110學年度指定科目考試試題
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；更正時，
應以橡皮擦擦拭，切勿使用修正液（帶）。
˙非選擇題用筆尖較粗之黑色墨水的筆在「答案卷」上 作答；更正時，可以使用修正液（帶）。
˙未依規定劃記答案卡，致機器掃描無法辨識答案；或 未使用黑色墨水的筆書寫答案卷，致評閱人員無法辨 認機器掃描後之答案者，恐將影響成績並損及權益。
˙答案卷每人一張，不得要求增補。
第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占 8 0 分 ） 一 、 單 選 題 （ 占 6 0 分 ）
說明：第1題至第20題，每題有5個選項，其中只有一個是正確或最適當的選項，請劃記在 答案卡之「選擇題答案區」。各題答對者，得3分；答錯、未作答或劃記多於一個 選項者，該題以零分計算。
1. 關 於 目 前 所 觀 測 到 的 宇 宙 ， 下 列 敘 述 或 推 論 何 者 正 確 ？ (A) 宇 宙 越 遠 處 星 體 的 遠 離 速 率 越 慢
(B) 某 星 系 發 出 的 光 譜 線 有 紅 移 現 象 ， 代 表 該 星 系 正 在 靠 近 觀 測 者 (C) 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 自 誕 生 至 今 ， 其 溫 度 一 直 都 是 低 於 5 K (D) 越 近 處 的 宇 宙 現 象 顯 示 的 是 宇 宙 演 化 越 早 期 的 樣 貌
(E) 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 是 目 前 已 觀 測 到 的 所 有 電 磁 波 訊 號 中 ， 最 古 老 的 訊 號 2. 假 設 在 水 波 槽 中 ， 與 水 波 波 速 可 能 有 關 的 物 理 量 為 重 力 加 速 度 g、 水 的 密 度
與水 深 D。 若 僅 以 上 述 三 個 物 理 量 的 因 次 來 判 斷 波 速 v， 則 下 列 何 者 正 確 ？ (A) v正 比 於 gD (B) v正 比 於 gD (C) v正 比 於 gD
(D) v正 比 於 g D (E) v正 比 於 1 gD 第 3-4 題 為 題 組
假 設 棒 球 的 旋 轉 與 空 氣 阻 力 可 被 忽 略 ， 回 答 第 3-4 題 有 關 棒 球 的 問 題 。
3. 某 職 棒 投 手 先 以 固 定 力 將 靜 止 的 棒 球 沿 直 線 帶 動 約 1. 5 m 的 長 度 後，投 出 144 km/h 的 快 速 直 球。已 知 棒 球 的 質 量 約 為 150 g，則 該 投 手 施 於 球 的 固 定 力 量 值 約 為 何 ？ (A) 80 N (B) 1 0 0 N (C) 110 N
(D) 1 20 N (E) 1 30 N
4. 棒 球 抵 達 本 壘 板 上 方 時 ， 在 離 地 1.0 m 的 高 度 ， 被 打 擊 者 以 與 水 平 面 夾 角 為 (cos 3)
5
的 仰 角、 量 值 為 126 km/h 的 速 度 反 向 擊 出，該 球 在 被 擊 出 後 5.0 s 恰 好 飛 越 全 壘 打 牆 的 上 空 ，試 問 球 飛 越 全 壘 打 牆 瞬 間 ，離 地 高 度 為 多 少 m？（ 假 設 棒 球 場 地 面 為 水 平 ， 取 重 力 加 速 度 g = 10 m/s2）
( A) 4 ( B) 8 ( C) 10 (D) 12 (E) 16
5. 甲、乙 兩 計 時 器 原 來 置 於 地 球 表 面 計 時，甲 計 時 器 以 在 鉛 垂 面 作 小 角 度 左 右 擺 動 的 單 擺 週 期，作 為 計 時 基 準；乙 計 時 器 利 用 彈 簧 讓 重 物 在 光 滑 水 平 面 上 振 動，以 其 週 期 作 為 計 時 基 準。現 將 兩 計 時 器 移 至 另 一 星 球 表 面，該 星 球 表 面 的 重 力 加 速 度 量 值 為 地 球 表 面 的 4 倍 ， 則 下 列 有 關 甲 計 時 器 擺 動 週 期T甲和 乙 計 時 器 振 動 週 期T乙 的 敘 述 何 者 正 確 ？ （ 忽 略 空 氣 阻 力 ）
( A) T甲、T乙均 變 為 原 來 的 4倍 ( B) T甲、T乙均 變 為 原 來 的 1/2 ( C) T甲變 為 原 來 的 2倍 ，T乙不 變 ( D) T甲變 為 原 來 的 1/2，T乙不 變 ( E) T甲、T乙均 不 變
6. 圖 1 為 起 重 機 示 意 圖 ， 起 重 機 臂 PO 和 水 平 線 的 夾 角 為 60o， 且 可 繞 O 點 自 由 轉 動 ， 其 質 量 為 200 kg 且 分 布 均 勻 ， 鋼 索 PS 段 和 水 平 線 的 夾 角 為 30o， PSO 位 於 垂 直 面。起 重 機 臂 右 端 懸 掛 一 質 量 為 160 kg 的
重 物 ， 若 此 時 處 於 平 衡 狀 態 ， 且 整 條 鋼 索 質 量 可 忽 略 不 計 ， 則 鋼 索 上 的 張 力 是 多 少 牛 頓 ？
（ 取 重 力 加 速 度 g = 10 m/s2）
( A) 1600 ( B) 2600 ( C) 3200 ( D) 3600 ( E) 5200
7. 有 兩 顆 大 小 相 同 的 小 球 ， 各 以 長 度 為 L、 質 量 可 忽 略 不 計 的 擺 繩 掛 在 天 花 板 同 一 點 ， 左 邊 小 球 的 質 量 為 2 m ， 右 邊 小 球 的 質 量 為 3m 。 某 生 拉
起 兩 小 球 至 高 度 分 別 為h 和L h ， 將 小 球 由 靜 止 釋 放 ， 讓 小R 球 擺 向 中 間，使 兩 小 球 恰 在 最 低 點 時 發 生 正 向 彈 性 碰 撞，如 圖 2 所 示。碰 撞 後，若 左 邊 的 小 球 擺 回 到 最 高 點 的 高 度 仍 然 為hL， 則 hL：hR為 何 ？
( A) 9 : 4 ( B) 3 : 2 ( C) 1 : 1 ( D) 2 : 3 ( E) 4 : 9
8. 在 聲 速 為 350 m/ s 的 環 境 中 ， 進 行 音 叉 與 氣 柱 的 共 鳴 實 驗 。 從 零 開 始 ， 逐 漸 增 加 氣 柱 長 度 ， 並 將 測 得 共 鳴 時 的 氣 柱 長 度 ， 依 時 間 的 先
後 順 序 編 號 為 1、 2、 3、 4， 四 次 測 得 之 共 鳴 氣 柱 長 度 對 編 號 作 圖 ， 如 圖 3 所 示 。 實 驗 所 用 的 音 叉 頻 率 ， 最 接 近 多 少 Hz？
( A) 350 ( B) 525 ( C) 700 ( D) 105 0 ( E) 2000
9. 圖 4 為 電 流 天 平 的 構 造 示 意 圖。當 U 型 電 路 上 的 電 流 值 為I1 、螺 線 管 所 載 電 流 值 為I2 、 天 平 左 端 所 掛 的 小 重 物 質 量 為
m 時 ， 天 平 恰 成 平 衡 。 若 將 電 流I1 變 成4I2 ，同 時I2 變 成I1/ 2（ 負 號 表 示 電 流 方 向 與 原 來 的 方 向 相 反 ） ， 則 此 時 可 使 天 平 平 衡 的 小 重 物 質 量 應 為 何 ？ （ 忽 略 地 磁 造 成 的 影 響 ， g 為 重 力 加 速 度 ， L 為 U 型 電 路 寬 度 ， B 為 螺 線 管 所 產 生 的 磁 場 ）
( A) m (B) 2 m
( C) 4 m (D) 8m ( E) 天 平 無 法 達 到 平 衡
P
60o 30o
160 kg
S O 圖1
L L
2m 3m 圖2
共鳴編號 共鳴
氣 柱長 度
（ 公分
）
圖3
0 1 2 3 4 5 0
20 40 60
mg
螺線 管 線圈 部 分
L B
圖4
10. 氣 泡 室 是 裝 滿 液 態 氫 的 特 殊 容 器，其 內 部 具 有 均 勻 磁 場。當 帶 電 粒 子 穿 過 氣 泡 室 時，
沿 著 粒 子 軌 跡 會 產 生 小 氣 泡，是 一 種 能 用 來 追 蹤 粒 子 動 向 的 工 具。圖 5 是 不 同 的 帶 電 粒 子 由 左 至 右 垂 直 射 入 氣 泡 室 所 產 生 的 軌 跡 （ 磁 場 垂 直 進 入 紙 面 ） ， 分 別 以 1、
2、 3 編 號 標 示 ， 而 帶 電 粒 子 因 與 氣 泡 室 內 的 液 態 氫 作 用 而 損 失 能 量 ， 軌 跡 呈 螺 旋 形，其 中 粒 子 1、2 進 行 逆 時 針 旋 轉、粒 子 3 則 為 順 時 針 旋 轉。下 列 敘 述 何 者 正 確 ？
（ 以 mv q/ i表 示 編 號 i 的 粒 子 其 動 量 除 以 電 量 的 量 值 ）
( A) 編 號 1、 2、 3的 粒 子 均 帶 正 電 ， 且
3 2 1
/ / /
mv q mv q mv q ( B) 編 號 1、 2、 3的 粒 子 均 帶 負 電 ， 且
1 2 3
/ / /
mv q mv q mv q ( C) 編 號 1、2的 粒 子 均 帶 正 電， 編 號 3 的 粒 子 帶 負 電， 且
1 2 3
/ / /
mv q mv q mv q ( D) 編 號 1、2 的 粒 子 均 帶 正 電，編 號 3的 粒 子 帶 負 電，且
3 2 1
/ / /
mv q mv q mv q ( E) 編 號 1、 2 的 粒 子 均 帶 負 電 ， 編 號 3的 粒 子 帶 正 電 ， 且
3 2 1
/ / /
mv q mv q mv q 11. 科 學 家 常 用 X -射 線 繞 射 來 測 知 晶 體 結 構 ， 若 將 波 長 為
的 X-射 線 改 用 電 子 束 取代，並 進 行 相 同 晶 體 的 繞 射 實 驗，以 測 得 相 同 的 繞 射 圖 樣，則 電 子 的 能 量 為 何 ？
（h 為 普 朗 克 常 數 ， m 為 電 子 質 量 ） ( A)
2 2 2
2 h
m
( B) 2 hm ( C) h2
m (D)
2 2
h
m
(E)2
2 2
h m
12. 某 一 LE D 燈 組 ， 其 光 強 度 對 波 長 的 關 係 如 圖 6 所 示 ， 黃 － 紅 光 範 圍 的 光 強 度 比 藍 光 範 圍 的 光 強 度 大 很 多。某 生 以 此 光 源 照 射 某 一 金 屬，進 行 光 電 效 應 實 驗，發 現 皆 可 產 生 光 電 子 ， 如 圖 7 所 示 。 設 可 變 直 流 電 源 的 電 位 為V（ 集 電 極 電 位 相 對 於 發 射 極 電 位 ）、 量 測 到 的 光 電 流 為 I ， 則 下 列 何 者 為 該 實 驗 所 測 得 的 IV 關 係 圖 ？
( A) ( B) ( C) (D) (E)
13. 兩 個 點 光 源S1、S2間 的 距 離 為 24 cm，使 用 焦 距 為 9 cm 的 薄 透 鏡 L，垂 直 放 置 於 兩 點 光 源S1、S2的 連 線 上 並 調 整 位 置 ， 如 圖 8 所 示 ， 使 兩 個 點
光 源 成 像 於 同 一 位 置 ， 則 兩 點 光 源 到 透 鏡 的 距 離 比 為 何 ？ ( A) 3: 4 ( B) 3: 8 ( C) 2: 3
( D) 1: 2 ( E) 1: 3
圖8 薄透鏡L I
0 V I
0 V
I
0 V I
0 V
圖6
波長（nm）
強度（%）
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
400 500 600 700 800
圖7
安培計 伏特計
可變直流電源
發射極 集電極
光電子
光
I
0 V 圖5
第 14-15 題 為 題 組
地 震 預 警 是 利 用 地 震 在 地 球 內 部 傳 播 的 P 波 與 S 波 的 速 度 差 ， 透 過 偵 測 首 先 到 達 的 P 波 來 判 斷 地 震 規 模 ， 在 振 動 強 烈 的 S 波 到 達 前 的 時 間 內 發 出 預 警 ， 以 利 後 續 應 變 。 回 答 第 14-15 題 。
14. 2021 年 2 月 7 日 發 生 芮 氏 規 模 6.1 的 地 震，許 多 民 眾 手 機 收 到 多 次 國 家 級 警 報 。 該 地 震 震 源 在 臺 灣 東 部 外 海 ， 深 度 約 為 112 km。 宜 蘭 市 地 震 監 測 站 （ 距 震 源 直 線 距 離 約 為 141 km） 測 得 地 動 加 速 度 對 時 間 的 關 係 ， 如 圖 9 所 示 ， 圖 中 第 0 秒 為 地 震 起 始 時 間 。
若 宜 蘭 市 預 警 系 統 可 在 P 波 抵 達 後 的 7 秒 內 就 完 成 判 斷 並 發 出 預 警 至 各 縣 市，則 對 於 距 震 源 直 線 距 離 約 215 km 之 苗 栗 市 ， 可 提 供 的 應 變 時 間 約 為 幾 秒 ？ （ 假 設 P 波 與 S 波 的 波 速 固 定 ， 且 都 由 震 源 直 線 傳 播 到 地 表 上 的 各 地 點 。 ）
( A) 7 ( B) 14 ( C) 26 (D) 33 (E) 37
15. 當 地 震 表 面 波 在 稍 後 到 達 某 地 區 時，假 設 固 定 於 地 面 的 物 體 僅 作 水 平 方 向 的 簡 諧 運 動 ， 其 振 幅 為 0.20 cm， 週 期 為 0.40 s， 最 大 加 速 度 量 值 為 a m/s2。 若 固 定 於 地 面 的 水 平 書 架 上 的 書 本 不 會 因 地 震 而 滑 動，則 書 本 與 書 架 板 間 的 靜 摩 擦 係 數 不 能 小 於 。 以 下 各 組 (a, )數 值 ， 何 者 正 確 ？ （ 取 重 力 加 速 度 g = 10 m/s2）
(A) ( 0.25, 0.05 0) (B) (0.5 0, 0.05 0) (C) (0.5 0, 0.1 0) (D) ( 1 .0, 0.1 0) (E) ( 1.5, 0 .15)
16. 由 許 多 個 處 於 基 態 的 氫 原 子 所 組 成 的 系 統，吸 收 一 束 單 一 頻 率 的 光 後 各 自 躍 遷 到 主 量 子 數 為 n 的 激 發 態，當 這 些 處 於 激 發 態 的 氫 原 子 回 到 基 態 時，可 以 測 量 到 六 條 不 同 波 長 的 光 譜 線 ， 試 問 n 為 何 ？
( A) 7 ( B) 6 ( C) 5 (D) 4 (E) 3
17. 在 水 波 槽 實 驗 中 ， 水 波 槽 被 分 為 左 邊 的 深 水 區 和 右 邊 的 淺 水 區 ， 兩 區 以 線 段 ab 為 分 界 線，左 端 黑 色 長 棒 產 生 直 線 波 向 右 傳 遞，虛 線 表 示 其 波 前，箭 頭 表 示 波 的 行 進 方 向 ， 下 列 各 圖 何 者 正 確 ？
( A) ( B) ( C)
( D) ( E)
P 波 S 波 cm/s2
圖9
a
b b
a a
b a
b
b
a
18. 臺 東 的 臺 灣 國 際 熱 氣 球 嘉 年 華 是 很 受 歡 迎 的 休 旅 活 動。要 讓 熱 氣 球 升 空，必 須 加 熱 氣 球 裡 的 空 氣，使 氣 球 體 積 變 大，以 增 加 空 氣 浮 力（ 物 體 所 受 的 空 氣 浮 力 等 於 物 體 在 空 氣 中 所 排 開 同 體 積 空 氣 的 重 量 ） 。
有 一 熱 氣 球 乘 載 四 人 後 的 總 質 量 為6.0 10 kg 2 （ 不 含 球 內 空 氣 ） 。 當 加 熱 其 內 空 氣 ， 使 其 體 積 膨 脹 至3.0 10 m 3 3， 即 可 升 空 ， 此 時 空 氣 浮 力 等 於 熱 氣 球 載 人 後 的 總 重 量（ 含 球 內 的 空 氣 ）， 則 熱 氣 球 內 的 空 氣 溫 度 是 多 少℃？（ 設 當 時 外 界 氣 溫 為 22oC， 空 氣 密 度 為1.2 kg /m3，氣 球 內 、外 的 空 氣 都 視 為 理 想 氣 體 ， 且 加 熱 時 球 外 空 氣 的 溫 度 、 壓 力 不 變 。 ）
( A) 8 1 ( B) 72 ( C) 57 (D) 42 (E) 2 2
19. 在 核 電 廠 發 生 重 大 核 安 事 故 後 ， 附 近 可 檢 測 出 放 射 性 元 素 銫 137， 銫 137自 發 衰 變 時 ， 核 子 數 減 少 至 原 來 數 目 一 半 所 需 時 間 （ 半 衰 期 ） 約 為 30 年 。 已 知 每 1 公 克 銫 137的 放 射 性 活 度 約 為3.2 10 12 Bq（ Bq 為 放 射 性 活 度 的 單 位 ， 1 Bq = 每 秒 發 生 一 次 衰 變 ； 活 度 亦 稱 活 性 ） ； 食 品 中 放 射 性 銫 檢 驗 的 容 許 量 標 準 值 為 100 Bq / kg 。
假 設 一 尾 100 kg 的 大 型 海 魚 在 15 年 前 體 內 的 放 射 性 物 質 只 有2.0 10 8公 克 的 放 射 性 銫137， 現 今 對 其 殘 留 的 銫 137進 行 檢 驗 ， 若 銫 137在 這 期 間 未 被 代 謝 出 體 外 ， 則 其 每 公 斤 的 放 射 性 活 度 為 食 品 檢 驗 容 許 量 之 標 準 值 的 幾 倍 ？
( A) 0.045 ( B) 0.32 ( C) 4.5 (D) 32 (E) 450
20. 悠 遊 卡 系 統 利 用 電 磁 感 應 原 理 來 辨 識 與 傳 遞 資 訊（ 即 無 線 射 頻 辨 識 技 術 － RFID）。 讀 卡 機 產 生 變 動 磁 場，讓 悠 遊 卡 內 部 迴 路 產 生 應 電 流，使 內 部 晶 片 得 以 發 送 訊 號，
讀 卡 機 就 能 讀 取 卡 內 的 晶 片 資 料（ 如 圖 10）。悠 遊 卡 迴 路 中 的 應 電 動 勢 和 其 每 匝 線 圈 中 之 磁 通 量 時 間 變 化 率 Φ
t
的 關 係 為 QN Φ
t ， 其 中 N為 匝 數 ，Q為 悠 遊 卡 迴 路 的 訊 號 加 強 係 數 。 若 悠 遊 卡 迴 路 的 矩 形 線 圈 尺 寸 為 8.00 cm 5.00 cm 、N 4、Q 40.0， 讀 卡 機 產 生 的 磁 場 垂 直 穿 過 悠 遊 卡 線 圈 平 面 ， 且 線 圈 中 磁 場 的 時 間 變 化 率 B = 0 2 sin (2 )
B f ft
t
， B05.00 10 8 T ， 頻
率 f 13.56 MHz， 則 悠 遊 卡 迴 路 線 圈 應 電 動 勢 的 最 大 值 約 為 何 ？
( A) 0.680 V ( B) 1.20 V ( C) 2.73 V (D) 3.64 V (E) 4.52 V
二 、 多 選 題 （ 占 2 0 分 ）
說明：第21題至第24題，每題有5個選項，其中至少有一個是正確的選項，請將正確選項 劃記在答案卡之「選擇題答案區」。各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得 5分；答錯1個選項者，得3分；答錯2個選項者，得1分；答錯多於2個選項或所有選 項均未作答者，該題以零分計算。
21. 一 個 檢 流 計 G 的 內 部 電 阻 為 1 .0 kΩ ， 需 要 10 μA 的 電 流 ， 才 能 使 其 獲 得 最 大 讀 數 （ 即 滿 刻 度 偏 轉 ） 。 一 個 安 培 計 由 該 檢 流 計 及 一 個 並 聯 的 電 阻 R1所 構 成 ， 如 圖 11 所 示，當 通 過 安 培 計 的 電 流 為 10 A 時 ，會 使 檢 流 計 讀 數 滿 刻 度 。 另 以 相 同 的 檢 流 計 及 一 個 串 聯 的 電 阻 R2構 成 一 個 伏 特 計 ， 如 圖 12 所 示 ， 當 伏 特 計 兩 端 的 電 壓 為 10 V 時 ， 會 使 檢 流 計 讀 數 滿 刻 度 。 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
讀 卡 機 悠 遊 卡 內 部 迴 路
圖10
變 動 磁 場 線 圈
( A) 檢 流 計 得 到 滿 刻 度 偏 轉 時 ， 跨 接 於 檢 流 計 的 電 位 差 值 為 1.0 mV ( B) R 約 為 1.0 mΩ 1 ( C) R 約 為 10 mΩ 1
( D) R 約 為 1.0 M Ω 2 ( E) R 約 為 1.0 kΩ 2
質 量 為 m的 汽 車 在 與 水 平 面 夾 角 為 的 斜 面 跑 道 作 半 徑 為 R 的 圓 周 運 動，其 面 對 車 頭 直 視 時 的 示 意 圖 如 圖 13 所 示 。 設 重 力 加 速 度 的 量 值 為 g ， 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
(A) 若 夾 角
0， 無 摩 擦 力 則 無 法 作 圓 周 運 動(B) 需 摩 擦 力 克 服 沿 斜 面 的 下 滑 力 mgsin
才 可 作 圓 周 運 動(C) 無 摩 擦 力 也 可 作 圓 周 運 動 ， 此 時 斜 面 跑 道 對 車 的 正 向 力 為 mgcos
(D) 無 摩 擦 力 也 可 作 圓 周 運 動 ， 此 時 速 率 v Rgtan (E) 沿 斜 面 向 下 的 摩 擦 力 可 增 加 作 圓 周 運 動 的 向 心 力
23. 在 「 狹 縫 干 涉 和 繞 射 」 的 實 驗 中 ， 雙 狹 縫 至 屏 幕 的 距 離 為2.00 m。 先 以 一 未 知 波 長 的 雷 射 光 垂 直 入 射 一 個 狹 縫 間 距 為100 μm的 雙 狹 縫 做 干 涉 實 驗 ， 測 得 屏 幕 上 干 涉 圖 樣 之 中 央 亮 帶 的 中 央 線 與 第 二 暗 紋 的 距 離 為1.95 c m，接 著 利 用 單 狹 縫 的 繞 射 現 象 以 測 量 單 狹 縫 的 縫 寬 時 ， 僅 將 雙 狹 縫 片 改 為 單 狹 縫 片 而 其 餘 實 驗 參 數 不 變 ， 測 得 單 狹 縫 繞 射 圖 樣 之 中 央 亮 帶 的 中 央 線 與 第 二 暗 紋 的 距 離 為13.0 c m，則 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
( A) 雙 狹 縫 干 涉 圖 樣 之 中 央 亮 帶 的 中 央 線 到 第 三 暗 紋 的 距 離 為2.60 c m ( B) 雙 狹 縫 干 涉 圖 樣 之 中 央 亮 帶 寬 度 為1.30 c m
( C) 單 狹 縫 繞 射 圖 樣 之 中 央 亮 帶 寬 度 為13.0 c m ( D) 雷 射 光 的 波 長 為 450 nm
( E) 單 狹 縫 的 縫 寬 為 20.0 μm
24. 在 科 學 博 覽 會 中 ， 有 一 學 生 站 在 塑 膠 凳 上 ， 以 手 指 接 觸 相 對 地 面 電 壓 為 27 萬 伏 特 、 半 徑 為 15 cm 的 金 屬 球 時 ， 導 致 頭 髮 直 豎 ， 引 發 觀 眾 驚 呼 。 已 知 金 屬 球 表 面 的 電 場 大 於3.0 10 V/m 6 時 ， 即 會 造 成 空 氣 游 離 而 放 電 。 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？（ 庫 侖 常 數 k 9.0 10 N m / C 9 2 2）
( A) 學 生 手 指 接 觸 高 電 壓 金 屬 球 後 ， 頭 髮 因 帶 同 性 電 荷 而 互 斥 所 以 直 豎
(B) 將 懸 掛 在 質 輕 細 繩 下 的 不 帶 電 金 屬 小 球 移 近 高 電 壓 金 屬 球 時，金 屬 小 球 會 立 即 被 排 斥 開
( C) 電 壓 固 定 為 27萬 伏 特 時 ， 金 屬 球 的 半 徑 必 須 不 小 於 9. 0 c m， 才 不 至 於 發 生 放 電 現 象
( D) 高 電 壓 金 屬 球 在 該 生 接 觸 它 之 前 的 電 量 約 為3.0 10 4C
(E) 高 電 壓 金 屬 球 上 電 荷 透 過 接 地 之 導 體 ， 在 5.0 ms 內 全 部 轉 移 到 地 面 期 間 之 平 均 電 流 約 為 0.90 mA
G
圖12
G
Ｇ
圖11
圖13
第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占 2 0 分 ）
說明：本部分共有二大題，答案必須寫在「答案卷」上，並於題號欄標明大題號（一、二）
與子題號（1、2、……），若因字跡潦草、未標示題號、標錯題號等原因，致評閱 人員無法清楚辨識，該部分不予計分。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。作答使用筆尖較粗之黑色墨水的筆書寫，且不得使用鉛筆。
每一子題配分標於題末。
一 、 在 『 金 屬 的 比 熱 』 實 驗 單 元 中 ， 有 相 同 質 量 的 兩 個 純 金 屬 塊 A 和 B， 其 上 的 標 籤 都 已 脫 落 在 旁，標 籤 一：比 熱0.39 J / (g℃)，標 籤 二：比 熱0.15 J /(g℃)，因 而 進 行 實 驗 探 討，以 測 定 金 屬 塊 的 比 熱，並 貼 上 正 確 標 籤。已 知 水 的 比 熱 為4.2 J / (g℃)、
量 熱 器 質 量 為 600 g。經 多 次 實 驗 平 均 後，得 到 的 數 據 取 兩 位 有 效 數 字 節 錄 如 表 1 與 表 2。 表 1 為 熱 水 加 到 盛 有 冷 水 的 量 熱 器 過 程 中 所 得 到 的 實 驗 數 據 。 表 2 為 將 金 屬 塊 A 投 入 盛 有 冷 水 的 量 熱 器 過 程 中 所 得 到 的 實 驗 數 據。冷 水 的 初 始 溫 度 為 冷 水 加 入 量 熱 器 內 達 到 熱 平 衡 後 的 溫 度 。
表1 質量
（g）
初始 溫度（℃）
熱平衡 溫度（℃）
熱水 200 100 65
冷水 100 15 65
1. 進 行 表 1的 測 量 時 ， 先 將 冷 水 加 入 量 熱 器 達 到 熱 平 衡 後 再 加 入 熱 水 ， 而 不 是 直 接 將 熱 水 加 入 量 熱 器 ， 說 明 此 實 驗 步 驟 的 目 的 為 何 ？ （ 2分 ）
2. 實驗時，金屬塊的體積相對於量熱器中水的體積有哪些限制 ？簡單說明理由。（2分）
3. 根 據 實 驗 數 據 ， 計 算 金 屬 塊 A的 比 熱 （ 至 兩 位 有 效 數 字 ） 。 （ 3分 ）
4. 若 另 以 電 熱 板 對 金 屬 塊 B直 接 加 熱 ， 進 行 比 熱 測 量 實 驗 ， 實 驗 時 以 0.50 A 的 電 流 、 12 V的 電 壓 對 金 屬 塊 B加 熱 2.0分 鐘 ， 測 得 的 實 驗 數 據 如 表 3， 試 判 定 金 屬 塊 B的 比 熱 ， 並 計 算 電 熱 板 提 供 的 熱 量 被 金 屬 塊 B吸 收 的 百 分 比 。 （ 3分 ）
表 3
質 量(g) 初 始 溫 度(C) 最 終 溫 度(C)
金 屬 塊 B 100 22 58
二 、 調 速 器 可 用 來 控 制 馬 達 的 轉 速 ， 其 結 構 如 圖 14 所 示 、 圓 筒 狀 的 外 殼 固 定 不 動 ， 中 心 轉 軸 隨 馬 達 旋 轉 ， 軸 上 兩 側 各 有 一 質 量 可 忽 略 的 短 棒 ， 其 上 端 與 中 心 轉 軸 連 接 ， 下 端 各 有 一 個 質 量 為 1.0 kg 的 擺 錘 ， 兩 短 棒 與 中 心 轉 軸 恆 在 同 一 平 面 ， 且 此 平 面 隨 中 心 轉 軸 旋 轉 時，短 棒 可 以 自 由 張 開 或 合 攏 ，當
張 角 為 45o時 ， 擺 錘 恰 可 觸 及 外 殼 ； 當 轉 速 夠 大 時 擺 錘 會 貼 著 外 殼 ， 對 外 殼 施 力 ， 以 傳 達 馬 達 轉 速 過 大 的 訊 息 。 已 知 外 殼 的 內 半 徑 為 0.40 m， 重 力 加 速 度 g 10 m / s2。
1. 當 擺 錘 恰 可 觸 及 外 殼 而 不 對 外 殼 施 力 時 ， 計 算 此 時 中 心 轉 軸 的 角 速 度 。 （ 4分 ）
2. 當 中 心 轉 軸 以 角 速 度 6 rad/ s 旋 轉 時 ， 計 算 任 一 擺 錘 對 外 殼 施 加 的 正 向 力 量 值 。 （ 3分 ）
3. 若 擺 錘 和 外 殼 間 的 動 摩 擦 係 數 = 0.2 5， 當 中 心 轉 軸 的 角 速 度 維 持 6 rad/s時 ， 計 算 任 一 擺 錘 因 摩 擦 而 損 耗 的 功 率 。
（ 3分 ）
表 2 質量
（g）
初始 溫度（℃）
熱平衡 溫度（℃）
冷水 100 19 24
金屬塊A 100 100 24
中心轉軸
外殼
圖14
0.40 m
45ﾟ
