2015年台湾省高考物理试题卷（含答案）.pdf

1、大學入學考試中心 104學指定科目考試試題 物考科 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；正時， 應以橡皮擦擦拭，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；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，其後果由考生自承 擔。 答案卷每人一張，得要求增補。 第 1 頁 104年指考 共 7 頁 物理考科 - 1 - 第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占 80 分 ）分 ） 一 、 單

2、選 題 （ 占一 、 單 選 題 （ 占 60 分 ）分 ） 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，該題以分計算。 1. 某生以直立、盛水的共鳴管進行空氣中聲波速率測量之實驗。當共鳴管中水面接 近管口時，在管口外敲擊音叉，並逐漸降低水面。當水面降至與管口距離為 1 H、 2 H、 3 H的時候，分別聽到第一、第二、第三次的共鳴聲響，則下列何者最接近 當時聲波的波長？ (A) 1 H (B) 1 2H (C) 21 HH (D) 31 HH (E) 31 2 HH 2. 在測

3、量物質比熱的實驗中，使甲、乙、丙、丁、戊五個不同的材料分別吸收相同 的熱量，已知所有材料均未出現相變，且它們的質量和溫度上升值如表一，則這 五個材料中，何者的比熱最大？ (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 (E) 戊 3. 如圖 1 所示，一個水平放置的絕熱容器，以一片可自由移動的絕熱隔板分隔為兩 室 ， 兩室中 裝 有同一 種 的單原 子 理想氣 體 。當隔 板 達 靜 力 平 衡 時 ， 右 室 之 絕 對 溫 度 為T， 且 左 室 與 右 室 氣 體 之 原 子 個 數 比 為3:1， 體 積 比 為2:1。 若 在 不 對 氣 體 作 功 的 情 況 下，將 隔 板打開

4、使 兩室相 通 ，則容 器 中的氣 體 最 後 達到熱平衡時之絕對溫度為何？ (A) T (B) 3/ 4T (C) 2 /3T (D) / 2T (E) /3T 4. 有一束單色光由空氣以45入射一個上下兩面均為水平、厚度為d的透明長方磚， 其折射部分之光徑如圖 2 所示，入射區的入射點與出射區的出射點之水平距離為s。 假設所有的光線只在兩水平界面發生折射與反射，則下列有關此長方磚的折射率及 其與空氣界面的敘述，何者正確？ (A) 長方磚的折射率為 d s (B) 長方磚的折射率為 22 ds s (C) 經兩界面反射而回原空氣入射區的光線會相互平行 (D) 若增大入射角時，則會在入射區的界

5、面發生全反射 (E) 若同材質長方磚的厚度d增大時，則其折射率亦將增大 表 一 材 料 質 量 （ g）溫 度 上 升 值 （ K） 甲 3.0 10.0 乙 4.0 4.0 丙 6.0 15.0 丁 8.0 6.0 戊 10.0 10.0 圖 1 d s 45o 圖 2 入射區 出射區 104年指考 第 2 頁 物理考科 共 7 頁 - 2 - K h 0 5. 某生在空氣中進行雙狹縫干涉實驗，測得中央亮紋寬度為 1 Y，若將完全相同的 整套裝置移至水中進行實驗，測得中央亮紋寬度為 2 Y，則下列敘述或關係式， 何者正確？ (A) 水中光波頻率增大 (B) 水中光波波長增長 (C) 水中光速

6、增大 (D) 21 YY (E) 21 YY 6. 光纖導管一般由中心的纖芯與包層所組成，並在其外塗上一層塗覆層來保護光纖， 如圖 3 所示。光纖利用光的全反射傳播訊號，下列有關光纖的敘述何者正確？ (A) 沿著光傳播的方向，光纖的折射率需逐漸減少 (B) 沿著光傳播的方向，光纖的折射率需逐漸增加 (C) 光纖傳播訊號無法沿著彎曲形的導管前進 (D) 光纖的纖芯以真空取代後，光訊號可增強 (E) 光纖包層的折射率小於纖芯的折射率 7. 某生打籃球時在罰球線上立定向斜上方拋投，投入一個空心球。球從離手到進入 籃框為止的過程中，其動能K隨距地面之高度h的變化圖，最接近下列何者？圖 中虛線的箭頭方向

7、表示過程的先後順序。 (A) (B) (C) (D) (E) 8. 在水平筆直的道路上，摩托車因太慢剎車而撞上正前方靜止等候紅燈的汽車，若 摩托車開始剎車前的車速為 20 m/s，且警察在地面上量到碰撞前摩托車的直線剎 車痕為 16 m。假設摩托車在剎車過程中輪胎鎖死而不轉動，且輪胎與路面的動 摩擦係數為 0.8，忽略其他阻力，取重力加速度為 2 10 m / s，則與汽車接觸前瞬間 摩托車的車速為多少 m/s？ (A) 0 (B) 6 (C) 12 (D) 24 (E) 36 K h 0 K h 0 K h 0 K h 0 圖 3 包層 包層 纖芯 塗覆層 塗覆層 光傳播方向 第 3 頁 1

8、04年指考 共 7 頁 物理考科 - 3 - 9. 一質量為m的人造衛星，在距離地心為R的高度，沿圓形軌道繞行地球，週期為 180 分鐘。設地球質量為M，重力常數為G，若欲將此衛星移至同步衛星的圓形 軌道上繞行地球，則所需之最小能量為下列何者？ (A) 3 8 GMm R (B) 4 GMm R (C) 2 GMm R (D) 5 8 GMm R (E) 3 4 GMm R 10. 若在慣性參考坐標系中觀察一物體的運動狀況，則下列敘述何者正確？ (A) 當物體作等加速直線運動時，其所受合力必為0 (B) 當物體作等速圓周運動時，其所受合力必為0 (C) 當物體靜力平衡時，其所受合力與合力矩均為

9、0 (D) 當物體所受合力與合力矩均為0時，物體必為靜止 (E) 當物體作等速圓周運動時，不論是否以圓心為力矩的參考點，其所受合力矩 恆為0 11. 在光滑水平面上，有甲、乙、丙三個金屬塊，質量分別為m、2m及2m，其質心 成一直線，其中丙連接一理想彈簧，如圖 4 所示。初始時，乙、丙為靜止，而甲 以速度v向右與乙進行正面彈性碰撞，若所有金屬塊間的碰撞可視為質量集中於 質心的質點間彈性碰撞，且彈簧質量可以忽略，則碰撞後，丙的最大速率為何？ (A) 1 5 v (B) 2 5 v (C) 1 2 v (D) 2 3 v (E) v 12. 下列有關物體或粒子與電磁場間的關係之敘述，何者正確？ (

10、A) 一個等速度前進的電子，能在其四周產生電場但無磁場產生 (B) 一個等速度前進的質子，能在其四周產生磁場但無電場產生 (C) 一個等速度移動的磁鐵，能在其四周產生電場但無磁場產生 (D) 一個靜止的電子，能在其四周產生磁場但無電場產生 (E) 一束等速度前進的光子，其四周伴有電場與磁場 甲 乙 丙 m 2m2m 圖 4 104年指考 第 4 頁 物理考科 共 7 頁 - 4 - 0 y（m） x（m） 1.0 P 圖 7 2.0 t0.20 s 13. 如圖 5 所示，在重力可忽略的環境中，某一粒子水平射向一條通有穩定電流的鉛 垂長直導線，該粒子會因導線電流所產生的磁場而偏折，其路徑如虛線

11、箭頭所示。 下列推論何者正確？ (A) 若該粒子為粒子，則導線中的電流方向為由上往下 (B) 若該粒子為粒子，則導線中的電流方向為由上往下 (C) 若該粒子為粒子，則導線中的電流方向為由上往下 (D) 若該粒子為電子，則導線中的電流方向為由下往上 (E) 若該粒子為光子，則導線中的電流方向為由下往上 14. 有兩片大小皆為0.50 m0.50 m的帶電平行金屬薄板，其間距固定為 1.0 mm，電 位差為 100 V。若將一電量為 19 1.6 10C 的電子置於兩平行板的正中央，則此電子 約受到多少牛頓的靜電力作用？ (A) 0 (B) 17 1.6 10 (C) 16 4.0 10 (D)

12、15 3.2 10 (E) 14 1.6 10 15. 某生拿一個具有 2.0 V 電動勢、內電阻為 2.5 的充電器，對一個可充電的電池 進行充電，假設接線電阻可以忽略，則當電池電壓為 1.5 V 時，此充電電路的電 流為多少安培？ (A) 3.0 (B) 2.0 (C) 1.4 (D) 0.20 (E) 0 16. 圖 6 為某一類型質譜儀的結構示意圖，在兩平行電極板間有一均勻電場E，在電 極板的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能讓沒 有偏向的粒子穿過，板後面有可偵測粒子的裝置， 整 個 儀 器置 於 一 射出 紙 面 的均 勻 磁 場B內 。 帶 電 量q的 粒 子 由 電 極 板 的 左

13、 端 ， 對 準 小 孔 、 平 行 於 電極板射入，但粒子的初速未知，若重力可忽略， 且 在 離 小孔d的 位 置測 得 粒 子， 則 此 粒子 的 質 量 m為下列何者？ (A) 2 2 qdB E (B) 2 qEd B (C) 2 2qB Ed (D) qEd (E) qBd 17. 一列週期性繩波以 5.0 m/s 之速度，沿x方向傳播 時，以致質輕細繩沿著y方向振動。若以y代表細繩 偏離平衡位置的位移，則在0.20 st 時，繩上各點的 位移，如圖 7 所示，則在2.0 mx 處之 P 點的位移y 隨時間t的變化關係，以下列何圖所示較為正確？ (A) (B) (C) (D) (E)

14、 0 y（m） t（s） 1.0 2.0 d E B 圖6 0 y（m） t（s） 1.02.0 圖 5 0 y（m） 0.2 0.4 t（s） 0 y（m） 0.2 0.4 t（s） 0 y（m） 0.20.4 t（s） 第 5 頁 104年指考 共 7 頁 物理考科 - 5 - 18. 假設波耳的氫原子模型中電子角動量量子化的描述，也適用於自由電子以不同速 率在一個半徑固定之微小圓形金屬線圈中的運動。若自由電子沿此圓形金屬線圈 運動的最低動能為，則自由電子在第一受激態時所具有的動能為下列何者？ (A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 9 (E) 12 19.若有一個粒子與某一個中子的動

15、能均為E，此動能也與某一個光子的能量相等。 考慮此粒子與此中子的物質波及此光子的光波，設粒子與中子的質量分別為 4m與m，c為光速，則此三者的波長之比粒子：中子：光子為下列何者？ (A) 2 111 : 82 / mm E c (B) 2 111 : 4 / mm E c (C) 111 : 4/mmE c (D) 2 111 : 164 / mm E c (E) 111 : 164/mmE c 20. 已知某些遮蔽物對一般放射源所射出的粒子會造成如下的效果： （1）若僅射出粒子，則不能穿過一張紙 （2）若僅射出粒子，則需用5mm厚的鋁板才能完全擋住 （3）若僅射出射線（可視為粒子），則即使擋

16、以25mm厚的鉛板，也只能將粒 子數約減少一半 今將一個待測放射源放在一個偵測器的感應口前，此偵測器可量測、及的 總粒子數，然後分別用一張紙、5mm厚的鋁板及25 mm厚的鉛板，擋在放射源 和感應口的中間，各次測得的總粒子數如表二。則下列何者最有可能為此放射源 所放出的粒子？ (A) 粒子 (B) 粒子 (C) 及粒子 (D) 及粒子 (E) 及粒子 二 、 多 選 題 （ 占二 、 多 選 題 （ 占 20 分 ）分 ） 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 確選項畫記在答案卡之選擇題答案區。各題之選項獨判定，所有選項 均答對者，得5分；答錯1個選項者，

17、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，該題以分計算。 21. 比較單擺小角度的週期性擺動與物體連結於理想彈簧所作的簡諧運動，在忽略空 氣阻力與摩擦力下，下列敘述哪些正確？ (A) 若僅將單擺細繩的長度變長，則單擺的週期會變長 (B) 若僅將單擺擺錘的質量變大，則單擺的週期會變長 (C) 若僅將彈簧的振幅變大，則簡諧運動的週期會變長 (D) 若僅將彈簧的力常數變大，則簡諧運動的週期會變長 (E) 若僅將連結彈簧的物體質量變大，則簡諧運動的週期會變長 表二 遮蔽物 每分鐘測得的總粒子數 無 402 紙（1張） 362 鋁板（5 mm） 362 鉛板（25 mm）

18、178 104年指考 第 6 頁 物理考科 共 7 頁 - 6 - 22. 當聲速為340 m/s時，對一長度固定之空氣柱發出的聲音，進行頻率對強度的量 測實驗，其結果如圖8所示，則下列敘述哪些正確？ (A) 此空氣柱所發聲音的音色，完全由 頻率1 kHz的聲音決定 (B) 此 空 氣 柱 發 出 基 頻 聲 音 的 波 長 為 34 cm (C) 此空氣柱為一端開口一端閉口 (D) 此空氣柱的長度為17 cm (E) 若空氣溫度降低，則空氣柱發聲的 頻率亦會降低 23. 如圖9所示，有一主線圈與副線圈匝數比為2：1的理想變壓器，主線圈外接一 組電阻為零的軌道，而金屬棒PQ可在 軌 道 上 滑

19、 行 形 成 迴 路 ， 迴 路 所 在 區 域 有0.50 T垂直進入紙面之均勻磁場， 金屬棒PQ的長度為20 cm、電阻為 0.40 ，副線圈外接10 的電阻，其 餘 的 電 阻 均 可 忽 略 。 若 金 屬 棒 因 受 外 力 而 在 軌 道 上 以 速 率2.0 m/sv 等 速 度滑行時，則下列敘述哪些正確？ (A) 主線圈迴路的應電流方向為逆時鐘 (B) 主線圈中的應電流0.50 AI (C) 副線圈中的應電動勢為1.0 V (D) 副線圈中的應電流0.10 AI (E) 副線圈消耗的電功率0P 24. 若 一 靜 止 的 原 子 核 212Bi 發 生 一 次衰 變 ， 則 下

20、 列 有 關 此 次 衰 變 的 敘 述 ， 哪 些 正 確？ (A) 衰變前後，系統總動量守恆 (B) 衰變前後，系統總力學能守恆 (C) 衰變後所射出之粒子與衰變後原子核的速率比值約為1 (D) 衰變後所射出之粒子與衰變後原子核的速率比值約為52 (E) 衰變後所射出之粒子與衰變後原子核的速率比值約為105 第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占 20 分 ）分 ） 明：本部分共有二大題，答案必須寫在 答案卷 上，並於題號標明大題號 （一、 二）與子題號（1、2、）。作答時必抄題，但必須寫出計算過程或 由，否則將酌予扣分。作答務必使用筆尖較粗之

21、黑色墨水的筆書寫，且得 使用鉛筆。每一子題配分標於題末。 10 2:1 變壓器 P Q v 圖9 圖8 強 度 頻率（kHz） 1 2 3 5 4 0 6 7 8 9 第 7 頁 104年指考 共 7 頁 物理考科 - 7 - 一、 在利用探針測量兩電極間等電位線與電場分布時，所需的所有器材如圖10所 示，其中的測試盤具有導電性。試回答或完成下列各問題： 1. 在 測 量 等 電 位 線 時，須 將 上 列 各 器 材 以 導 線 連 接。畫 出 一 種 連 接 器 材 的 方 式 ， 並 標 示 出 探 針 位 置 的 示 意 圖 。 （3分 ） 2. 在 線 路 連 接 完 成 後，進 行

22、 測 量 等 電 位 線 的 實 驗，其 步 驟 如 下 所 示，試 完 成 步 驟(A)空 格 內 的 內 容 。 （3分 ） (A) 將探針P1置於測試盤中固定位置，記錄其位置， ，此線即為等電位線。 (B) 移動P1至新位置，重覆步驟(A)，畫出另一條等電位線。 (C) 重覆步驟(B)，盡可能畫出多條等電位線。 3. 若 器 材 連 結 後 如 圖11所 示，兩 電 極 分 別 為 一 正 一 負，請 在 答 案 卷 作 圖 區 先 複 製 出 正 、 負 電 極 與 甲 、 乙 、 丙 、 丁 四 點 的 位 置 ， 然 後 分 別 畫 出 通 過 甲 、 乙 、 丙 、 丁 四 點

23、的 等 電 位 線 （ 一 小 段 即 可 ） 及 電 力 線 （ 須 標 示 方 向 ） 。 （4 分） 二、在一斜角為37的斜面固定於水平面上，有一質量為5.5 kg的均勻金屬塊於斜 面上受一固定方向及量值的水平力F作用，恰可使金屬塊沿著斜面等速度向下 滑動，如圖12所示。已知金屬塊與斜面間的動摩擦係數為0.50，取重力加速 度為 2 10 m / s，sin370.60。回答下列各問題： 1. 若 將 金 屬 塊 視 為 一 個 質 點 ， 畫 出 金 屬 塊 在 斜 面 上 所 受 各 外 力 的 力 圖，並 標 示 各 外 力 的 名 稱。 （4分 ） 2. 水 平 作 用 力F的

24、量 值 為 多 少 ？ （3分 ） 3. 當 金 屬 塊 沿 斜 面 等 速 度 下 滑2.0 m時 ， 水 平 力F對 金 屬 塊 所 作 的 功 為 多 少 ？ （3分 ） 丁 正電極 測試盤 負電極 甲 乙 丙 圖11 F 37 圖12 測試盤 電極D1電極D2 圖10 電源 G檢流計 探針P1 探針P2 104 學年度指定科目考試學年度指定科目考試 物理物理考科考科選擇題選擇題答案答案 題號 答案 題號 答案 1 D 21 AE 2 B 22 BCE 3 B 23 BE 4 C 24 AD 5 D 6 E 7 A 8 C 9 A 10 C 11 D 12 E 13 B 14 E 15

25、D 16 A 17 C 18 B 19 A 20 E 1 104 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 。 104 學指定科目考試物考科非選擇題各大題的考答案明如下： 第一題第一

26、題 第第 1 小題小題 連接方式如下圖(將電極連接電源時，若將正負電反接亦可)。 將各器材連接時，須注意以下原則： 1. 電源連接兩電極。 2. 兩探針放在測試盤上。 3. P1、P2 兩探針需在檢流計兩側。 第第 2 小題小題 量測步驟 (A) 的空格應為： 移動P2以使檢流計讀數為零，然後記錄P2的位置。再移動P2，記錄下所有可使 檢流計讀數為零的位置，並將這些位置連線。 測試盤 電極 D1電極 D2 電源 G檢流計 探針P1 探針 P2 2 第第3小題小題 圖 1-1 中之實線為兩電極產生之等電位線，該圖中亦標示甲、乙、丙、丁四點的 位置。由電力線與等電位線垂直，可由通過甲、乙、丙、丁四

27、個點的一小段等電 位線(為沒有箭頭的實線)推求通過該點之一小段電力線(為帶有箭頭的實線，箭頭 為電力線方向)，如圖 1-2 所示。考生只需畫出如圖 1-2 所示通過各點之一小段等 電位線及電力線即可得全分。 第二題第二題 第第 1 小題小題 金屬塊受力之力圖如圖 2-1 所示，其中 N 為正向力，mg 為重力，F 為水平作用 力，fk為摩擦力。若將金屬塊視為質點，各作用力通過同一點，而可畫成如圖 2-2。 考生作答僅需畫出如圖 2-2 所示之受力圖，標示出正確的力之方向及名稱，即可 得全分。 N F 37 圖 2-2 mg fk F 37 圖 2-1 N mg fk 正電極 負電極 甲 乙 丙

28、 丁 等電位線 圖1-1 正電極 負電極 甲 乙 丙 丁 圖1-2 3 第第 2 小題小題 【解法一】【解法一】分為平斜面與垂直斜面看平衡分為平斜面與垂直斜面看平衡 垂直斜面上平衡垂直斜面上平衡： Nmg cos37o Fsin37o=0 (1) N= mg cos37o+ Fsin37o 平斜面上平衡：平斜面上平衡： fkmg sin37o +Fcos37o=0 (2) 且 fk =N (3) (mg cos37o+ Fsin37o)mg sin37o +Fcos37o=0 . (4) 0.5(5.5100.8+F0.6 )5.5100.6+F0.8=0 22+0.3F33+0.8F=0 F

29、=11/1.1=10 N 【解法二】【解法二】分為平地面與垂直地面看平衡分為平地面與垂直地面看平衡 平地面上平衡：平地面上平衡：N sin37o=F +fk cos37o (1) 垂直地面上平衡：垂直地面上平衡：mg = fk sin37o+Ncos37o . (2) 因fk =N (3) 故由式(1)與(3)得 sin37cos37 F N ，代入式(2)， 得sin37cos37 sin37cos37sin37cos37 FF mg (sin37cos37 )sin37cos37mgFF . (4) 得F = 10 N 第第3小題小題 【解法一】水平【解法一】水平F方向與位移方向相反方向與位移方向相反 W=Fcos37o=1020.8=16 J 即水平力F對金屬塊作負功。 【解法二】【解法二】重位能減少等於其他所作的功重位能減少等於其他所作的功 W+(mg cos37o+ Fsin37o)= mgsin 37o W = 0.5(5.5100.8+100.6 )25.5100.62 = 5066=16 J 即水平力F對金屬塊作負功。