1、大學入學考試中心 101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）。 未依規定畫記答案卡，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，其後果由考生自行承 擔。 答案卷每人一張，不得要求增補。 四川天地人教育 第 1 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科 第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占 80 分
2、）分 ） 一 、 單 選 題 （ 占一 、 單 選 題 （ 占 60 分 ）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 畫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 畫記多於一個選項者，該題以零分計算。 1. 一 孤 立 在 空 氣 中 的 點 波 源 ， 發 出 固 定 頻 率 的 聲 波 ， 每 週 期 輸 出 的 平 均 功 率 不 變 。 假 設 聲 波 能 量 沒 有 轉 換 為 其 他 形 式 的 能 量 ， 則 對 於 球 心 均 位 於 點 波 源 ， 但 半 徑 分 別 為 R 與 2R 的 甲 、 乙 兩 個 球
3、面 而 言 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ (A) 在 甲 、 乙 兩 球 面 處 的 聲 波 波 長 比 為 1:2 (B) 在 甲 、 乙 兩 球 面 處 的 聲 波 波 長 比 為 2:1 (C) 每 週 期 內 通 過 甲 、 乙 兩 球 面 的 聲 波 總 能 量 相 等 (D) 甲 、 乙 兩 球 面 單 位 面 積 通 過 的 聲 波 能 量 ， 彼 此 相 等 (E) 甲 、 乙 兩 球 面 單 位 面 積 通 過 的 聲 波 能 量 ， 其 比 為 2:1 2. 一 個 連 續 週 期 繩 波 向x的 方 向 傳 播 ， 如 圖 1 所 示 ， 若 細 繩 上 的 各
4、 質 點 在 原 位 置 每 分 鐘 上 下 振 盪 12 次，則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ 位移(cm) 位置(cm) (A) 此 週 期 波 的 波 長 為 15cm (B) 此 週 期 波 的 振 幅 為 4cm 圖 1 (C) 此 週 期 波 的 頻 率 為 12Hz (D) 此 週 期 波 的 波 速 為 2.4cm/s (E) 此 週 期 波 由 位 置 3cm處 傳 播 到 27cm處 需 時 18s 3. 在 一 條 沿 x 軸 拉 緊 的 均 勻 細 繩 上 ， 有 甲 與 乙 兩 個 脈 波 ， 以 波 速分 別 向 右 與 向 左 行 進 ， 當 時 間t時 ，
5、 兩 波 的 波 形 如 圖 2 所 示 。 圖 中 的 兩 個 三 角 形 均 為 等 腰，且 高 度 H 遠 小 於 底 邊 的 長 度 v 0 L（ 未 依 比 例 繪 製 ） 。 若 重 力 的 影 響 可 忽 略 不 計 ， 則 下 列 有 關 這 兩 個 脈 波 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ y L 0 L v v 圖 2 甲 乙 -H H x (A) 位 於 甲 、 乙 兩 脈 波 上 的 小 段 細 繩 均 沿 x 方 向 運 動 (B) 位 於 甲 、 乙 兩 脈 波 上 的 小 段 細 繩 ， 其 動 能 均 為 零 (C) 當 兩 脈 波 完 全 重 疊 的 瞬 間
6、 ， 細 繩 成 一 直 線 (D) 當 兩 脈 波 完 全 重 疊 的 瞬 間 ， 繩 波 動 能 為 零 (E) 當 兩 脈 波 完 全 重 疊 後 ， 繩 波 就 永 遠 消 失 - 1 - 四川天地人教育 101年指考 第 2 頁 物理考科 共 7 頁 4. 年 諾 貝 爾 物 理 獎 的 一 半 是 頒 發 給 科 學 家 高 錕 ， 以 表 彰 他 對 光 纖 應 用 的 貢 獻 。 下 列 有 關 光 纖 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ 2009 (A) 光 在 光 纖 中 傳 播 是 利 用 全 反 射 原 理 (B) 光 纖 傳 播 光 訊 號 是 利 用 光 電 效 應
7、 (C) 光 纖 傳 播 光 訊 號 容 易 受 到 周 圍 環 境 電 磁 波 的 影 響 (D) 光 纖 僅 能 傳 播 由 雷 射 光 源 所 產 生 的 光 波 (E) 光 纖 軸 心 部 分 的 折 射 率 較 其 外 圍 部 分 的 折 射 率 小 5. 有 一 質 量 為、比 熱 為ms 的 金 屬 小 珠 子 自 高 處 靜 止 落 下，由 於 空 氣 阻 力 的 緣 故，珠 子 落 地 前 以 等 速 度 v 下 降 。 假 設 空 氣 對 珠 子 的 阻 力 所 導 致 的 熱 全 部 由 珠 子 吸 收 ， 而 不 考 慮 珠 子 的 熱 散 失 ， 令 重 力 加 速
8、度 為g， 且 所 有 物 理 量 均 採 SI 制 ， 則 在 珠 子 落 地 前 以 等 速 度 v 下 降 時 ， 珠 子 的 溫 度 每 單 位 時 間 升 高 多 少 ？ (A) gv ms (B) gv s (C) mv gs (D) gs v (E) v gs 6. 有 一 汽 車 輪 胎 ， 內 含 約10公 升 的 空 氣 ， 胎 內 空 氣 可 視 為 理 想 氣 體 。 已 知 胎 內 壓 力 比 胎 外 壓 力 約 多個 大 氣 壓 。 假 設 輪 胎 內 外 溫 度 皆 等 於 室 溫 （） ， 且 取 波 茲 曼 常 數， 1 大 氣 壓， 則 該 輪 胎 內 約
9、有 多 少 個 氣 體 分 子 ？ （ 已 知 外 界 大 氣 壓 力 為 一 大 氣 壓 ） 3 J/ 300K 23 1.38 10Kk 5 1.01 10 N/m 2 (A) (B) (C) (D) (E) 10 10 20 10 24 10 28 10 30 10 7. 某 生 用 白 光 光 源 做 干 涉 與 繞 射 實 驗，以 同 一 雙 狹 縫 干 涉 的 裝 置 進 行 三 次 實 驗 時 ， 將 雙 狹 縫 分 別 以 僅 可 通 過 紅 色 、 藍 色 、 綠 色 的 單 色 濾 光 片 遮 蓋 ， 則 使 用 不 同 顏 色 濾 光 片 所 產 生 干 涉 條 紋 的
10、間 距 ， 由 大 至 小 排 列 為 下 列 何 者 ？ (A) 紅 、 藍 、 綠 (B) 紅 、 綠 、 藍 (C) 藍 、 綠 、 紅 (D) 綠 、 紅 、 藍 (E) 藍 、 紅 、 綠 8. 考 慮 可 視 為 質 點 的 甲、乙 兩 原 子，甲 固 定 於 原 點，乙 只 在 x 軸 上 運 動，乙 受 甲 的 原 子 力F只 與 距 離 x 有 關，且F以 沿x方 向 為 正，F與 x 的 關 係，在 間 如 圖 3 所 示。乙 由 靜 止 自點 開 始 移 動，假 設 乙 除 原 子 力外 不 受 其 他 外 力 作 用 ， (A) 乙 原 子 到 達 Q點 時 ， 101
11、0 2.2 10m5.0 10mx PF 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ 動 能 最 大乙 原 子 到 達點 時 ， 動 能 最 大 F (N) 12 10 6.0 3.0 0 -3.0 -6.0 x ( P Q R 10 10m) 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 圖 3 4.0 4.5 5.0 (B) R (C) 乙 原 子 到 達 Q點 後 便 靜 止 於 該 處 (D) 乙 原 子 到 達 R點 後 便 靜 止 於 該 處 (E) 乙 原 子 到 達 R點 時 ， 速 度 一 定 指 向x 方 向 - 2 - 四川天地人教育 第 3 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科
12、 9. ， 以 等 速 度 爬 一 坡 度 為的 (A) 60 10.重 力 加 速 度 為 地 球力 加 速 度 一 輛 小 貨 車 的 質 量 為2000公 斤 ， 在 車 輪 不 打 滑 的 情 況 下7 2 /s 小 時 ？ 公 路 斜 坡，若 空 氣 阻 力 與 機 件 引 起 的 力 學 能 損 失 皆 可 忽 略，取 重 力 加 速 度 為10m， sin70.12 ，而 引 擎 輸 出 功 率 固 定 為80000瓦 特，則 小 貨 車 的 速 率 約 為 多 少 公 里 (B) 80 (C) 90 (D) 100 (E) 120 / 已 知 月 球 表 面 的表 面 重g的
13、六 分 之 一 。 在 月 球 的 水 平 面 上 有 一 質 量 為 m的 物 體 受 水 平 推 力F作 用 ， 而 作 加 速 度 為2g的 等 加 速 度 運 動 ， 已 知 物 體 與 水 平 面 之 動 摩 擦 係 數 為0.5， 則 推 力F的 量 值 為 下 列者 ？ (A) 何 5 2 mg (B) 25 12 mg (C) 23 12 m (D) 5 g 6 mg (E) 11. 滑 的 環 形，鉛平 動 ， 已 知 當 質 點 經 過 最 低 點 時 的 速 率 為， 如 圖4所 示 。 則 2mg 一 內 壁 光細 圓 管直 的 固 定 於 一 基 座 頂 部 的 水
14、v0 表 面 上 ， 環 的 半 徑 為 r， 細 管 的 內 徑 遠 小 於 r 而 可 忽 略 。 在 圓 管 中 有 一 質 量 為m 的 質 點 ， 能 繞 行 圓 管 作 完 整 的 圓 周 運 0 該 質 點 通 過 圓 管 的 最 低 點 與 最 高 點 時，圓 管 施 於 基 座 頂 部 的 力 ， 其 鉛 直 分 量 相 差 多 少 ？ (A) v r 2 0 4mg r (B) 2mv 2 0 r 2 4 mv mg (C) 2 0 mv r (D) 2 0 2mv r (E) 2. 甲、乙 為 質 量 相 等 的 兩 質 點，在 光 滑 水 平 面 上 以 同 一 速 率
15、 v，沿 著 不 同 方 向 分 別 作 等 的 3. 圖5中 兩 個 正 方 形 的 邊 長 均 為1m， 圖 中P點 處 有 之 電 荷 4. 圖6為 等 電 位 線 與 電 場 實 驗 的 示 意 圖，圖 測 基座 0 圖4 1 速 度 運 動 。 隨 後 它 們 彼 此 碰 撞 而 結 合 成 一 體 ， 並 以 速 率 v/2沿 x 軸 方 向 前 進 。 已 知 在 過 程 中 外 力 的 合 力 為 零 ， 則 甲 質 點 在 碰 撞 前 的 運 動 方 向 與 x 軸夾 角 是 多 少 ？ (A) 0 (B) 30 (C) 45 (D) 60 (E) 90 1 甲 乙 丙 戊
16、1 m 1 m P R 丁 圖5 + 2C，在R點 處 有2C之 電 荷，則 甲、乙 、 丙 、 丁 、 戊 五 點 中 ， 何 處 電 場 的 量 值 最 大 ？ (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 (E) 戊 1 甲 乙 甲 乙 中+Q 與Q 分 別 代 表 等 量 正 負 電 荷。X為 兩 正 負 電 荷 中 點，將 一 探 針 置 於X處。若 甲、乙 、 丙 、 丁 四 點 皆 與X點 等 距 離 ， 則 另 一 探 針 將 可 在 下 列 哪 兩 處得 與X處 相 同 之 電 位 ？ (A) 甲 、 乙 (B) 乙 、 丁 丙丙 +Q-Q X 丁丁 (C) 甲 、 丙 (
17、D) 甲 、 丁 (E) 丙 、 丁 圖6 - 3 - 四川天地人教育 101年指考 第 4 頁 物理考科 共 7 頁 - 4 - 15-16題 為 題 組 帶 電 粒 子 的 速 率 可 利 用 速 度 選 擇 器 來 測 量 ， 速 度 選 擇 器 是 由 一 對 狹 長 金 屬 平 板 內 相 互 垂 直 的 均 勻 電 場 與 均 勻 磁 場 所 構 成 的 ， 當 電 場 與 磁 場 匹 配 時 可 讓 特 定 速 率 的 帶 電 粒 子 直 線 通 過 ， 而 測 得 其 速 率 。 本 題 組 僅 考 慮 帶 電 粒 子 受 電 磁 力 作 用 ， 而 忽 略 其 他 作 用 力
18、 。 15. 設 符 號 代 表 磁 場 的 方 向 為 垂 直 穿 入 紙 面 ， 而 符 號 -q v q v q v q v -q v 代 表 磁 場 的 方 向 為 垂 直 穿 出 紙 面；q 為 帶 電 粒 子 所 帶 的 正 電 量，v 為 其 速 度。下 列 電 場 或 磁 場 方 向 互 異 的 速 度 選 擇 器 ， 何 者 可 讓 入 射 的 q 或 -q 帶 電 粒 子 直 線 通 過 ？ (A) (B) (C) (D) (E) 16. 若 速 度 選 擇 器 的 兩 平 行 板 間 距 為 d， 所 接 電 池 的 端 電 壓 為 V， 均 勻 磁 場 的 量 值 為
19、B， 則 電 量 為 q 的 粒 子 ， 可 直 線 通 過 此 速 度 選 擇 器 的 速 率 為 下 列 何 者 ？ (A) Bd V (B) V Bd (C) qBV d (D) qV Bd (E) qBd V 17. 如 圖7所 示 ， 在x y水 平 面 上 有 一 長 方 形 的 金 屬 導 體 線 圈 ， 位 於 其 左 邊 的 無 限 長 直 導 線 ， 載 有 沿 著y x y I 圖7 方 向 的 電 流I。當 此速 度 v移 動 時，下 列 有 關 線 圈 迴 路 中 感 應 電 流 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ (A) 若 v沿方 向 向 前 ， 則 感 應 電
20、流 為 零 (B) 若 v沿 線 圈 以 等 y x方 向 向 右 ， 則 感 應 電 流 為 零 (C) 若 v沿方 向 向 前 ， 則 感 應 電 流 愈 來 愈 大 (D) 若 v沿 y x方 向 向 右 ， 則 感 應 電 流 是 不 為 零 的 定 值 (E) 若 v沿方 向 向 前 ， 則 感 應 電 流 是 不 為 零 的 定 值 y 四川天地人教育 第 5 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科 18. 如 圖8所 示，有 一 鉛 直 豎 立 且 兩 長 邊 極 長 的 固 定 形 金 在 忽 略 摩 擦 力、空 氣 阻 力、地 磁、迴 路 電 流 場 及 形 B) 導 線 先
21、 加 速 掉 落 ， 而 後 減 速 至 靜 止 19 屬 線，置 於 一 垂 直 此 形 平 面 的 均 勻 磁 場B中。現 有 一 段 電 阻 為R、 長 度 為l的 導 線 ， 其 兩 端 套 在 此 形 金 屬 線 的 兩 長 邊 上，並 持 續 保 持 良 好 接 觸，使 導 線 和 金 屬 線 形 成 迴 路。 產 生 的 磁金 屬 線 電 阻 的 情 況 下，讓 該 導 線 自 靜 止 狀 態 向 下 滑 落，則 導 線 在 掉 落 過 程 中 的 運 動，下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ (A) 導 線 持 續 等 加 速 掉 落 ( (C) 導掉 落 至 一 最 大 速 度
22、 後 ，掉 落 D) 導加 速 掉 落 ， 而 後 減 速 至 靜 止 ， 再 反 向 上 升 至 初 始 位 置 E) 導 線 先 加 速 掉 落 至 一 最 大 速 度 ， 再 減 速 至 一 最 後 速 度 後 ， 等 速 掉 落 . 線 加 速等 速 (線 先 ( 下 列 有 關 超 導 體 的 敘 述 ， 何 者 錯 誤錯 誤 ？ (A) 科 學將 水 銀 冷 卻 至 液 態 氦 的 溫 度 ， 發 現 水 銀 的 電 阻 消 失 ， 因 而 首 度 發 現 超 導 現 B) 超 導 體 具 有 將 外 加 磁 力 線 排 除 於 外 的 性 質 ， 可 以 被 應 用 在 磁 浮
23、列 車 上 C) 由 於 電 能 在 傳 輸 過 程 中 ， 有 些 會 變 成 熱 能 ， 若 改 用 超 導 體 來 當 電 力 輸 送 線 ， 將 朱 經現 象 ， 在 超 導 的 發 展 史 中 ， 有 著 重 要 的 貢 獻 20. 自 然 界 活 體 中 的與的 含 量 比 值 恆 為 家 象 ( ( 可 減 少 傳 輸 電 能 的 損 耗 (D) 高 溫 超 導 體 在 室 溫 下 即 具 有 超 導 現 象 (E) 武 和 吳 茂 昆 兩 位 物 理 學 家 ， 使 用 特 種 金 屬 氧 化 物 而 發 現 高 溫 超 導 14C12C12 1.2 10 品 中 14C 與
24、，活 體 死 亡 後 未 腐 爛 部 分 的含 量 但中 ， 不 論 開 在古 遺 蹟 中 採 得 一品 ， 的 含 量 比 值 為 何 ？ 12C 始 時 數 量 樣 不 變 ， 14C 將 因 衰 變 而 含 量 日 減 。科 學 家 發 現 原 子 核 衰 變 過 程 有 多 少 ， 其 衰 變 到 只 剩 下 原 有 數 量 的 半 數 ， 所 需 的 時 間 都 相 等 ， 這 時 間 稱 為 半 衰 期 （half-life） 。 已 知 14C 的 半 衰 期 為5730年 ， 某 考 古 學 者 測 得 此 樣 品 的 年 代 約 為22920年 ， 則 考 此 樣 12C (
25、A) 11 1.9 10 (B) 12 4.8 10 (C) 1.2 12 10 (D) 13 3.0 10 (E) 14 7.5 10 二 、 多 選 題 （ 占二 、 多 選 題 （ 占 20 分 ）分 ） 說明：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21題至第 確選項畫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. 當 物 體 所 受 合 力 為 零 時 ， 下 列 選 項 所 描 述 的 物 體 運 動 或 狀 態 ， 哪 些
26、 是 不 可 能不 可 能 的 ？ (A) 靜 止 (B) 等 速 度 運 動 (C) 等 加 速 度 運 動 (D) 軌 跡 為 拋 物 線 的 運 動 (E) 地 表 附 近 的 自 由 落 體 運 動 B . l 圖8 - 5 - 四川天地人教育 101年指考 第 6 頁 物理考科 共 7 頁 22. 一 重 量 為W的 均 勻 圓 柱 體 ， 半 徑 為R， 中 心 軸 通 過 重 心 止 置 於 一 水 平 地 板 上 。 以 一 沿 半 徑 通 過的 水 平 力 O， 靜 點Of作 用 於 圓 柱 體 左右 側 緊 靠 著 一 鉛 直 的 牆 壁 ， 並 在側 ， 使 其f的 作
27、用 點 處 施 一 向 上 之 鉛 直 力F， 使 圓 柱 體 仍 與 地 板 接 觸 而 且 保 持 平 衡 ， 如 圖9所 示 。 若 地 板 與 牆 壁 均 非 光 滑 ， 且 所 有 的 以O點 為 參 考 點 ， 則 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？ (A) 作 用 於 圓 柱 體 的 靜 摩 擦 力 ， 其 總 力 矩 的 量 值 為 靜 力 力 矩 均 FR (B) 作 用 於 圓 柱 體 的 靜 摩 擦 力 ， 其 總 力 矩 為 零 (C) F所 產 生 的 力 矩 量 值 為FR (D) W所 產 生 的 力 矩 量 值 為WR (E) F與W的 量 值 一 定 相 等
28、23. 只 能 為100雙 狹 縫 和 屏 幕 的 距 離 為1.00m，屏 m (A) 先 做 單 狹 縫 繞 (C) (D) 氫 燈 發 光 係 氫 原 子 由 高 能 階 狀 態 躍 遷 到 低 能 階 狀 態 24. 氫 原 子 在 其 能 階 間 躍 遷 時 可 發 出 光 ， 因 此 可 當 作 光 源，稱 作 氫 燈，現 以 圖10所 示 的 裝 置 利 用 氫 燈 來 做 雙 狹 縫 干 涉 實 驗 ， 濾 光 鏡 讓 特 定 波 長 的 光 波 通 過 。 已 知 雙 狹 縫 的 間 距 m， 幕 上 觀 察 到 的 兩 相 鄰 暗 紋 的 距 離 為 6.56m， 則 下
29、列 哪 些 選 項 正 確 ？ 圖 中 狹 縫 0的 目 的 是 為 了 S 射 實 驗 ， 再 做 雙 狹 縫 干 涉 實 驗 (B) 氫 燈 所 發 的 光 ， 有 一 部 分 的 波 長 為656nm 濾 光 鏡 的 顏 色 為 藍 色 (E) 氫 燈 所 發 的 光 譜 為 不 連 續 光 譜 一 自 由 電 子 被 侷 限 在 位 置 坐 標0 x 與xa之 間 作 直 線 運 動，而a為 奈 米 尺 度，此 該 電 子 的 物 質 波 形 成 兩 端 為 節 點 的 駐 波 ， 圖11為n 2的 駐 波 狀 態 。 設h為 普 朗 因 與 數為物 質 敘 述 ， 哪 些 正 確 ？
30、 1n 下 列克 常電 子 質 量，則有 關 該 電 子波 性 質 的、m (A) 該 電 子 的 物 質 波 為 電 磁 波 (B) 該 電 子 處 於 第n個 駐 波 狀 態 時 的 物 質 波 波 長 2a n 該 電 子 處 於 第n個 駐 波 狀 態 時 的 物 質 波 波 長(C) 2 na 該 電 子 處 於 第n個 駐 波 狀 態 時 的 動 能(D) 2 1 22 K nh E ma (E) 該 電 子 處 於 第n個 駐 波 狀 態 時 的 動 能 2 12 K h E 2m na 氫 濾 狹 燈 光 縫 雙 狹 屏 幕 圖 鏡S0 縫 S1 10 0 a x 圖11 1n
31、 2n 圖9 f F W O R - 6 - 四川天地人教育 第 7 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科 - 7 - 第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占0 分 ）分 ） ：本部分共有二大題，答案必須寫在 答案卷 上 並於題號 2 說明，、欄標明大題 （一號 二）與子題號（12、）。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。作答務必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 、 平，之 後 將 電 流 天 平 線 路 與 螺 ，電 流 天 平 的 電 流 為 圖12(a)為 電 流 天 平
32、 的 示 意 圖 ， 將 電 流 天 平 的形 導 線 放 入 螺 線 管 中 ， 在 未 接U 衡 狀 態通 電 流 前 使 電 流 天 平 歸 零，即 天 平 呈 現 水 平 的 1 I線 管 線 路 分 別 接 通 直 流 電 源假 設 流 經、 流 經 螺 線 管 的 電 流 為 2 I，為 質 量 很 小 的 小 掛 勾 之w總 重 量，而 電 流 天 平 的與 寬 分 別 為與U形 導 線 的 長 a b （ 如 圖(b)） 。 12 1. 簡 述 通 電 流 1 I與 2 I後 ， 維 持 電 流 天 平 平 衡 2. 某 生 實 驗 時 ， 先 固 定 電 流 天 平 的 電
33、流 1 的 原 理 為 何 ？ （2分 ） I為 數 ， 逐 次 調 整 螺 線 管 的 電 流 2 2.0安 培 ， 增 加 質 量 均 相 等 的 小 掛 勾 個 I， 使 電 流 天 平 恢 復 掛 勾 個 數 表 示 之 ） 、 2 平 衡 ； 如 此 取 得 對 應 的（ 以 小w I五 組 數 據 如 下 表 ： 小 掛 勾 個 數 1 2 3 4 5 2 I(安 培 ) 0.5 1.0 1.4 2.1 2.5 請 在 答 案 卷 作 圖 區 畫 出 上 表 中 小 掛 勾 個 數 與 2 I關 係 的 圖 線 ， 再 依 據 圖 線 的 結 果 ， 寫 下 你 對 螺 線 管 內
34、 磁 場 量 值 與 2 I b a 圖12(b) 圖12( ) 電 流實意 圖電 流 天 平 的U形 導 線a天 平驗 示 1 I 1 I w 2 I 2 I 關 係 的5分 ） 簡 述 如 何 設 計 實 驗 以 利 用 圖可 分 離 的 電 流 天 平 （ 注 意 ： 電 流 天 平 可 以 任 意 方 向 磁 場 強 度 的 分 布。（3分 ） 二、 結 論 。 （ 3. 利 用 此 實 驗 方 法 ， 可 以 測 量 出 螺 線 管 內 部 磁 場 分 布 情 形 。 12(a)之U形 導 線 與 螺 線 管 移 動 以 改 變 與 螺 線 管 的 距 離 ），量 測 螺 線 管 中
35、 沿 軸 如 圖13所 示，於 無 摩 擦 的 水 平 桌 面 上，有 大 小 相 同 、 質 量 分 別 為M、的 兩 均 勻 木 塊 ， 以 質 量 可 、未 受 力 時 長 度 為 1. 求 m 忽 略、力 常 數（ 彈 力 常 數 ）為k L的 彈 簧 ， 連 接 兩 木 塊 的 質 心 。 M、的 系 統 質 心到mCM的 距 離。 （3分 ） d 2. 如 將m固 定 在 桌 面 ， 使M向 左 移 動 一 小 段 距 離 L，然 後 放 開 使M作 簡 諧 運 動，當M的 動 能 等 於 彈 簧 的 彈 性 位 能 時 ， 彈 簧 的 伸 長 量 為 何 ？ （4分 ） 3. 現
36、M、m位 置 皆 不 固 定，並 將M、m拉 開，使 彈 簧 伸 長 一 小 段 距 離，此 過 程 中 的 位 置 不 變， 然 後 同 時 放止 的 兩 木 塊 ， 則 L 質 心C開 處 於 靜M、皆 會 在 此 桌 面 上 動 的 質 心作 簡 諧 運 動 ， 求 m 對 固 定 不CM之 簡 諧 運 動 的 振 幅 。 （3分 ） 圖13 L M d C m 四川天地人教育 101 學年度指定科目考試 物理考科選擇題答案 題號 答案 題號 答案 1 C 21 CDE 2 D 22 AC 3 C 23 BDE 4 A 24 BD 5 B 6 C 7 B 8 A 9 E 10 B 11
37、A 12 D 13 E 14 E 15 D 16 B 17 A 18 C 19 D 20 E 四川天地人教育 1 101 學指定科目考試物考科非選擇題考答案學指定科目考試物考科非選擇題考答案 物考科非選擇題的評重點為考生是否能夠清楚表達推過程，故答題時應 將解題過程明清楚。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。考生表述的概內容正確，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。考生的觀正確，也用對相關公式，但計算錯誤，可 獲得部分分。本公告謹提供各大題考答案以供各界考，詳細評分原則明， 請本中心將於 8 月 15 日出刊的選才電子報 。 101 學指定
38、科目考試物考科各大題的考答案明如下： 第一題第一題 第第 1 題題 通電 I1與 I2後，電天平的平衡原係用電 I1經導線b時，在線管內的 均勻磁場B (由I2產生)作用下因而受向下的磁 ， 等於小掛勾的總重 ， 即BIw b 1 。 由於天平端距支點等長，故磁矩與重矩相等，天平因而平衡。 第第2題題 (1) w(小掛勾個)與 I2 關係的圖線如下圖所示。在實驗誤差範圍內，w(小掛勾個) 與 I2關係的圖線為通過原點的直線。 (2) w 與線管的電 I2 成正比，而 w 又與線管內的均勻磁場 B 成正比，故線 管內的均勻磁場 B 與線管的電 I2 成正比。 0 0.5 1 1.5 2 2.5
39、3 0123456 I2 (A) w(個數) 註: x-y 軸物理量可以相互對調。 四川天地人教育 2 第第3題題 【解法一】 【解法一】 I2固定，且移動後電天平仍等臂固定，且移動後電天平仍等臂 (1) 歸後，固定線管電 I2 (a) 調整懸掛小掛勾的重w 或 (b) 調整通過 b 的電 I1 或 (c) 同時調整w與 I1 使電天平呈平衡態。 (2) 每次將線管抽一小段距，記 b 的沿軸位置 x (將 a 視為線管管口 至 b 的距，則 a 即代表 x) ，直到線管開 b 為止。 (3) 由於BIw b 1 ，即 b I w B 1 ，據以知道此位置的磁場強。 【解法二】【解法二】 I2固
40、定，且移動後電天平等臂固定，且移動後電天平等臂(如支點固定如支點固定) (1) 歸後，固定線管電 I2 (a) 調整懸掛小掛勾的重w 或 (b) 調整通過 b 的電 I1 或 (c) 同時調整w與 I1 使電天平呈平衡態。 (2) 每次將線管抽一小段距，即型導線向左移動d，紀 b 的沿軸位置 a xd (3) 則 1 ()() aba wdIBd 1 () () a ba wd B Id 據以知道此位置的磁場強。 第二題第二題 第第1題題 以 M 為坐標原點 ，系統質心位置 XC =(Mx1 +mx2)/(M+m) ， x1=0，x2=L，故 m dL Mm 四川天地人教育 3 第第2題題 設
41、M的動能等於彈簧的彈性位能時，彈簧的伸長為，此時彈簧的彈性位能為原 全部能的1/2，即 22 111 () 222 kkL，則 2 L 。 第第3題題 【解法一】【解法一】 因質心移動，M、m 分別對系統質心作簡諧運動，當 M 向左位移最大時，m 向 右位移最大，此時者的距為，M 距質心為，故 M 簡諧 運動的振幅為。 【解法二】【解法二】 木塊動相等， Mm PP 2 2 動能， M k m EPm E mEM 設質為M的木塊之簡諧運動振幅為x，圖13中質心左側彈簧最大位能為該木塊的動 能最大值。 22 11 () 22 M mMm EkLk x Mmm m xL Mm 【解法三】【解法三】 將原彈簧從質心成段，分別伸長 x 與Lx，如下圖所示。 質心側的相等， () MmMm kxkLx mM m xL Mm LL() m LL Mm m L Mm M 伸長 x C m 伸長 四川天地人教育
