2019年台湾省高考物理试题卷（含答案）.pdf

1、大學入學考試中心 108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 108年指考 共 7 頁 物理考科 - 1 - 第 壹 部 分 ： 選 擇 題第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占占 80分 ）分 ）

2、一 、一 、 單 選 題單 選 題 （ 占占 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. 原子核由質子與中子 組成，試問原子核的 直徑大小最可能落在 下列尺標圖的哪 個區間？ 2. 下 列 關 於 凹 面 鏡 及 凸 面 鏡 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ (A) 裝 設 在 大 賣 場 天 花 板 角 落 的 面 鏡 為 凸 面 鏡 ， 可 觀 察 到 放 大 虛 像 (B) 裝 設 在 道 路 轉 彎 處 的 面 鏡 為 凹 面

3、 鏡，以 便 觀 察 到 更 大 的 範 圍，使 視 野 更 佳 (C) 手 電 筒 常 利 用 凹 面 鏡 作 為 反 射 面，燈 泡 置 於 焦 點 處，使 反 射 後 射 出 的 光 線 較 為 發 散 (D) 化 妝 鏡 若 要 具 有 放 大 效 果 須 使 用 凹 面 鏡，且 使 用 時 臉 的 位 置 須 在 凹 面 鏡 的 焦 距 外 ， 以 產 生 正 立 的 放 大 虛 像 (E) 汽 車 兩 側 的 後 照（ 視 ）鏡 常 用 凸 面 鏡 觀 測 後 方 車 輛，其 像 距 小 於 物 距，形 成 縮 小 的 虛 像 3. 下 列 有 關 理 想 的 黑 體 射 及 其

4、強 度 （ 相 當 於 每 單 位 面 積 的 表 面 所 發 出 的 輻 射 功 率 ） 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ (A) 黑 體 射 的 溫 度 升 高 時，其 輻 射 強 度 對 波 長 的 分 布 曲 線 中 之 峰 值 所 對 應 的 波 長 變 短 (B) 波 耳 是 第 一 位 提 出 電 磁 波 能 量 量 子 化，來 解 釋 黑 體 輻 射 強 度 對 波 長 分 布 的 科 學 家 (C) 黑 體 輻 射 強 度 對 波 長 的 分 布 曲 線 與 黑 體 的 溫 度 和 材 料 有 關，而 與 黑 體 的 形 狀 和 大 小 無 關 (D) 現 今 的 宇 宙

5、微 波 背 景 輻 射 對 應 到 一 個 約 77 K 的 黑 體 輻 射 (E) 黑 體 射 是 指 黑 色 物 體 發 出 的 物 質 波 4. 在圖 1 所示的水波槽實驗裝置中，下列關於其分項裝置的敘述，何者正確？ (A) 長方形木條起波器的目的是要產生圓形波 (B) 可變電阻是用來改變電流，以調整光照的 強度 (C) 白紙上顯示的相鄰兩亮紋間距恰等於水波的 波長 (D) 水 波 槽 的 四 周 需 用 海 綿 條 圍 住 ， 以 避 免 水 波頻率改變 (E) 水波的波谷在強光通過時，會有類似 凹透鏡 的效果，在白紙上顯現出暗紋 起波器 水波槽 強光 乾電池 白紙 可變電阻 圖 1

6、10-17 m 10-15 m 10-13 m 10-11 m 10-9 m 10-7 m (A) (B) (C) (D) (E) 108年指考 第 2 頁 物理考科 共 7 頁 - 2 - 5. 聲波在空氣柱內重疊 時，可以形成駐波。 考慮聲波在一端開口 、一端閉口的空 氣柱內所形成的駐波 ，並將聲波視為傳遞 空氣分子位移變動的 縱波時，下列關 於駐波特性的敘述，何者正確？ (A) 開 口 處 為 波 節 (B) 在 閉 口 處 發 生 建 設 性 疊 加 (C) 相 鄰 兩 波 節 的 間 距 為 一 個 波 長 (D) 相鄰波節與波腹的間距為1/4波長 (E) 該 駐 波 是 由 沿 相

7、 同 方 向 前 進 的 兩 波 互 相 重 疊 而 成 6. 一細繩上出現沿水平 方向行進的週期性橫 波，以致繩上各點均 作簡諧振動，在 某時刻其中一段的波形如圖 2 所示，x與y 分別代表繩上各點（簡稱質點）的水平位置 坐標與垂直位置坐標，已知此時質點 P 的速 度方向為垂直向下，高度低於其平衡位置。 當波繼續行進，質 點 P 位 於 最 低 點 時，下列 敘述何者正確？ (A) 質 點 a 的0y 丙 (B) 乙 甲 丙 (C) 丙 乙 甲 (D) 甲 丙 乙 (E) 丙 甲 乙 表 1 金屬線標示 甲 乙 丙 長度(m) 40 20 10 截面積(mm2) 0.5 1.0 1.0 電流

8、(A) 0.5 1.0 1.0 圖 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 x(m) -4 P a b y(cm) 第 3 頁 108年指考 共 7 頁 物理考科 - 3 - 9. 如 圖 3 所 示 ， 在yz平 面 的 環 形 金 屬 線 圈 以 坐 標 系 原 點 O 為 中 心 ，xy平 面 為 水 平 面，地 球 磁 場 指 向y+方 向。位 於 原 點 O 處 的 小 磁 針，可 繞z軸 在xy平 面 自 由 轉 動 ， 當 環 形 線 圈 中 的 電 流 為2.0 安 培 時，磁 針 與+x軸 的 夾 角 為 37。若 要 使 磁 針 與+x

9、軸 的 夾 角 變 為 45， 則 環 形 線 圈 中 的 電 流 應 調 整 為 多 少 安 培 ？ (A) 1.0 (B) 1.5 (C) 2.0 (D) 2.7 (E) 3.5 第 10-11 題 為 題 組 GPS 是 Global Positioning System（ 全 球 定 位 系 統 ）的 簡 稱，它 為 使 用 者 提 供 定 位 導 航 和 定 時 服 務。GPS 系 統 包 括 多 顆 衛 星，在 距 離 地 球 表 面 約 20200 公 里 的 太 空 軌 道 上 運 行，每 顆 衛 星 內 部 裝 置 有 精 密 的 原 子 鐘，並 以 無 線 電 波 持 續

10、向 地 球 發 射 訊 號，不 斷 提 供 GPS 衛 星 的 編 號、位 置 和 精 確 時 間。理 論 上 使 用 三 顆 衛 星 即 可 定 位，但 因 訊 號 傳 輸 需 要 時 間，且 地 面 GPS 的 接 收 器 如 智 慧 型 手 機 並 未 內 建 精 準 的 計 時 工 具，即 使 極 微 小 的 時 間 差 都 會 導 致 換 算 距 離 時 出 現 巨 大 誤 差，因 此 需 要 校 正。地 面 上 使 用 者 的 接 收 器 在 任 何 時 間、任 何 地 點，只 要 同 時 接 收 到 至 少 四 顆 衛 星 的 訊 號，記 錄 訊 號 到 達 時 間，即 可 使

11、用 這 些 資 訊 來 確 定 該 接 收 器 在 三 維 空 間 中 的 位 置 。 取 光 速 為 8 3.0 10s m/。 10. 依 據 上 述 資 料 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ (A) 無 線 電 波 的 波 長 比 紅 外 線 的 波 長 還 短 (B) 無 線 電 波 訊 號 自 GPS衛 星 傳 送 至 地 面 接 收 器 約 需 6.7秒 (C) 若 地 面 GPS接 收 器 的 時 間 能 夠 精 確 測 量 到 千 分 之 一 秒 ， 則 無 須 其 他 校 正 ， 就 能 夠 在 小 於 100公 尺 的 誤 差 範 圍 內 ， 定 位 出 地 面 接

12、收 器 的 三 維 空 間 位 置 (D) 地 面 GPS接 收 器 只 需 要 測 量 並 計 算 出 它 到 三 顆 衛 星 的 距 離，就 能 夠 精 確 定 位 出 它 的 三 維 空 間 位 置 (E) 至少需要四顆衛星各自到接收器距離的數據，方能根據第四顆衛星的距離校 正接收器內部的計時裝置，藉此得到精確的時間測量，提升定位的精準度 11. 已 知 地 球 半 徑 約 6400 公 里 ， 而 地 球 同 步 衛 星 在 距 離 地 球 表 面 約 36000 公 里 的 太 空 軌 道 上 運 行 。 若 GPS 衛 星 與 地 球 同 步 衛 星 繞 行 地 球 之 運 動 皆

13、 可 視 為 等 速 圓 周 運 動 ， 則 GPS 衛 星 繞 行 角 速 率 約 為 地 球 同 步 衛 星 繞 行 角 速 率 的 多 少 倍 ？ (A) 2 (B) 1 2 (C) 1 (D) 4 (E) 1 4 12.手 機 的 無 線 充 電 是 近 年 來 發 展 出 來 的新 科技，它 使 用 到的 物 理原 理 是 電磁 感 應。 假 設 一 手 機 內 有 邊 長 為0.050 m、匝 數 為 1000 匝 的 正 方 形 線 圈， 今 將 此 正 方 形 線 圈 置 於 垂 直 於 線 圈 面 且 隨 時 間 變 動 的 均 勻 磁 場 B 中 ， 如 圖 4 所 示 。

14、 當 磁 場 B 的 時 變 率 B 1.0 N/(A m s) t = 時 ， 則 正 方 形 線 圈 兩 端 間 的 應 電 動 勢 為 下 列 何 者 ？ (A) 25 mV (B) 250mV (C) 2.5 V (D) 25 V (E) 250 V O z y x I 圖 3 圖 4 108年指考 第 4 頁 物理考科 共 7 頁 - 4 - 第 13-14 題 為 題 組 13. 已 知 光 子 的 動 量p、能 量E與 光 速c的 關 係 為=Epc。有 科 學 家 提 議 可 依 此 關 係， 利 用 太 空 船 上 裝 置 太 陽 帆 吸 收 或 反 射 光 子 來 加 速，

15、以 進 行 太 空 旅 行。下 列 敘 述 何 者 錯 誤錯 誤 ？ (A) 在 相 同 條 件 下，完 全 吸 收 光 子 與 完 全 反 射 光 子 的 太 陽 帆，前 者 使 太 空 船 產 生 的 加 速 度 量 值 較 大 (B) 在 其 他 條 件 不 變 下 ， 太 陽 帆 張 開 的 面 積 越 大 ， 太 空 船 的 加 速 度 量 值 越 大 (C) 在 其 他 條 件 不 變 下 ， 離 太 陽 越 遠 ， 太 空 船 的 加 速 度 量 值 越 小 (D) 該 太 空 船 利 用 太 陽 帆 來 增 加 動 能 時 ， 其 能 量 來 自 光 子 (E) 利 用 光 子

16、 與 太 陽 帆 作 用 前 後 之 動 量 變 化 ， 可 計 算 該 太 空 船 的 加 速 度 量 值 14. 假 設 一 太 空 船 連 同 太 陽 帆 的 總 質 量 為 3 1.0 10 kg，其 太 陽 帆 面 積 為 62 1.0 10 m，帆 上 單 位 面 積 接 受 太 陽 來 的 光 子 功 率 為 32 1.5 10 W/m。 若 太 陽 帆 能 夠 將 光 子 完 全 反 射，則 此 太 空 船 因 為 光 子 照 射 造 成 的 最 大 加 速 度 量 值 最 接 近 下 列 何 者 ？ 取 真 空 中 光 速 8 3.0 10 m/sc =。 (A) 32 5.

17、0 10 m/s (B) 22 1.0 10 m/s (C) 2 0.50 m/s (D) 2 10.0 m/s (E) 32 1.0 10 m/s 15. 基 於 安 全 考 量，一 個 容 量 為 10 公 升 的 氧 氣 瓶，裝 了 一 個 當 壓 力 大 於 12 大 氣 壓 時 就 會 將 氣 體 排 出 的 洩 氣 閥，此 氧 氣 瓶 裝 有 溫 度300 K、壓 力 10 大 氣 壓 的 氧 氣。 在 運 送 時，氧 氣 瓶 被 裝 載 在 車 廂 中，但 炎 炎 夏 日 下，車 廂 內 溫 度 變 高，此 時 洩 氣 閥 正 常 工 作，排 出 部 分 氣 體，當 運 送 到

18、目 的 地 時，氧 氣 瓶 的 氧 氣 壓 力 為12大 氣 壓、溫 度 為400 K。取 理 想 氣 體 常 數 為0.082 atm L/K(mol)，則 排 出 的 氣 體 約 為 多 少 莫 耳 ？ (A) 1.3 (B) 0.41 (C) 0.23 (D) 0.11 (E) 0.051 16. 一 靜 止 且 密 封 容 器 內 有 處 於 熱 平 衡 的 兩 種 單 原 子 分 子 的 理 想 氣 體，分 別 是 2 莫 耳 的 氣 體 X 和 1 莫 耳 的 氣 體 Y。 已 知 Y 的 分 子 量 是 X 的 分 子 量 的 2 倍 ， 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？

19、(A) 兩 種 氣 體 分 子 的 總 動 量 不 相 等 (B) 兩 種 氣 體 分 子 的 方 均 根 速 率 相 等 (C) X 氣 體 的 分 壓 是 Y 氣 體 分 壓 的 1/2 倍 (D) X 氣 體 分 子 總 動 能 是 Y 氣 體 分 子 總 動 能 的 2 倍 (E) X 氣 體 分 子 平 均 動 能 是 Y 氣 體 分 子 平 均 動 能 的 2 倍 17. 如 圖 5 所 示，一 個 被 固 定 在 鉛 直 面 上，半 徑 為r的 圓 形 光 滑 軌 道 玩 具，將 質 量 分 別 為m與2m的 甲 與 乙 兩 質 點，靜 置 於 光 滑 圓 形 軌 道 內 緣，甲

20、 離 水 平 地 面 的 高 度 為r，而 乙 位 於 軌 道 最 低 點 。 當 甲 自 靜 止 開 始 沿 著 軌 道 下 滑 後 ， 與 乙 發 生 正 面 彈 性 碰 撞 。 碰 撞 後 乙 沿 軌 道 可 爬 升 的 最 大 鉛 直 高 度 為 下 列 何 者 ？ (A) r (B) 2 3 r (C) 1 2 r (D) 4 9 r (E) 1 3 r 甲 m r r 乙 2 m 圓心 水平地面 圖 5 第 5 頁 108年指考 共 7 頁 物理考科 - 5 - 18. 如 圖 6 所 示 ， 一 質 量 為m的 小 物 體 靜 止 在 傾 角 為 60 度 、 長 度 為L且 固

21、 定 不 動 之 斜 面 的 最 低 點P。現 對 此 物 體 施 加 量 值 不 變、方 向 始 終 沿 斜 面 方 向 向 上 的 力 F， 使 物 體 沿 斜 面 運 動 到 達 斜 面 長 度/2L的Q點 ， 在Q 點 時 立 即 撤 去 外 力F。 若 要 使 物 體 能 夠 到 達 斜 面 最 高 點R，則 外 力F的 量 值 至 少 需 為 多 少 ？ 設 物 體 與 斜 面 之 動 摩 擦 係 數 為、 重 力 加 速 度 為g。 (A) 3 2 mg (B) ( 3 1) mg+ (C) (3) 2 mg + (D) ( 3 1)mg+ (E) ( 3)mg+ 第 19-20

22、 題 為 題 組 一質量為1000 kg的汽車在十字路口( =0)x停下等待，當紅燈轉綠燈後，開始在筆直水 平道路上沿+x方向作直線運動，前300 m的加速度a與位置x之關係如圖 7 所示。 19. 汽 車 在 下 列 哪 一 路 段 作 等 速 度 運 動 ？ (A) 0 100mx (B) 100m 200mx (C) 200m 300mx (D) 0 200mx (E) 0 100mx及200m 300mx 20. 在 前300 m的 路 途 中 ， 汽 車 的 最 大 速 率 約 為 多 少m/s？ (A) 90 (B) 76 (C) 62 (D) 21 (E) 10 二 、二 、 多

23、 選 題多 選 題 （ 占占 20分 ）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. 某 人 拉 著 紙 箱 沿 斜 坡 向 上 等 速 行 走，若 此 人 施 加 的 拉 力 平 行 於 斜 坡 的 方 向，且 作 用 在 紙 箱 上 的 力 只 有 人 施 加 的 拉 力、斜 面 對 紙 箱 的 摩 擦 力、斜 面 的 正 向 力 與 重 力 ， 則 在

24、 此 等 速 過 程 中 ， 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？ (A) 重 力 對 紙 箱 作 負 功 (B) 人 施 加 的 拉 力 對 紙 箱 作 正 功 (C) 摩 擦 力 對 紙 箱 作 正 功 ， 斜 面 的 正 向 力 對 紙 箱 不 作 功 (D) 紙 箱 的 動 能 沒 有 增 加 ， 代 表 所 有 的 作 用 力 對 紙 箱 所 作 的 總 功 為 零 (E) 紙 箱 的 重 力 位 能 增 加 ， 代 表 所 有 的 作 用 力 對 紙 箱 所 作 的 總 功 為 正 功 22. 在 透 明 固 體 的 折 射 率 測 定 實 驗 中，某 生 以 長 方 體 的 透 明

25、 壓 克 力 磚 放 在 方 格 紙 及 保 麗 龍 板 上 當 作 待 測 物，以 插 針 法 追 踪 經待 測 物 的入 射 光線 及折 射 光 線的 路 徑。 已 知 壓 克 力 磚 的 長 、 寬 、 高 分 別 為 30、 10 及 2 公 分 ， 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？ (A) 在 同 一 側 所 插 的 2 針 ， 間 距 愈 近 所 量 測 的 折 射 率 愈 準 (B) 若 在 壓 克 力 磚 二 平 行 面 外 側 各 插 2 針 ， 共 插 4 針 ， 可 測 得 其 折 射 率 (C) 若 壓 克 力 磚 二 平 行 面 不 是 真 的 平 行 ， 亦 可

26、由 本 實 驗 方 法 測 定 其 折 射 率 (D) 壓 克 力 磚 二 平 行 面 是 否 真 的 平 行 ， 無 法 由 兩 側 所 插 針 的 實 驗 結 果 判 定 (E) 以相距 10 公分的平行面量測折射率，較利用相距 2 公分平行面的結果為精準 a (m/s2) 1.5 1.0 0.5 0 100 200 300 圖 7 x (m) F P Q L/2 L/2 60 m 圖 6 R 108年指考 第 6 頁 物理考科 共 7 頁 - 6 - 23. 甲生在整理實驗器材時，發現有雙狹縫片與單狹縫片共 5 片，其規格標籤都脫落了， 導致無法從外觀分辨規格。於是他將這 5 片狹縫片編

27、號為 S1S5，接著利用同一單 色雷射光源做干涉與繞射實驗來比較狹縫片之間的關係。實驗時光屏與狹縫間的距 離保持固定，並僅依序更換 5 片狹縫片，觀看光屏上的干涉或繞射圖像，其示意如 圖 8 所示，並在光屏上定出Pi、Qi兩點（i=15） ，且數出Pi、Qi之間的暗紋數目 n（包含Pi、Qi兩處之暗紋） ，量測結果如表 2 所示。下列關於甲生實驗的敘述， 哪些正確？ 表 2 編 號 S1 S2 S3 S4 S5 Pi、Qi兩點間距PQ ii（mm） 52 52 26 12 48 n（個） 14 2 14 2 2 (A) S1 為 雙 狹 縫 片 ； S2 為 單 狹 縫 片 (B) S3 的

28、相 鄰 縫 距 是 S1 相 鄰 縫 距 的 2 倍 (C) S5 的 縫 寬 是 S4 縫 寬 的 4 倍 (D) 如 果 僅 將 光 屏 和 狹 縫 片 的 距 離 變 成 原 來 的 兩 倍 ， 則 S3 的n會 變 成 28 (E) 如 果 僅 將 光 屏 和 狹 縫 片 的 距 離 變 成 原 來 的 兩 倍，則 S5 的 55 P Q會 變 成24 mm 24. 電 蚊 拍 利 用 電 子 電 路 讓 兩 電 極 間 的 直 流 電 壓 可 升 高 達 上 千 伏 特 ， 且 兩 電 極 間 串 聯 著 一 個 電 阻 值 很 大 的 電 阻。它 酷 似 網 球 拍 的 網 狀 拍

29、 外 型，一 般 具 有 三 層 金 屬 導 線 網，其 中 構 成 上、下 拍 面 的 兩 層 較 疏 的 金 屬 網 彼 此 相 通，構 成 同 一 電 極， 處 於 電 路 的 低 電 位；夾 在 中 間 的 一 層 金 屬 網 則 是 電 路 中 電 位 較 高 的 另 一 電 極。 已 知 在 一 大 氣 壓 下，當 電 場 超 過30 kV/cm時，空 氣 通 常 會 被 游 離 而 放 電。以 下 僅 考 慮 兩 電 極 的 間 距 為5 mm之 金 屬 網 ， 且 兩 電 極 間 的 電 壓 不 足 以 使 空 氣 游 離 的 電 蚊 拍 。 依 據 上 述 ， 判 斷 下 列

30、 敘 述 哪 些 正 確 ？ (A) 該 電 蚊 拍 兩 電 極 間 的 電 壓 可 升 高 至30 kV (B) 閃 電 生 成 的 基 本 原 理 與 電 蚊 拍 游 離 空 氣 放 電 的 原 理 是 一 樣 的 (C) 電 蚊 拍 拍 面 上 的 電 子 由 較 高 的 原 子 能 階 躍 遷 回 低 能 階 時 釋 放 的 能 量 可 使 空 氣 游 離 (D) 飛 入 兩 電 極 間 的 蚊 蟲 相 當 於 導 電 體，即 使 它 只 碰 到 外 層 電 網，也 可 使 兩 電 極 間 的 空 氣 間 隙 減 小 ， 以 致 空 氣 游 離 放 電 (E) 電 蚊 拍 中 間 夾

31、層 的 金 屬 網 電 位 高 達 上 千 伏 特，若 人 體 碰 觸 金 屬 網，會 因 電 擊 而 產 生 嚴 重 傷 害 第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占占 20分 ）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，其後果由考生自行承擔。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。 P1 Q1 S1 P2 Q2 S2 P3 Q3

32、 S3 Q4 P4 S4 Q5 P5 S5 圖 8 第 7 頁 108年指考 共 7 頁 物理考科 - 7 - 一 、 欲 使 用 惠 司 同 電 橋 測 量 電 阻，圖 9 中 為 電 路 元 件 的 符 號，其 中 G 為 檢 流 計、 為 直 流 電 源 供 應 器 、 S 為 開 關 、 1 R為 已 知 電 阻 、 x R為 待 測 電 阻 。 另 有 惠 司 同 電 橋（ 三 接 頭 滑 動 可 變 電 阻 ） ，其 電 阻 大 小 與 電 阻 線 的 長 度 成 正 比 。 1. 利 用 圖 9的 元 件 各 一 個 及 數 條 接 線，安裝成惠司同電橋來測量 x R的 電阻值，

33、試畫出其電路圖。（4分） 2. 列出相關公式，並說明利用惠司同 電 橋 可 測 量 出 未 知 電 阻 的 基 本 原 理。（3分） 3. 簡 要 說 明 利 用 惠 司 同 電 橋 測 量 x R的 步 驟 。 （ 3分 ） 二 、 獲 得 2018 年 諾 貝 爾 物 理 學 獎 的 科 學 家 對 雷 射 領 域 做 出 的 重 要 貢 獻 ， 包 括 了 光 學 鑷 子 在 物 理 學 上 的 應 用，本 大 題 將 探 討 傳 統 鑷 子 與 光 學 鑷 子 的 原 理 。 1. 傳 統 鑷 子 ： 用 兩 邊 長 各 為L、 末 端 重 合 成 V字 形 的 鑷 子 ， 去 夾 半

34、 徑 為R、質 量 為m的 玻 璃 小 球。夾 小 球 時，鑷 子 在 鉛 垂 面 上，若 每 邊 對 小 球 施 力 量 值 為F，恰 可 將 小 球 夾 起，鑷 子 與 小 球 的 接 觸 點，如 圖 10所 示。試 畫 出 小 球 所 受 各 外 力 的 力 圖（ 需 標 示 各 外 力 的 名 稱 ），並 計 算 出 鑷 子 與 小 球 之 間 的 靜 摩 擦 係 數至 少 為 若 干 ？ 設 重 力 加 速 度 為 g。 （ 5分 ） 2. 光 學 鑷 子 ： （ 應 用 高 度 聚 焦 的 雷 射 光 束 來 控 制 微 小 物 體 ） 當 雷 射 光 穿 透 折 射 率 比 周

35、圍 介 質 還 大 的 球 形 微 粒 （ 以 下 簡 稱 為 微 粒 ）時，雷 射 光 束 會 折 射 偏 向，代 表 光 束 中 光 子 的 動 量 發 生 了 變 化 ， 由 牛 頓 第 三 運 動 定 律 可 知 ， 光 子 可 施 力 於 微 粒 上 。 當 微 粒 的 大 小 遠 大 於 雷 射 光 的 波 長 時，可 用 幾 何 光 學 來 解 釋 光 學 鑷 子 的 原 理。如 圖 11所 示，若 僅 考 慮 通 過 會 聚 透 鏡 後 的 雷 射 光 束 中，行 進 方 向 交 會 於 微 粒 球 心 O下 方 的 B點 之 編 號 1、2兩 條 光 線，它 們 射 入 微

36、粒 後 會 發 生 偏 折，再 由 微 粒 的 上 方 射 出 時，則 因 光 線 被 折 射，光 子 會 施 於 微 粒 一 個 作 用 方 向 向 下 的 合 力F ， 而 將 微 粒 向 下 推 移。編 號 1、2兩 條 光 線 射 入 微 粒 前 後 ， 光 子 的 動 量 分 別 為 1 P 與 1 P 、 2 P 與 2 P 。 如 圖 12所 示，若 改 變 兩 條 光 線 的 入 射 方 向 使 行 進 方 向 交 會 點 在 微 粒 球 心 O上 方 的 C點，試 參 考 圖 11的 動 量 表 示 方 式，僅 需 考 慮 光 的 折 射，畫 出 雷 射 光 的 光 子 路

37、徑、雷 射 光 的 光 子 在 射 入 微 粒 前 後 的 動 量 3 P 與 3 P 、 4 P 與 4 P 並 標 示 出 動 量 變 化 3 P、 4 P 、 以 及 微 粒 受 光 子 合 力F 作 用 的 方 向 。 （ 5分 ） B 球形微粒 O 1 P 2 P 1 P 2 P F 圖 11 C 球形微粒 O 3 P 4 P 圖 12 L L F F 圖 10 上 下 g R G S M N P 圖 9 惠司同電橋（三接頭滑動可變電阻） 1 R x R 光線 2 光線 1 108 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答案選擇題答案 題號 答案 題號 答案 1

38、 B 21 ABD 2 E 22 BCE 3 A 23 AB 4 E 24 BD 5 D 6 A 7 無答案 註一 8 C 9 B 10 E 11 A 12 C 13 A 14 B 15 B 16 D 17 D 18 E 19 C 20 D 註一：本題為力學基本題，惟題目未明示兩質點質量是否相同，造成條件不足。本題所 有到考生均給分。 108 學指定科目考試學指定科目考試 物考科非選擇題考答案物考科非選擇題考答案 物 考 科 的 非 選 擇 題 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

39、 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 僅 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 。 108 學 指 定 科 目 考 試 物 考 科 非 選 擇 題 各 大 題 的 考

40、 答 案 明 如 下 ： 第一題 第一題 第 1 小 題 第 2 小 題 ? ? ? ? ? ? (3) 當檢流計讀數為 0 時，檢流計兩端電位相等，可得： ?：? ?：? (1) 其中?為 ?的電阻值、?為?的電阻值；又因為惠司同電橋之電阻線為均質且均 勻截面，所以電阻值與電阻線長度成正比，可得： ?：? ?：? (2) 最後整理成關係式： ?：? ?：? ? ? M N P G S 第 3 小 題 步驟 1：先將檢流計校正歸零。 步驟 2：架設儀器如第 1 小題所示。 步驟 3：開啟電源、連通開關，檢視檢流計指針。 步驟 4：滑動 P 的位置，使檢流計數值為 0。 步驟 5：測量 ?與?值

41、，計算此時? ? ? ? ? ?，即可求解。 第二題 第二題 第 1 小 題 方法一： 方法一： 鉛直方向的分力平衡情形為： 2 ? ? ? 2 ? ? ? (1) ? ? ? ? ? ? (2) 方法二： 方法二： 鉛直方向的分力平衡情形為： 2cos ? 2sin ? (1) ? tan ? ? ?， 其中tan ? ? ? 或 cos ? ? ? (2) 正向力 F 摩擦力 摩擦力 正向力 F 重力 mg 正向力 F 摩擦力 摩擦力 正向力 F 重力 mg 第 2 小 題 (1) 雷射光在射入微粒前後的光子路徑 (2) 雷射光入射微粒前後之動量變化? ?與 ? ? (3) 系統之總動量變化? ? 0? ? ? ? ? ? ? t ? ?光子? ?微粒? 0? 所以的方向與? ? ? ?之方向相反 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? t ? ?光子 ? ? ? ? ? ? ? ? C O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? F O