線 圈 上 的 電 流 大 小 而 定 ( B ) 圖 9 磁 場 會 消 失 ， 圖 1 0 磁 場 不 會 消 失

( C ) 圖 1 0 磁 場 會 消 失 ， 圖 9 磁 場 不 會 消 失 ( D ) 兩 圖 中 磁 場 都 不 會 消 失

( E ) 兩 圖 中 磁 場 都 會 消 失

1 9 . 如 圖 1 1 所 示 ， 一 條 輕 繩 子 跨 過 定 滑 輪 ， 輕 繩 的 左 、 右 端 各 懸 掛 兩 個 質 量 均 為 m 的 砝 碼 ， 此 時 ， 輕 繩 的 張 力 為T₁。 若 從 右 側 取 下 一 個 砝 碼 ， 改 掛 至 左 側 ，

則 系 統 自 靜 止 釋 放 後 輕 繩 的 張 力 變 為 T₂。 假 設 摩 擦 力 可 不 計 ， 輕 繩 與 定 滑 輪 的 質 量 可 忽 略 ， 則 T₂為 何 ？

( A ) ¹ ₁

3T ( B ) ¹ ₁

2T ( C )² ₁ 3T ( D )T ( E )₁ ³ ₁

4T

2 0 . 單 狹 縫 繞 射 實 驗 中 ， 有 一 波 長 為 λ 的 平 行 光 垂 直 於 狹 縫 入 射 。 已 知 遠 處 屏 幕 上 P 點 至 狹 縫 兩 端 的 光 程 差 為 ³

2λ ， 如 圖 12 所 示 ， 則 該 點 屬 於 下 列 何 者 ？ ( A ) 第 一 暗 紋

( B ) 第 三 暗 紋 ( C ) 中 央 亮 帶 中 線 ( D ) 第 一 亮 紋 中 線 ( E ) 第 二 亮 紋 中 線

圖11 T1

單狹縫 平行光

屏幕 P

圖12 普通導體線圈

S

圖9

大線圈

超導體線圈 圖10

S

大線圈

二 、 多 選 題 （ 2 0 分 ）

說明：第21至第24題，每題各有5個選項，其中至少有一個是正確的。選出正確選項，標示 在答案卡之「選擇題答案區」。每題5分，各選項獨立計分，每答對一個選項，可得1 分，每答錯一個選項，倒扣1分，完全答對得5分，整題未作答者，不給分亦不扣分。

在備答選項以外之區域劃記，一律倒扣1分。倒扣到本大題之實得分數為零為止。

2 1 . 科 學 家 利 用 x 射 線 繞 射 來 觀 察 晶 體 中 的 原 子 結 構 是 利 用 下 列 哪 些 特 性 ? ( A ) x 射 線 的 粒 子 性 ( B ) x 射 線 的 波 動 性

( C ) x 射 線 通 過 晶 體 會 產 生 干 涉 現 象 ( D ) 晶 體 中 的 原 子 成 規 則 排 列 ( E ) 晶 體 中 原 子 間 距 離 接 近 x 射 線 的 波 長

2 2 . 利 用 圖 1 3 所 示 的 惠 司 同 電 橋 裝 置 測 定 R 未 知 電 阻 值 時 ， 下 列 敘 述 哪 些 是 正 確 的 ？₂ ( A ) 若 選 取 R₁=50 Ω， 而 檢 流 計 G 讀 數 為 零 時 ， 測 得 長 度 比

MO 1

NO= ， 則2 R₂ =100 Ω

( B ) 檢 流 計 的 內 電 阻 大 小 對 R 值 的 測 定 結 果 影 響 不 大₂

( C ) 若 檢 流 計 的 電 流 為 由 O 往 P ， 則 應 將 滑 動 接 頭 O 往 左 移 以 使 檢 流 計 的 電 流 讀 數 為 零

( D ) 若 所 選 取 R 的 電 阻 值 與₁ R 越 接 近 ， 則 測 定 的₂ R 值 誤 差 越 小₂ ( E ) 檢 流 計 的 電 流 讀 數 為 零 時 ， 表 示 P 、 O 兩 點 電 位 相 同

2 3 . 圖 1 4 中 彈 簧 的 彈 力 常 數 k=250 N/m， 其 右 端 固 定 ， 左 端 聯 結 一 質 量 M 10 kg= 的 木 塊 ， 靜 置 於 無 摩 擦 力 的 水 平 面 上 。 今 有 一 顆 體 積 很 小 ， 質 量 m=10 g 的 子 彈 ， 向 右 以 水 平 速 度 v 射 入 且 留 於 木 塊 中 ， 形 成 子 彈 與 木 塊 的 組 合 體 。 從

子 彈 與 木 塊 接 觸 到 子 彈 與 木 塊 相 對 靜 止 的 這 段 碰 撞 時 間 為 ∆t ， 碰 撞 後 組 合 體 作 左 右 向 的 簡 諧 運 動 ，其 週 期 為T ， 彈 簧 最 大 壓 縮 量 為 0 . 2 0 m。 如 果 ∆tT， 且 彈 簧 的 質 量 可 以 忽 略 不 計 ， 則 下 列 敘 述 哪 些 為 正 確 ？

( A ) 子 彈 崁 入 木 塊 過 程 為 完 全 彈 性 碰 撞 ( B )T 2 M m

k

= π +

( C ) 簡 諧 運 動 的 過 程 中 ， 組 合 體 的 最 大 速 率 為 M v M m+ ( D ) 簡 諧 運 動 系 統 之 力 學 能 約 為 5 . 0 J

( E ) 子 彈 水 平 速 度 v 約 為 1 0 0 0 m/ s

2 4 . 關 於 以 圓 軌 道 繞 行 地 球 的 人 造 衛 星 與 太 空 梭 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？

( A ) 由 於 地 球 的 自 轉 ， 所 以 從 赤 道 附 近 發 射 人 造 衛 星 時 比 從 北 極 發 射 時 需 要 較 少 的 能 量 ( B ) 距 離 地 面 為 同 一 高 度 的 不 同 衛 星 ， 其 繞 行 地 球 的 速 率 與 其 本 身 質 量 無 關

( C ) 繞 行 地 球 中 的 太 空 梭 上 太 空 人 處 於 失 重 狀 態 ， 是 因 為 離 地 太 遠 ， 所 受 地 球 引 力 太 小 ( D ) 某 一 人 造 衛 星 繞 地 球 一 周 需 時 9 0 分 鐘 ， 則 此 人 造 衛 星 遠 比 月 球 接 近 地 球

( E ) 「 同 步 衛 星 」 的 周 期 和 月 球 繞 行 地 球 的 周 期 幾 乎 相 同

圖13 M O

P G

N

S

圖14 m v M

說明：本大題共有二題，作答都要用0.5 mm或0.7 mm之黑色或藍色的原子筆、鋼珠筆或中 性筆書寫。答案必須寫在「答案卷」上，並於題號欄標明題號（一、二）與子題號

（1、2、3…）。作答時不必抄題，但必須寫出計算過程或理由，否則將酌予扣分。

每題配分標於題末。

一 、 一 部 質 量 M =2000 kg 的 汽 車 在 車 廠 作 直 線 加 速 運 動 性 能 測 試 時 ， 車 子 從 靜 止

（ t=0.0 s） 加 速 至 v=15 m/s 54 km/h= 需 要 時 間 ∆t=5.0 s， 假 設 此 ∆t 時 間 內 汽 車 質 心 為 等 加 速 度 運 動 ， 針 對 此 時 間 內

1 . 請 以 時 間 t為 橫 軸 ， 速 率v 為 縱 軸 ， 畫 出 汽 車 質 心 運 動 的 v t- 圖 ， 圖 上 請 標 明 坐 標 軸 上 的 變 數 、 格 線 、 單 位 等 。 （3 分 ）

2 . 求 t=3.0 s時 ， 汽 車 所 受 之 淨 力 F 的 大 小 。 （3 分 ）

3 . 求 淨 力 對 汽 車 作 功 的 瞬 時 功 率 ( )P t ， 並 畫 出 P t 圖 ， 圖 上 請 標 明 坐 標 軸 上 的 變 數 、- 格 線 、 單 位 等 。 （4 分 ）

二 、 圖 1 5 為 一 交 流 電 路 （ 其 電 流 、 電 壓 與 電 阻 之 間 的 關 係 ， 以 及 電 功 率 的 計 算 ， 與 直 流 電 路 相 同 ） ， 有 一 傳 輸 線 路 連 接 甲 乙 兩 個 理 想 變 壓 器 ， 其 中 甲 為 升 壓 變 壓 器 ， 原 線 圈 與 副 線 圈 之 線 圈 數 比 為 1： 1 0 0； 乙 為 降 壓 變 壓 器 ， 原 線 圈 與 副 線 圈 之 線 圈 數 比 為 1 0 0： 1。 傳 輸 線 路 中 的 電 阻 可 由 兩 個 5 0 Ω 電 阻 器 來 代 表 。 圖 1 5 中 家 庭 電 器 R 兩_L 端 電 壓 為 1 0 0 V ， 其 消 耗 功 率 為 2 0 0 W 。

1 . 變 壓 器 乙 的 輸 入 電 壓 是 多 少 ？ （ 4 分 ）

2 . 傳 輸 線 路 中 所 損 耗 的 電 功 率 是 多 少 ？ （ 4 分 ）

3 . 要 減 少 該 傳 輸 線 路 中 所 損 耗 的 電 功 率 ， 有 什 麼 辦 法 ？ （ 2 分 ） 50 Ω

1：100 變壓器甲

圖15

100：1 變壓器乙 交

流 電

RL

50 Ω

傳輸線路

題號 答案 題號 答案

1 A 21 BCDE

2 B 22 ABDE

3 E 23 BDE

4 E 24 ABD

5 C 6 B 7 D 8 A 9 B 10 A 11 E 12 D 13 D 14 D 15 D 16 B 17 E 18 B 19 E 20 D