2016年台湾省高考物理试题卷（含答案）.pdf

1、大學入學考試中心 105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 105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. 地震時會同時產生P波與S波，P波是縱波其波速約為9000 m/s，S波是橫波其波 速約為5000 m/s。一觀測站在某次大地震中測得P波抵達後的12秒S波也抵達，若 這兩種波沿著同一直線路徑由震源傳到觀測站，則震源與觀測站的距離約為多少 公里？ (A) 8 (B) 60 (C) 90 (D) 135 (E) 255 2. 將一均勻的細繩拉緊，兩端固定於相

3、距為L的兩點。當細繩上形成的駐波有三個 腹點時，駐波的波長為何？ (A) 1 3 L (B) 2 3 L (C) L (D) 3 2 L (E) 3L 3. 欲瞭解聲波如何在金屬中傳播，可利用簡化的一維模型：將金屬原子視為質量m 的小球，以間距d排列成一直線，且相鄰兩個小球間以力常數k的彈簧連結，藉 以模擬原子間的作用力。在此簡化模型的假設下，應用因次分析來判定，下列何 者可能為金屬中的聲速？ (A) /d k m (B) d mk (C) /dm k (D) /dk m (E) /mk d 4. 一 列 火 車 自 靜 止 開 始 沿 著 直 線 軌 道 前 進 ， 其 速 度 v與 時 間

4、t的關係如圖1所示。若全程耗時為T，在/4/2TtT 時 段的速度v=V，則列車在全程的平均速度為下列何者？ (A) /3V (B) /2V (C) 5/8V (D) 3/4V (E) 4/5V 5. 從 比 水 平 地 面 高100 m的 崖 頂 水 平 拋 出 一 顆 質 量 為600 g的 籃 球 ， 籃 球 初 速 率 為 10 m/s。當籃球擊中地面前瞬間，測得速率為40 m/s，設重力加速度為 2 10 m/s， 則墜落過程中籃球損耗的總力學能為多少？ (A) 80 J (B) 150 J (C) 220 J (D) 300 J (E) 680 J 6. 甲、乙兩顆人造衛星分別以不

5、同半徑繞地球作等速圓周運動，若甲為同步衛星， 且其軌道半徑較乙衛星的軌道半徑大，則下列有關甲、乙兩衛星的敘述何者正確？ (A) 甲衛星繞地球的速率較大 (B) 甲 衛 星 繞 地 球 的 向 心 加 速 度 量 值 較 大 (C) 甲 衛 星 繞 行 地 球 的 週 期 和 地 球 的 公 轉 週 期 相 同 (D) 甲 衛 星 與 地 心 連 線 在 單 位 時 間 內 掃 過 的 面 積 較 大 (E) 甲 、 乙 兩 衛 星 分 別 與 地 心 連 線 在 單 位 時 間 內 掃 過 相 同 面 積 圖 1 V V tT/4 T/2 T 105年指考 第 2 頁 物理考科 共 7 頁 -

6、 2 - 7. 某生打網球時，看見一時速為80 km的球水平朝自己飛來，立即揮拍回擊，使 得球與原入射方向反向飛出，時速為100 km。已知球質量為50g，且揮拍擊球 時，球與球拍接觸時間為0.10 s，在球與球拍接觸的這段時間，球所受的平均 作用力之量值約為多少牛頓？ (A) 50 (B) 40 (C) 35 (D) 30 (E) 25 8. 某百貨公司的電動手扶梯以0.40 m/s的固定速度、30度的仰角運送顧客上樓， 使用220 V的電源驅動馬達帶動手扶梯運轉。假設運送此顧客上樓所需作的功， 完全來自馬達，而顧客的質量為55 kg，且取重力加速度為 2 10 m/s，則此位顧 客 靜立

7、在手 扶梯 時， 通過 馬達 的電 流比 該顧 客未 站上 手扶 梯時 至少 需增 加多 少安培？ (A) 0.10 (B) 0.30 (C) 0.50 (D) 0.70 (E) 0.90 9. 有 一 質 點 在 1 x與 2 x間 受 到 作 用 力F， 若 此 質 點 的 總 力 學 能 守 恆 ， 而 其 位 能U與 位 置x關 係 為 拋 物 線 如 圖 2所 示 ， 其 中 0 x處 為 拋 物 線 最 低 點 ， 則 下 列 選 項 中 ， 何 圖 可 代 表 質 點 在 1 x與 2 x之 間 所 受 作 用 力F與 位 置x的 關 係 圖 ？ (A) (B) (C) (D)

8、(E) 圖 2 x 第 3 頁 105年指考 共 7 頁 物理考科 - 3 - 10. 如圖 3 所示的輪軸（左邊為側視圖，右邊為正視 圖） ，外輪半徑R為內軸半徑r的 2 倍。當施定力 F於外輪上的細繩時，可使質量為 m 的物體以加 速 度0.2g向 上 運 動 ，g為 重 力 加 速 度 。 若 空 氣 阻 力、繩子的重量與摩擦力皆可忽略不計，則懸掛 物體的繩子張力對軸心O點所產生的力矩之量值 為下列何者？ (A) 0 (B) 0.6 mgR (C) 1.2 mgR (D) 1.6 mgR (E) 2.0 mgR 11. 當氣溫為0 C時，在光滑水平石板地面上，一小雪球以30 m/s的速度

9、，水平撞擊 靜止的冰球，碰撞後兩球黏在一起。碰撞前小雪球質量為200 g，冰球質量為300 g， 碰撞前後兩球的溫度皆為0 C。已知冰和雪的熔化熱皆為336 J/g，若此撞擊損失 的動能全部轉變成冰和雪熔化所需的熱能，將使約多少公克的冰和雪熔化成0 C 的水？ (A) 0.014 (B) 0.16 (C) 2.4 (D) 4.2 (E) 7.6 12. 如圖 4 所示，以三個相同的電阻分別 組合成甲、乙、丙、丁四種不同的電阻 器 。 比 較 此 四 種 電 阻 器 兩 端 點 間 的 總 電阻，下列的大小關係，何者正確？ (A) 丙甲乙丁 (B) 丙乙甲丁 (C) 甲丙乙丁 (D) 甲丙丁乙

10、(E) 丁甲乙丙 13. 兩根位 置固 定的絕緣長 直導線 互相 垂直， 導線甲 在上， 導線 乙在下，兩 者緊臨 但並 不接觸 且均與 水平面（即紙面）平行，相對位置如圖 5 所示。 若 兩 根 導 線 都 帶 有 相 同 的 電 流I， 方 向 如 箭 頭 所 示，則 下列 關於導線乙 所受電 磁力 的敘述 ，何者 正確？ (A) 受一向上之淨力 (B) 受一向下之淨力 (C) 受一逆時鐘方向之力矩 (D) 受一順時鐘方向之力矩 (E) 所受之淨力及力矩皆為零 甲 乙 I I 圖 5 正視圖 F m 圖 3 O R 側視圖 r 甲 乙 丙 丁 圖 4 105年指考 第 4 頁 物理考科 共

11、 7 頁 - 4 - 第 14-15 題為題組 如圖 6 所示，在水平面 （即紙面） 上，有兩條間距為?的光滑平行長直金屬軌道， 其 電 阻 可 忽 略 ， 靜 置 於 鉛 直 向 下 （ 即 穿 入 紙 面）、量值為B的均勻磁場中。以兩根電阻均 為?的導體棒甲與乙，垂直跨接於兩軌道上，形 成 長 方 形 迴 路 。 甲 棒 在0t 時 恆 以 等 速 率u沿 著軌道向左移動，乙棒在0t 時為靜止，其後 可沿著軌道自由滑動。假設甲、乙兩棒移動時 恆位於磁場B中，且摩擦力、地磁及載流平行 導線間的作用力均可忽略。 14. 假設以P、Q分別代表乙棒與金屬軌道的兩接觸點，則下列有關迴路上電流與電 位

12、差的敘述，何者正確？ (A) 在0t 時，長方形迴路上的電流為零 (B) 在0t 時，乙棒中的電流由Q流向P，量值為 3 uBl R (C) 在0t 時，乙棒中的電流由P流向Q，量值為 3 uBl R (D) 當0t 時，P、Q間的電位差隨時間逐漸減小至零，然後又逐漸增加 (E) 當0t 時，乙棒中的電流由Q流向P，並隨時間逐漸減小，最後趨近於零 15. 當0t 時，下列有關乙棒運動的敘述，何者正確？ (A) 乙棒向右加速移動，而後持續向右作等加速度移動 (B) 乙棒向左加速移動，而後減速至靜止，並維持不動 (C) 乙棒向右加速移動，速率由零持續增加，最後趨近於速率u (D) 乙棒向左加速移動

13、，速率由零持續增加，最後趨近於速率u (E) 乙棒向左加速移動，接著減速至靜止，再反向以等速度朝右移動 16. 單色光從折射率為 1 n的介質進入折射率為 2 n的介質，若 21 nn，則下列敘述何者 正確？ (A) 光的波長變大 (B) 光的頻率變大 (C) 光的速率變大 (D) 光的頻率及波長均變小 (E) 光的速率及波長均變小 17. 如圖 7 所示，一個橫截面為半圓形的薄透明容器裝滿水 （半圓形的灰色區域為水， 其餘區域均為空氣） ，一道入射光線由P點從空 氣中經圓心O點入射水中後再射入空氣中。甲、 乙、丙、丁、戊五條路徑與入射光線皆在同一平 面上，其中乙的路徑為光線PO的延長線，而甲

14、、 乙 、 丁 三 路 徑 經 水 中 射 入 空 氣 在 界 面 處 的 方 向 並未改變，則何者為入射後唯一可能的路徑？ (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 (E) 戊 ? 甲 乙 甲 乙 ? 圖 6 P Q 圖 7 P O 甲 乙 丙 丁 戊 第 5 頁 105年指考 共 7 頁 物理考科 - 5 - 18. 在狹縫干涉和繞射的實驗中，先用雙狹縫之干涉現象，測單色雷射光 的波長，接著用單狹縫的繞射現象以測單狹縫的寬時，若僅將雙狹縫片 改為單狹縫片而其餘實驗參數不變，測得單狹縫繞射圖形中央亮帶的寬度為雙 狹縫亮帶寬度的 8 倍，則單狹縫片縫寬為雙狹縫片相鄰縫距的多少倍？ (A)

15、 8 (B) 4 (C) 2 (D) 1/2 (E) 1/4 第 19-20 題為題組 在 實 驗 室 中 有 一 台 可 發 出 波 長 為200 nm的 雷 射 光 源 ， 功 率 為3.0 W。 已 知 光 速 為 8 3.0 10 m/s，普朗克常數為 34 6.6 10J s 。 19. 此光源發出的每個光子之能量約為下列何者？ (A) 14 1.0 10J (B) 16 1.0 10J (C) 18 1.0 10J (D) 20 1.0 10J (E) 22 1.0 10J 20. 當此光源發出的雷射光入射至一物體而被完全吸收時，該物體所受雷射光的平 均作用力之量值約為多少牛頓？

16、（光子動量P、能量E與光速c的關係為EPc。） (A) 8 1.0 10 (B) 6 1.0 10 (C) 4 1.0 10 (D) 2 1.0 10 (E) 1.0 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，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. 一 個 電 中 性 的 鋰 原 子 在 有 兩 個 電 子 被 游 離 後 ， 成 為 只

17、 剩 一 個 電 子 的 鋰 離 子 ， 圖 8 為其能階示意圖，圖中n為主量子數。令 nn E 為能 階n與能階 n 的能階差，即 nnnn EEE ，當電子從能階 n躍遷到能階 n 時，若n n ，會輻射出波長為 nn 的光 子;若n n ，則需吸收波長為 nn 的光子。已知普朗克常 數 34 =6.63 10J sh ， 19 1eV=1.6 10J ，光速 8 3.0 10 m/sc ， 下列關於此鋰離子的敘述哪些正確？ (A) 213231 (B) 312132 EEE (C) 在能階3n 的電子無法直接躍遷到能階1n (D) 在能階2n 的電子可吸收 23 的光子躍遷到能階3n (

18、E) 當電子在能階1n 時，以波長9nm的光子可將其游離 22. 在光滑水平地面上，質量為3m、速度為v的甲木塊，與質量為m的靜止乙木塊， 發生一維的正面碰撞。若碰撞後乙木塊相對於甲木塊的速度為0.6v，則下列敘 述哪些正確？ (A) 此碰撞為彈性碰撞 (B) 在碰撞過程中，甲、乙兩木塊的總動量守恆 (C) 碰撞後甲木塊的速率為0.6v (D) 碰撞後乙木塊的速率為1.0v (E) 碰撞後甲、乙兩木塊的總動能較碰撞前減少了 2 0.24mv 圖 8 n2 n3 n1 105年指考 第 6 頁 物理考科 共 7 頁 - 6 - 23. 當以壓力P為縱軸、體積V為橫軸時，在一裝設有活塞的密閉容器內

19、 1 莫耳的 理想氣體在300 K時的PV曲線如圖 9 中 的曲線乙。假設X為容器內充填該理想 氣體 1 莫耳，溫度升高為600 K 時的曲 線，而Y為容器內改充填該理想氣體 2 莫耳、溫度為300 K時的曲線，則下列敘 述哪些正確？ (A) X、Y均為曲線丙 (B) X為曲線甲，Y為曲線丁 (C) X為曲線丁，Y為曲線丙 (D) 曲線X與曲線Y的氣體分子方均根 速率比為2 :1 (E) 曲線X與曲線Y的氣體分子方均根 速率比為2:1 24. 如圖 10 所示，真空中有一組平行金屬板，長度為L，板距為d，開始時開關S 是接通的，兩板之間為均勻電場（電場量值為E） ，且平行金屬板右端與螢幕的 距

20、離為D。今將電子以初速度v自平行板左端水平射入，電子在螢幕上所產生光 點的垂直偏移量為y，忽略重力的影響。假設在下列選項所述過程中，電子一 定可以抵達螢幕，則下列敘述哪些是正確的？ (A) 若僅將初速度v減為原來的一半，則y變為原來的 4 倍 (B) 若僅將板距d增為原來的 2 倍，但電池的電壓不變，則 E 變為原來的 2 倍 (C) 若僅將板距d減為原來的一半，但電池的電壓不變，則E變為原來的 2 倍 (D) 若僅將板距d增為原來的 2 倍，但電池的電壓不變，則y變為原來的 2 倍 (E) 若僅將板距d減為原來的一半，但電池的電壓不變，則y變 為 原 來 的 2 倍 V 2V0 丁丙乙 P

21、甲 2P0 P0 V0 圖 9 S D y v L d 圖 10 第 7 頁 105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 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黑色墨水的筆書寫，且得使用鉛筆。每一子 題配分標於題末。 一、 要驗證牛頓第二運動定律，可利用如圖 11 所示之水平桌面上的滑車裝置。設滑 車本身的質量為M，每一帶有掛勾的槽碼（砝碼） 質量均為

22、m，重力加速度為g，而細繩質量可以忽 略不計，細繩與定滑輪間、滑車與桌面間的摩擦 力經特別處理而均可忽略。滑車移動過程中，滑 車與滑車上的槽碼之間無相對運動。實驗時滑車 的加速度可利用打點計時器來測量。 1. 當滑車上靜置 5 個槽碼而細繩下端懸掛 1 個槽碼 時（如圖 11） ，求滑車的加速度。 （3 分） 2. 某生欲驗證受力不變下，物體的加速度與其質量成反比 。在實驗過程中該生 讓繩下端只懸掛 1 個槽碼不變，而僅變動滑車上槽碼的個數，每次從滑車上移開 1 個槽碼，使系統總質量分別為65432 t MMm Mm Mm Mm Mm Mm、， 測得對應的加速度a。其數據如表一所示： 表一 0

23、.50 kgM 0.10 kgm t M ()kg 6Mm 1.10 5Mm 1.00 4Mm 0.90 3Mm 0.80 2Mm 0.70 Mm 0.60 a 2 (m/s ) 0.89 0.98 1.09 1.22 1.40 1.63 請利用表一中的數據在答案卷作圖區畫出適當的圖線，並簡要說明所作之圖線 可以明確明確驗證物體的加速度a與質量 t M成反比。 （5 分） 3. 利用圖 11 的裝置欲進行實驗以驗證在質量不變下，物體所受的作用力F與其 加速度a成正比 ，其主要步驟如下，試完成空格內的內容。 （2 分） (A) _ _。 測量不同作用力F與其對應的加速度a。 (B) 作F對a的數

24、據圖線，圖線應為通過原點的直線。 二、 如圖 12 所示，一垂直架設且固定於地面的圓環，內側 有一用絕緣材料製成的光滑軌道，軌道半徑為R，圓心 為O。設重力加速度為g，若將質量為M及帶正電荷電 量為Q的小球（視為質點），從P點（高度為R）以初速 度V沿軌道向下射出，試回答下列各問題： 1. 小球之初速度V至少需為多少，方能作完整的圓周運 動？（3 分） 2. 若於此圓形軌道區域內施加與地面垂直向下之均勻電 場E，則小球之初速度V至少需為多少，方能作完整的圓周運動？（4 分） 3. 將第 2 小題的電場改為垂直射出紙面之均勻磁場B，並於P點以初速 0 V射出小球， 則小球到達圓環底部的過程中，磁

25、場對小球所作的功為若干？為什麽？（3 分） 圖 11 P O V 圖 12 105 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 BDE 2 B 22 BCE 3 A 23 AD 4 C 24 ACE 5 B 6 D 7 E 8 C 9 A 10 B 11 B 12 A 13 C 14 E 15 D 16 E 17 D 18 E 19 C 20 A 1 105 學年度指定科目考試物理考科非選擇題參考答案學年度指定科目考試物理考科非選擇題參考答案 物理考科非選擇題的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

26、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，詳細評分原則說明，請參見本中心將於 8 月 15 日出刊的選才 電子報 。 105 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： 第一題第一題 第第 1 小題小題 方法一：方法一： 滑車及其所載重物之總質量為5Mm，懸掛之質量為m，設繩子張力為T，可得 (5)TMm a (1) mgTma (2) 以上兩式相加可解出

27、6 mg a Mm (3) 方法二：方法二： 由外力等於總質量乘加速度 Fma (1) 得 (6)mgMm a (2) 可解出 6 mg a Mm (3) 2 第第 2 小題小題 方法一：方法一： Mt (kg) M+6m 1.10 M+5m 1.00 M+4m 0.90 M+3m 0.80 M+2m 0.70 M+m 0.60 a (m/s2) 0.89 0.98 1.09 1.22 1.40 1.63 Mt a (kgm/s2) 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 求出 t M a並作 t M a對 t M圖線： 圖中各點形成一水平線，表示0.98 t M aF常數

28、，故可知受力不變下，物體的加速度a與 其質量 t M成反比。 方法二：方法二： Mt (kg) M+6m 1.10 M+5m 1.00 M+4m 0.90 M+3m 0.80 M+2m 0.70 M+m 0.60 a (m/s2) 0.89 0.98 1.09 1.22 1.40 1.63 Mt a (kgm/s2) 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 3 求出 t M a並作 t M a對a圖線： 圖中各點形成一水平線，表示0.98 t M aF常數，故可知受力不變下，物體的加速度a與 其質量 t M成反比。 方法三：方法三： Mt (kg) M+6m 1.

29、10 M+5m 1.00 M+4m 0.90 M+3m 0.80 M+2m 0.70 M+m 0.60 1/M t (1/kg) 0.91 1.00 1.10 1.25 1.43 1.67 a (m/s2) 0.89 0.98 1.09 1.22 1.40 1.63 求出 1 t M 並作a對 1 t M 圖線： 0.98 4 圖中各點形成一通過原點之斜直線，表示 t a M 常數 ，故可知受力不變下，物體的加速度a與其 質量 t M成反比。 第第 3 小題小題 量測步驟 (A) 的空格應為： 將滑車上的槽碼一次一個的移至滑輪細繩下端懸掛著，使系統總質量始終維持定值(M+6m)， 使滑車上的槽

30、碼依次減少(分別為4m、3m、2m、1m、0m) ，而對應作用力F依次增大(分別為 2mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg)。 第二題第二題 第第 1 小題小題 假設u為小球在軌道頂端的最低速率，可得 2 Mu Mg R (1) 利用能量守恆 22 11 22 MVMgRMu (2) 由(1)和(2)式可解得 3VgR (3) 第第 2 小題小題 方法一：方法一： 假設u為小球在軌道頂端的最低速率，可得 2 Mu MgQE R (1) 利用能量守恆， 22 0 11 22 MVMgRQERMu (2) 由(1)和(2)式可解得 0 3()MgRQER V M (3) 5 方法二：方法二： 利用等效重力場 QE gg M 代入第1小題答案中的g，可得 0 3 QE VgR M 。 第第 3 小題小題 磁場對小球所作的功為零。 因為施加射出紙面方向之磁場B 時，小球所受磁力FQvB ，雖然各點的速度不同，但 受力方向永遠為離心方向，與小球運動方向垂直故不作功。