2012年台湾省高考物理试题卷（含答案）.pdf

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。 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 ）分 ） 一 、

2、 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 面 而 言 ，

3、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 質 點 在 原

4、 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 ， 兩 波 的 波

5、 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 ， 細 繩 成

6、 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 - 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 (C) 光 纖 傳 播 光 訊

7、 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 度 為g， 且 所 有 物 理

8、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 有 多 少 個 氣 體 分 子

9、？ （ 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 間 距 ， 由 大 至 小 排

10、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 ， 1010 2.2 10m5.0 10m

11、x 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 - 第 3 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科 9. ， 以 等 速 度 爬 一 坡 度 為的

12、 (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 六 分 之 一 。 在 月 球 的 水 平 面

13、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 v0 表 面 上 ， 環 的 半 徑 為 r，

14、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 v，沿 著 不 同 方 向 分 別 作 等 的

15、 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 1 m 1 m P R 丁 圖5 + 2C，在R

16、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 (D) 甲 、 丁 (E) 丙 、 丁 圖6 -

17、3 - 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 。 15. 設 符 號 代 表 磁 場 的 方 向 為 垂 直

18、 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 B， 則 電 量 為 q 的 粒 子 ， 可 直 線 通 過 此

19、 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 流 為 零 (B) 若 v沿 線 圈 以 等 y x方 向 向

20、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 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 加 速 掉 落 ， 而 後 減 速 至 靜 止 19 屬 線，置 於 一 垂

21、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 後 ，掉 落 D) 導加 速 掉 落 ， 而 後 減 速 至 靜 止 ， 再

22、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 列 車 上 C) 由 於 電 能 在 傳 輸 過 程 中 ， 有 些 會 變 成

23、 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 ，活 體 死 亡 後 未 腐 爛 部 分 的含 量 但中 ， 不 論 開 在古

24、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 (A) 11 1.9 10 (B) 12 4.8 10 (C) 1.2 12 10

25、 (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 是 不 可 能不 可 能 的 ？ (A) 靜 止 (B) 等 速 度 運 動

26、(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 - 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 用 點 處 施 一 向 上 之 鉛 直 力F， 使 圓 柱 體 仍 與 地 板 接 觸 而 且

27、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 23. 只 能 為100雙 狹 縫 和 屏 幕 的 距 離 為1.00m，屏 m (A) 先 做

28、 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 列 哪 些 選 項 正 確 ？ 圖 中 狹 縫 0的 目 的 是 為 了 S 射 實 驗 ， 再

29、 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0x 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 ？ 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

30、 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 2n 圖9 f F W O R - 6 - 第 7 頁 101年指考 共 7 頁 物理考科 -

31、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 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

32、 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 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

33、 ， 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 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

34、 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 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、

35、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

36、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 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 A 12 D 13 E 14 E 15 D 16 B 17 A 18 C 19 D 20 E 1 101 學指定科目考試物考科非選

37、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

38、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 3 0123456 I2 (A) w(個數) 註: x-y 軸物理量可以相互對調。 2 第第3題題 【解法一】 【解法一】 I2固定，且移動後電天

39、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

40、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 3 第第2題題 設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

41、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