107 學年度指定科目考試物理考科非選擇題參考答案

(1)

1

107 學年度指定科目考試物理考科非選擇題參考答案

物理考科的非選擇題評量重點為考生是否能夠清楚表達推理過程，故答題時應將解題過程說明清楚。解題的方式有很多種，但考生用以解題的觀點必須符合題目所設定的情境。若考生表述的概念內容正確，解題所用的相關公式也正確，且得到正確答案，方可得到滿分。若考生的觀念正確，也用對相關公式，但計算錯誤，可獲得部分分數。本公告謹提供各大題參考答案以供各界參考。

107 學年度指定科目考試物理考科非選擇題各大題的參考答案說明如下：

第一題

第(1)小題

左線圈與右線圈的電流方向皆為順時針方向。

第(2)小題

電子在磁場中所受向心力為

2

m

mv evB R 

經過整理可以求得速率 v 與半徑最大值 R 的關係為_m v ^eBR^m

 m 由

2 2 2

2 2

1 ( )

2 2 2

m m

eBR e B R eV mv m

m m

  

可得截止電壓為

2 2

2 eB Rm

V  m

第(3)小題

由

2 2 2

2 e B Rm

hf W eV

   m

經過整理可得 _m² ²₂mh₂ ( W)

R f

e B h

 

若以 R_m²為縱軸、𝑓為橫軸，此等式為一直線方程式，其中斜率為 2₂ ₂ ( )

mh

e B > 0，橫軸𝑓的截距為 ^W

h 。

(2)

2

解法一

若線圈電流 i越大，則產生的磁場 B越大，而斜率越小，因此可以畫出下圖：

兩直線交點即為截距 ^W

h ，因此可得功函數。

解法二

若線圈電流 i越大，則產生的磁場 B越大，而斜率越小，然而實驗難免有誤差，兩直線可能有不同的截距，因此得到圖形如下：

由兩截距的算數平均數為 ^W

h ，可求得功函數W。

(3)

3

第二題

第(1)小題

N 點處的電位為 V

( ) kq kq kqr R r R R R r

   

 

第(2)小題

(a) 如圖所示，假設轉動軸心位於兩電荷連線上之 O 點處， O 點與兩電荷距離分別為 x 與 r x ，兩電荷在電場中受力量值均為 qE，方向相反，因此水分子所受的力矩量值為

 

rFsin qEsin r x qEsin x

 



     θ

qrEsin pEsin

 

(b) 水分子所受的力矩量值為 θ (6.3 10 ) (5.0 10 )³⁰ ⁴ ¹ pEsin 2

    ^   

1.575 10 ^25



1.6 10^25 (N m)

   

第(3)小題

食物中的水分子為極性分子，具有電偶極矩，電磁波來回變動的電場會使水分子受到力矩作用來回轉動，並且不斷撞擊周圍的分子使其加速，因而讓食物快速產生熱量。

O

107 學 年 度 指 定 科 目 考 試 物 理 考 科 非 選 擇 題 參 考 答 案