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104 年學測趨勢預測物理科文 / 陸怡中老師 1 前言根據大考中心研究, 學測自然考科物理部分與指考物理考科的測驗目標不同, 學測自然考科物理部分, 主要是評量考生解題時的推理論證, 及對基本物理知識的瞭解程度 ; 尤其著重對於題目文字所代表意涵之理解及判斷已少有繁雜之計算問題出現而指考物理考科則著重物理定理性質之演繹, 及對重要概念程序 ( 含實驗原理方法 ) 之計算與驗證

1 104 年學測趨勢預測物理科文 / 陸怡中老師 1 前言根據大考中心研究, 學測自然考科物理部分與指考物理考科的測驗目標不同, 學測自然考科物理部分, 主要是評量考生解題時的推理論證, 及對基本物理知識的瞭解程度 ; 尤其著重對於題目文字所代表意涵之理解及判斷已少有繁雜之計算問題出現而指考物理考科則著重物理定理性質之演繹, 及對重要概念程序 ( 含實驗原理方法 ) 之計算與驗證正因它們目標上的不同, 進而使得試題的呈現方式亦有所不同近年學測試題分析 ( 一 ) 配分模式簡介 99~100 年學測為 95 暫綱之最後兩年, 自然考科題型均為選擇題, 物理部分包括 : 第壹部分約為 1 題 (100 年為 13 題 ), 第貳部分約為 5 題, 合計約為 17 題, 每題分然 101~103 年學測為 99 課綱之起始三年, 其已修改為第壹部分以基礎物理 ( 一 ) 為主, 約為 10 題, 包含單選題多選題及綜合題, 第貳部分以基礎物理 ( 二 ) A 為主, 約為 7 題, 仍採單多選題混合命題方式, 單選題均不倒扣, 多選題則採倒扣高二基礎物理篇的比例微幅增加基礎物理 ( 一 ) 命題範圍第 1 章緒論第章物質的組成第 3 章物體的運動 0 0 第 4 章物質間的基本交互作用 1 1 第 5 章電與磁的統一 3 1 第 6 章波第 7 章能量第 8 章量子現象 1 3 第 9 章宇宙學簡介 0 1 1

2 基礎物理 ( 二 )A 第 1 章運動學第章牛頓運動定律 3 第 3 章動量與牛頓運動定律的應用第 4 章萬有引力定律 0 1 第 5 章功與能量 1 1 第 6 章碰撞 ( 跨章節命題以主要觀念為題數計算依據 ) ( 二 ) 試題性質分析由近五年的試題分析可以發現, 考題多為物理基本觀念之理解與判斷分析, 然卻不再只是死板板的物理公式, 即便有計算, 亦為少數幾個步驟即可解出, 然對單位的換算必須特別留意考生除要有清楚的邏輯思考, 更要耐心看題目及對圖形判別能力的掌握, 這是非常重要的 3 近五年學測命題趨勢 (99~103 年 ) ( 一 ) 題目趨勢現代化近幾年學測自然考科物理部分考題可看出活用物理概念的趨勢, 題目敘述相當現代化與生活化, 例如 :98 年考記憶體之資料儲存 ;100 年考耳溫槍的基本原理 ;10 年考核能發電好奇號登陸火星希格斯玻色子的發現 ;103 年考人類步伐與姿勢其肢體感官隨週遭環境調適等同學只要掌握題目文字的敘述, 運用基本原理判斷, 即可掌握答題的關鍵 ( 二 ) 跨章節跨領域命題自 99 學年度學科能力首次出現綜合題組, 結合物理化學生物地球科學等領域, 而不僅只有單一科目的命題之外,103 年甚至在單一題目中即已融入各領域之觀念, 例如考物理或生物相對尺度大小的比較及太陽的可見光光譜分析等, 此一方向儼然已於大考中心形成慣例 ( 三 ) 試題著重觀念的判斷而非計算筆者近年均參與學測解題工作, 深深體會近年學測已與過往強調繁雜計算之命題型態大異其趣, 然考生仍以過往準備指考之方式準備學測, 甚或復習演練的題目或教材仍以基礎物理 ( 二 ) B 版為主, 以為所謂難題會, 簡單的就會, 殊不知兩者之差異在判斷而非計算能力, 本人常以 10 學測好奇號登陸火星題目中提及 : 火星與地球一樣具有衛星, 因此有相似的晝夜變化考因果關係為例, 詢問同學錯誤點此外,95 暫綱之部分刪除單元, 近三年幾已不再命題, 考生以考古題復習的模式亦須有所修正南一大考教學誌學測特輯

3 4 準備方向 104 年為 99 課綱實施之第四年, 綜合這幾年的學測分析, 提出下列準備方向供考生參考 : ( 一 ) 掌握基本觀念及其應用考生於復習時, 務必對基礎物理中各章節之原理充分理解並掌握其聯貫性此外, 對於日常生活週遭事物現象為何種原理的運用有所認知才能於應考時精準地解析題意, 推斷出正確的答案不論自然組或社會組考生只要能掌握上述方向即已足夠 ( 二 ) 著重題義敘述圖表之分析研判多數考生對於考題中若出現沒有接觸過的現象或觀念, 就認為不會或沒有把握, 其實關鍵就在於閱讀能力及邏輯判斷, 只要有耐心分析題幹或圖表中所陳述的概念, 即可找到答案故考生在平時演練時, 不能一昧的只憑記憶的方式做復習, 就算再簡易的計算, 也都要親自演算一遍, 尤其是單位的換算更是馬虎不得閱讀式的題型, 絕不可以認為已經做過的題目, 答案都已了然於胸就直接跳過, 這樣往往達不到復習的效果所以即便是重複操作相同的題目, 也要重新思考, 其實每年學測常是將相同的原理, 用不同的敘述方式展現, 只要掌握前述的技巧, 著重分析研判, 要拿到高分不是難事 ( 三 ) 掌握時事與自然科學的脈動每年世界各地不斷發生若干重要事件, 不論從生態環保科技以至於我們日常生活週遭, 均與此息息相關, 故此類新聞的報導, 即為每年大考中心命題素材來源之一考生平時只要多加涉獵關注, 增加自己的基本常識和相關字彙, 相信即能應付如裕 5 結論強調的是基本觀念因與果間的邏輯關係, 瞭解試題的脈動, 掌握應試的重點才是關鍵, 以近年自然考科各科平均得分率分析 ( 如下表 ), 儘管試題難度已大幅降低, 然 103 年度得分率仍為四科之末, 故題目難易度已然定型, 不易輕易改變 3

100~103 年自然考科各科平均得分率年度科目平均得分率物理化學生物地科 103 49% 51% 59% 51% 10 5% 4% 5% 53% 101 50% 53% 58% 48% 100 55% 53% 59% 54% ( 取材自大考中心試題研討會

4 100~103 年自然考科各科平均得分率年度科目平均得分率物理化學生物地科 % 51% 59% 51% 10 5% 4% 5% 53% % 53% 58% 48% % 53% 59% 54% ( 取材自大考中心試題研討會 ) 剩下的就靠諸位考生的毅力與努力, 相信在你 ( 妳 ) 的用心經營下, 豐碩的成果將會呈現以下這份模擬試卷, 統合近幾年的考試重點, 將基本的物理觀念融入試題, 藉由這份試題的練習, 可以評估個人的準備是否充分基礎概念是否完整南一大考教學誌 4 學測特輯

6 第壹部分 :( 占 58 分 ) 一單選題 ( 占 4 分 ) 說明 : 第 1 題至第 14 題, 每題均計分, 每題有 n 個選項, 其中只有一個是正確或最適當的選南一大考教學誌項各題答對者, 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 B 1. 十八世紀的科學家庫侖, 發現電荷間彼此作用的道理, 根據庫侖的靜電理論, 電量為 q 1 與 q 的兩粒子, 若相距為 r, 其間的引力可以數學式表為 F= kq 1q r,k 為靜電常數請問在國際單位制 (SI 制 ) 中, 庫侖靜電常數 k 的單位為下列哪一項? (A) m 3 A.kg (C) A.s 3.m 3 kg (E) A.s 4 kg.m 3 6 學測特輯 (B) kg.m3 A.s 4 (D) A s 4 m 3 kg C. 總質量為 10 5 公斤的飛機以等速度水平飛行時, 自飛機上投下一質量為 1000 公斤的包裹, 該包裹由靜止開始落下在投下包裹的瞬間, 質量為 70 公斤的駕駛員將約感受到多大的瞬間作用力? (A) 0.7 牛頓向上 (B) 0.7 牛頓向下 (C) 7 牛頓向上 (D) 70 牛頓向前 (E) 70 牛頓向上 D 3. 下列哪個選項之基本作用力與其他選項均不相同? (A) 彈簧伸長時施予物體之拉力 (B) 夸克間的作用力 (C) 原子核中使核子聚集之力 (D) 改變粒子本質的作用力 (E) 氫分子中, 氫原子與氫原子間的鍵結作用 C 4. 如右圖, 兩根互相平行的長直導線過紙面上的 M N 兩點, 且與紙面垂直, 導線中通有大小相等方向相反的電流 a o b 在 M N 的連線上,o 為 MN 的中點,c d 位於 MN 的中垂線上, 且 a b c d 到 o 點的距離均相等關於以上幾點處的磁場, 下列說法正確的是 : (A) o 點處的磁場強度為零 (B) a b 兩點處的磁場強度大小相等, 方向相反 (C) c d 兩點處的磁場強度大小相等, 方向相同 (D) a c 兩點處磁場方向不同 (E) b o 兩點處磁場方向不同 ( 1. 由 F= kq 1q r 可知 k= Fr q 1 q, Fr 所以的單位與 q 1 q 的單位相同由於 F 單位為 kg.m/s ;r 單位為 m, 而 q 1 q kg.m 3 的單位為 ( A.s ), 所以 k 的單位為 A.s 4 ) (. 水平飛行代表鉛直方向合力為零, 飛機所受到的抬升力與重力達成平衡當投下質量 1000 公斤的包裹瞬間 : ⑴ 飛機受到合力 F 1 = =9800(N), 向上 ⑵ 產生瞬間加速度 a= (m/s ), 向上 ⑶ 駕駛員感受到的作用力 F =ma= (N), 向上 ) ( 3.(A)(E) 為電磁力 (B)(C) 為強作用力 (D) 為弱作用力, 故沒有其他選項能夠找出相同的配對 ) ( 4.⑴ 用安培右手定則判斷感應磁場方向 ⑵ 磁場為向量, 可利用向量疊加求取合成後的磁場大小與方向黑色部分為 M 所造成的磁場 ; 灰色部分為 N 所造成的磁場 (A) 錯, 由圖可知,o 點磁場強度不為 0 (B) 錯, 由圖可知,a b 兩點處的磁場強度大小相等, 方向相同 (C) 對, 由圖可知,c d 兩點處的磁場強度大小經過向量和後, 大小相等, 方向皆向下 (D) 錯, 由圖可知 a c 兩點處磁場強度的方向經過向量和後皆向下 (E) 錯, 由圖可知 b o 兩點處磁場強度的方向經過向量和後皆向下 )

7 ( 5.(A) 以速度 15 m/s 為例,15= 7.5 Δt 正常 C 5. 酒後駕駛會導致許多安全隱憂, 是因為駕駛員的反應時間變長反應時間是指駕駛員從發現情況到採取制動的時間下表中思考距離是指駕駛員從發現情況到採取制動的時間內汽車行駛的距離, 車輛停止距離是指駕駛員從發現情況到汽車停止行駛的距離, 其為思考距離與制動距離的和 ( 假設汽車制動時的加速度大小都相同 ) 速度 (m/s) 思考距離 (m) 車輛停止距離 (m) 正常酒後正常酒後 ? Δt 正常 =0.5(s),(A) 選項正確 ;(B) 以速度 15 m/s 為例,15= 15 Δt 酒後 Δt 酒後 =1(s), Δt 正常 -Δt 酒後 =0.5(s), 駕駛員酒後反應時間比正常情況下多 0.5s, (B) 選項正確 ;(C) 以速度 15 m/s 為例, 駕駛員採取制動措施後 : 令汽車作等減速運動 ; 運動 :v =v 0 +ax(m/s ),0 =(15) -a ( ) a= 5 30 =7.5(m/s ), 汽車的加速度大小為 7.5 m/s,(c) 選項錯誤 ;(D) 駕駛員酒後以速度 5 m/s 行駛, 車輛停止距離 = 5.0+ ( )=66.7 m>60 m, 故不能安全停車,(D) 選項正確 ;(E) 思考期間車子作等速度運動, 制動期間車子作等加速度運動, (E) 選項正確 ) 分析上表可知, 下列說法不正確的是 : (A) 駕駛員正常情況下反應時間為 0.5 s (B) 駕駛員酒後反應時間比正常情況下多 0.5 s (C) 駕駛員採取制動措施後, 汽車的加速度大小為 3.75 m/s (D) 若汽車以 5 m/s 的速度行駛時, 發現前方 60 m 處有道路施工, 酒後駕駛不能安全停車 (E) 駕駛員從發現情況到汽車停止距離內, 汽車是等速後再行減速 B 年 3 月 11 日臺北時間 13 點 46 分, 日本本州附近海域發生芮氏規模 9.0 級地震, 震央位於宮城縣以東太平洋海域, 震源深度 10 公里地震波既有橫波, 也有縱波圖 (a) 所示為一列橫波在 t=0 s 時東京附近某一區域的波形圖, 圖 (b) 是這列波中 P 點的振動圖像, 那麼該波的傳播速度和傳播方向為下列何者? 圖 (a) (A) v=5 m/s, 向左傳播 (C) v=5 m/s, 向右傳播 (E) v=100 m/s, 向左傳播圖 (b) ( 6. 從圖 (b) 得出質點振動的週期 T= s, 從圖 (a) 得出波長 λ=100 m, (B) v=50 m/s, 向左傳播波傳播的速度 v= λ T = 100 =50(m/s), t=0 s 時質點 P 的振動情況與 t=0 s 時的振動情況相同, 質點 P 的位移為零, 速度方向向上, 從左圖可以得出, 質點 P 向上振動, 波向左傳播, 選項 (D) 錯誤, 選項 (B) 正確 ) (D) v=50 m/s, 向右傳播 E 7. 可再生能源是指由各種可持續補充的自然資源( 包括日光風雨潮汐地熱等 ) 中取得的能量, 它大約占了全球總耗用能量的五分之一下列與可再生能源有關的敘述, 何者錯誤? (A) 太陽輻射的能量是由其內部的核能轉換而來 (B) 洋流發電是利用洋流流動的動能轉為電能, 目前尚屬實驗階段 (C) 風力發電是藉由強大的風力推動風輪旋轉, 將風能轉換為機械能, 通過傳動系統, 將動力傳導給發電機發電 (D) 水力發電是利用河川湖泊等位於高處具有位能的水流至低處, 將其中所含位能轉換成水渦輪機動能來發電 (E) 潮汐所以能提供能量, 完全源自地球對海水的重力作用, 與其他星球無關 ( 7.(A) 太陽能是核熔合時質量變能量所產生 ;(B) 與黑海同規模的墨西哥灣洋流, 目前有可里奧利里 1 號, 正在從事實驗中 ;(C) 太陽能電池是將太陽能直接轉變為直流電能的裝置 ;(D) 水力發電就是利用流水量及落差來轉動水渦輪再藉水渦輪機為原動機, 推動發電機產生電能 ;(E) 潮汐主要是受月球和太陽的萬有引力作用而產生 ) 7

8 C 8. 下列有關都卜勒效應的敘述, 何者錯誤? (A) 觀測者靠近位置固定的聲源時, 觀測到的波長與靜止時相同 (B) 聲源靠近位置固定的觀測者時, 觀測到的頻率會增加際波長 ) (C) 聲源速率小於前方觀測者, 觀測到的波長較兩者靜止時為長 (D) 觀測者與聲源與相同的速度移動時, 觀測到的頻率與兩者靜止時相同 (E) 觀測者與聲源相互靠近時, 觀測到的頻率會增加 ( 8. 聲源與觀測者相對接近, 視頻率大於實際頻率, 移動聲源前方的觀測者, 視波長小於實際波長 ; 聲源與觀測者相對遠離, 視頻率小於實際頻率, 移動聲源後方的觀測者, 視波長大於實 ( 9.(B) 電子可能存在的軌道分布是不連續的 ;(C) 電子從一個軌道躍遷到另一軌道時, 輻射 ( 或吸收 ) 一定頻率的光子 ;(D) 電子躍遷時, 輻射的光子頻率與電子繞原子核作圓周運動的頻率無關 ;(E) 電子的能譜有量子化的現象 ) A 9. 波耳在他提出的原子模型中所做的假設為 : (A) 原子處於穩定態的能量狀態時, 雖然電子作變速度運動, 但並不向外輻射能量 (B) 原子的不同能量狀態即電子沿不同的圓軌道繞核運動, 而電子的軌道分布是連續的 (C) 電子從一個軌道躍遷到另一軌道時, 會輻射 ( 或吸收 ) 連續頻率的光子 (D) 電子躍遷時, 輻射的光子頻率等於電子繞原子核作圓周運動的頻率 (E) 電子的能譜並無量子化的現象 (10.(A) 恆星質量大的話, 燃料就用的多用的快, 因此燃料會比較早燃燒殆盡 ;(B) 利用哈伯定律來推求遙遠星系與我們的距離時, 一般先從測量光譜線偏移量著手 ;(C) 哈伯定律顯示遠方星系與我們的距離 R 與其遠離我們的速度 v 約成正比 ;(D) 大霹靂後一瞬間, 光子夸克電子為存在於宇宙中的物質 ;(E) 地球上觀測到許多星系光譜波長皆有變大的現象, 代表宇宙在膨脹中 ) A10. 下列有關宇宙學的敘述何者正確?( 哈伯常數 75 km/s/mpc) (A) 恆星質量愈大, 壽命愈短 (B) 利用哈伯定律來推求遙遠星系與我們的距離時, 一般先從測量發光度著手 (C) 哈伯定律顯示星系與我們的距離 R 與靠近我們的速度 v, 在誤差範圍內, 約成正比 (D) 大霹靂後一瞬間, 氫原子即為存在於宇宙中的物質 (E) 地球上觀測到許多星系光譜波長皆有變大的現象, 代表宇宙總能正在減少 E11. 下圖中 (a)~(e) 各質點質量均相等, 且均作等速率圓周運動, 則每一質點所受向心力量值, 下列選項何者正確? (A) (b)>(a)=(c)=(e)>(d) (C) (d)>(b)>(e)>(a)=(c) (E) (b)>(e)>(a)=(c)>(d) (B) (e)>(b)>(a)=(c)>(d) (D) (b)>(a)=(c)>(e)>(d) (11. 向心力 F=m v r F a =m v r,f b=m (v) r F d =m v r,f e=m (v) r =4m v r,f c=m v r, =m v r ) B1. 若太陽系又發現一個小行星, 命名為 AKB48, 已知地球質量為該行星質量的 600 倍, 該行星半徑為地球半徑的 0.1 倍, 若地球表面的重力加速度為 g, 則在該行星的水平面上一質量為 m 的物體受水平推力 F, 作 g 的等加速度運動, 且物體與水平面之動摩擦力為物重的一半, 則推力 F 的量值為下列何者? (A) 5 mg 5 (B) 1 mg (C) 3 mg 1 5 (D) 6 mg (E) mg (1.⑴ 星球表面之重力場大小 g= GM R 1 M R g AKB = g 地 ( 1 = 6 10 ) AKB48 小行星上物體的重量, 即為受到的萬有引力的量值,W=mg ⑵ 鉛直方向合力為零, 水平方向合力使得物體作等加速度運動 ⑶ F=ma, 動摩擦力為物重的一半, 因此 f k = 1 1 ( m 6 g )= 1 1 mg 水平方向合力 F=f k =ma F=f k +ma= mg+m g= 1 mg ) 南一大考教學誌 8 學測特輯

D13. 一靜止放射性核種 38 U 衰變為其子核質量 m 1, 後退之速度 v 1 =-.56 10 5 m/s, 同時放出一個小碎片質量 m, 速度 v =1.50 10 7 m/s, 如右圖所示, 試求 m 1 m 分別為何?

9 D13. 一靜止放射性核種 38 U 衰變為其子核質量 m 1, 後退之速度 v 1 = m/s, 同時放出一個小碎片質量 m, 速度 v = m/s, 如右圖所示, 試求 m 1 m 分別為何? (u: 原子質量單位 ) (A) m 1 =30u;m =8u (B) m 1 =3u;m =6u (C) m 1 =33u;m =5u (D) m 1 =34u;m =4u (E) m 1 =34u;m =3u C14. 兩質點在一直線上分別以 v 1 v 向右運動, 粒子 1 捕捉到粒子, 碰撞後黏在一起共同以速度 v 1 運動, 如右圖所示, 則下列敘述何者正確? (A) v >v 1 (B) v f =v 1 m 1 v 1 +m v =(m 1 +m )v f v f = m 1v 1 +m v (C) v 1 >v f >v m 1 +m (D) v f <v 由於 v 1 >v, 可知 : m 1v 1 +m v 1 m 1 +m (E) 因不知兩粒子質量, 故無法判定 v 1 v 與 v f 的關係二多選題 ( 占 16 分 ) (13. 分裂前後, 動量守恆, 質量數總和不變 38 U 原靜止, 故動量為零, 衰變後碎片與子核之動量和亦為零, 故 p=m 1 v 1 +m v m 1 ( )+m ( )=0 m m 分裂前後質量數總和不變, 因此 m 1 +m =59.5m =38 m +4u,m 1 =34u ) (14.⑴ 粒子 1 能夠補捉到粒子, 代表 v 1 >v ⑵ 完全非彈性碰撞前後, 系統動量守恆令質點 1 的質量為 m 1, 質點的質量為 m, 由動量守恆可得 : > m 1v 1 +m v > m 1v +m v m 1 +m m 1 +m v 1 >v f >v ) 說明 : 第 15 題至第 18 題, 每題均計分每題有 n 個選項, 其中至少有一個是正確的選項 n-k 各題之選項獨立判定, 所有選項均答對者, 得 4 分 ; 答錯 k 個選項者, 得該題 n 的分數 ; 但得分低於零分或所有選項均未作答者, 該題以零分計算 AB15. 多啦 A 夢想乘時光機, 去拜訪物理上有名的科學家, 於是問大家對科學家的說法與貢獻 C 是否了解, 下列回答何者正確?( 應選 3 項 ) (A) 小夫 : 托勒密的地心說與哥白尼的日心說均可詮釋火星逆行路徑的現象 (B) 胖虎 : 波茲曼與克勞修斯指出理想氣體的行為可以用分子的概念加以解釋 (C) 靜香 : 楊氏雙狹縫干涉實驗證實了光具有波動性 ; 而袁森的電子雙狹縫干涉實驗, 證 (15.(D) 波耳只是宣稱電子在定態軌道上運動時, 不會輻射出電磁波, 並沒有提供任何實電子的波動性理由 ;(E) 普朗克最早引入能量量子化的概念, 來解釋黑體輻射能譜 ) (D) 大雄 : 波耳提出了電子在定態軌道上運動時, 不會輻射出電磁波的證據 (E) 小杉 : 愛因斯坦最早將能量量子化的概念引進物理界, 進而開啟近代物理學之門 BE16. 如右圖, 亞運會女子雙人 10 米高臺跳水比賽中, 質量為 m 的運動員, 進入水中後受到水的阻力 ( 包含浮力 ) 而鉛直向下作減速運動, 假設水對她的平均阻力大小為 F, 而在她入水減速下降至深度 h 的過程中, 下列說法正確的是 :(g 為當地的重力加速度 )( 應選項 ) (A) 她所受的合力作功 -Fh (16. 外力作功會造成物體的能量變化 (B) 她所受的重力作正功 mgh (A)(E) 合力作功等於物體動能變化, (C) 她的力學能減少了 (F-mg)h E k =(mg-f)h, 選項 (A) 錯誤,(E) 正確 (B) 重力作功 W G =mgh, 選項 (B) 正確 (D) 她的力學能減少了 mgh (C) 力學能的變化等於非重力所作的功, E=-Fh, 故選項 (C)(D) 錯誤 ) (E) 她的動能減少了 (F-mg)h 9

10 (17.(A) 由圖中可知 : 光線 a 的偏折較大, 故頻率 a>b; 波長 b>a;(b) 光子能量 E=h c λ CE17. 某次降雨後天空出現了虹, 其為陽光折射入雨滴 ( 視為球形 ) 後, 經一次反射和再次折射而產生的色散所形成的 ( 如右圖 ), 若折射後偏折的角度愈大, 則光的頻率愈高, 現有白光束 L 由圖示水平方向射入雨滴,a b 是其中兩條出射光線, 下列說法中正確 (C) 由於偏折的角度不同在雨滴中的傳播速度亦不相的是 :( 應選項 ) 同 (v b >v a );(D) 由於波長 b > a; 雖光線 a 照射某金屬 (A) 光線 a 的波長較長能發生光電效應, 然光線 b 波長不一定小於低限波長, (B) 光線 b 的光子能量較大, 故粒子性較 a 為顯著 (C) 在雨滴中, 光線 a 的傳播速度與光線 b 不相等 (D) 若將光線 a 照射某金屬能發生光電效應, 則光線 b 照射該金屬也一定能發生 (E) 若光線到達水平地面的觀察者, 則光線 b 顏色的仰角較高 AD18. 如右圖所示的裝置中,A B 兩迴路中各有一電鍵 S 1 S, 關上代表導通 ; 閉合代表通路 ; 打開代表斷路, 且迴路 A 中接有電源, 迴路 B 中接有靈敏的電流計, 下列操作及對應的結果何者正確?( 應選項 ) (A) 先關上 S 1, 後關上 S 1 的瞬間, 電流計指針偏轉 (B) S 1 S 閉合, 在打開 S 瞬間, 電流計指針偏轉 (C) 先關上 S 1, 後關上 S 的瞬間, 電流計指針偏轉 (D) S 1 S 閉合後, 在打開 S 1 瞬間, 電流計指針偏轉 (E) 不論如何開關, 電流計指針偏轉的方向均相同第貳部分 :( 占 4 分 ) 說明 : 第 19 題至第 30 題, 每題 4 分單選題答錯未作答或畫記多於一個選項者, 該題以 n-k 零分計算 ; 多選題每題有 n 個選項, 答錯 k 個選項者, 得該題 n 的分數 ; 但得分低於零分或所有選項均未作答者, 該題以零分計算此部分答對超過 4 分以上者, 以滿分 4 分計 1 λ E a>e b, 故粒子性 a>b; 故照射該金屬不一定能發生光電效應 ;(E) 由圖中可知 : 光線到達水平地面, 則光線 a 的仰角較低, 光線 b 的仰角較高 ) (18.(A) 先關上 S 後,B 形成一封閉迴路, 當關上 S 1 的瞬間,B 形成一順時針方向感應電流, 以抵抗磁力線的變化 ;(B) S 1 S 閉合後, 打開 S 瞬間, 會產生跳電的現象, 但電流計指針不偏轉 ;(C) 先關上 S 1 後關上 S 的瞬間, 由於迴路方才形成, 電流計指針不偏轉 ;(D) S 1 S 閉合後, 在打開 S 1 瞬間,B 形成一逆時針方向感應電流, 以抵抗磁力線的變化 ;(E) 由 (A)(D) 可得, 電流計指針偏轉的方向相反 ) 19.~0. 題為題組號稱美國史上最貴的火星任務好奇號 (Curiosity) 探測車, 於臺灣時間 01 年 8 月 6 日下午 1 時 31 分左右登陸火星由於好奇號長 3 公尺質量 900 公斤, 無法使用氣囊包裹, 再以彈跳方式降落火星 ; 為此, 美國太空總署 (NASA) 重新設計降落方式, 工程師特地製作一個歷來最大且最強的超音速緩降器, 幫助時速高達萬 1000 公里, 近音速 17 倍的好奇號在進入火星大氣層以至降落, 到了接近地表的階段, 以反向火箭推進器協助減速, 最終並由太空起重機以纜繩懸吊緩降 ( 如右圖 ), 進入火星赤道附近巨大的蓋爾隕石坑中心的夏普峰 (Mount Sharp) 前緣落地本次任務有最令美國太空總署科學家們緊張的成敗關鍵的在於恐怖 7 分鐘, 這關鍵 7 分鐘, 好奇號從進入火星大氣層至靜止降落的過程,NASA 科學家完全插不上手, 甚至無法及時目睹, 讓科學家們提心弔膽, 所幸成功降落南一大考教學誌 10 學測特輯

11 A 19. 在接近地表的階段, 以反向火箭推進器協助整體好奇號任務裝置減速的過程, 其主要受力情形, 可以右列哪個圖形表示? (A) (a) (B) (b) (19. 外力合力不為零時, 會對物體造成 (C) (c) (D) (d) (E) (e) (a) (b) (c) (d) (e) B 0. 由進入火星大氣層, 至減速至零的關鍵 7 分鐘內, 好奇號所受平均力的大小約為多少牛頓? (A) 1.38 牛頓 (B) 牛頓 (C) 牛頓 (D) 牛頓 (E) 牛頓 1.~. 題為題組 10 4 (N) ) 伽利略在兩種新科學的對話一書中, 討論了自由落體運動和物體沿斜面運動的問題, 提出了這樣的猜想 : 物體沿斜面下滑是一種等加速直線運動, 同時他還運用實驗驗證了其猜想佩安依據伽利略描述的實驗方案, 設計了如右圖所示的裝置, 探究物體沿斜面下滑是否作等加速直線運動實驗時, 讓滑塊從某一高度由靜止沿斜面下滑, 並同時打開裝置中的閥門, 使水箱中的水流到量筒中 ; 當滑塊碰到擋板的同時關閉閥門 ( 整個過程中水流可視為均勻穩定的 ) 改變滑塊起始位置的高度, 重複以上操作 A 1. 若探究該實驗設計的方案, 猜測是利用量筒中收集的水量來測量滑塊的哪個物理量? (A) 時間 (B) 末速度 (C) 加速度 (D) 下滑距離 (E) 質量 E. 下表是佩安測得的有關資料, 其中 S 為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放後沿斜面下滑的距離,V 為相應過程量筒收集的水量分析表中資料, 則 S 與 V 為何關係, 可以得出滑塊沿斜面下滑是作等加速直線運動的結論? 次數 S(m) V(mL) (A) SV 定值 (B) SV 定值 (C) S V 定值 (D) S V 定值 (E) S V 定值加速度反向火箭推進器給予好奇號的力向上, 好奇號受到火星引力向下, 且為減速過程, 故合力向上 ) ( 公斤的好奇號, 在 7 分鐘內由時速萬 1000 公里減速至零, 故 : F =m Δv Δt = /3600 = (1. 於整個過程中水流可視為均勻穩定的, 代表單位時間內落下的水量會是定值故水量愈多時間愈長, 水量與時間成正比 S V ) (. 滑塊從某一高度由靜止沿斜面下滑, 根據等加速度公式 S= 1 at, 由前題可得水量與時間成正比 V t S S V t = 1 a= 定值 ) 次數 S(m) V(mL) S V

12 3.~4. 題為題組介子是由兩個夸克構成, 而夸克之間的相互作用相當複雜研究介子可通過用高能電子與之碰撞來進行由於碰撞過程難於分析, 為掌握其主要內涵, 人們發展了一種簡化了的分粒子模型其主要內容為 : 電子只和介子的某部分 ( 比如其中一個夸克 ) 作彈性碰撞, 如右圖所示碰撞後的夸克再經過介子內的相互作用把能量和動量傳給整個介子該物理現象可用下面的簡化模型來描述 : 一個質量為 M 及速度為 v 0 的電子, 與介子的一個質量為 m 1 的夸克作彈性碰撞, 介子裡另一個夸克的質量為 m (m 1 m ), 夸克間以一無質量的彈簧相連碰撞前夸克處於靜止狀態, 彈簧處於自然長度, 所有運動都是一維的, 且電子與夸克的質量不相同 (M m 1 ); 並忽略一切相對論效應 E 3. 關於電子與介子碰撞行為, 下列敘述何者正確? (A) 電子與夸克為同種基本粒子 (B) 碰撞前後, 電子與介子不符合動量守恆 (C) 碰撞後, 電子將所有的動能全部轉移給介子 (D) 碰撞後, 電子將所有的動量全部轉移給介子 (E) 碰撞後, 電子僅將部分的動能轉移給介子 C 4. 電子與夸克發生彈性碰撞後, 下列敘述何者正確? (A) 電子的速度 v= m 1 M+m 1 v 0 (B) 碰撞後瞬間,m 1 夸克的速度 v 1 = M-m 1 M+m 1 v 0 (C) 彈簧處於最大壓縮量時, 兩夸克最接近, 且 m 1 m 的速度相同 (D) 彈簧若有形變, 其彈力位能即為介子的力學能 (E) 介子中 m 1 減少的動能必定等於 m 增加的動能 (3.(A) 電子為輕子與夸克為不同的基本粒子 ;(B) 彈性碰撞, 符合動量守恆 ;(C)(E) 電子與夸克之質量不相等, 故僅將部分動能轉移給介子 ;(D) 由於電子與夸克的質量不相等, 故碰撞完畢後, 電子仍有動量 ) (4.(A)(B) 由動量守恆 :Mv 0 =Mv+m 1 v1 由於動能守恆 : 1 Mv 0= 1 Mv + 1 m 1v1 聯立解得 :v= M-m 1 M+m 1 v0;m 1 夸克的速度為 v 1 = M M+m v0 1 (C) 彈簧處於最大壓縮量時, 兩夸克最接近, 此時 m 1 m 速度相同 m 1 v 1 =( m 1 +m )v c v c = m 1 m 1 +m m 1 M+m v0= m 1 1 ( m 1 +m ) ( M+m 1 ) v0 (D) 對於分粒子模型而言, 碰撞發生的過程當中, 部分的動能會轉為彈簧的位能, 整個系統的力學能守恆介子的力學能為彈簧的彈力位能 + 夸克的動能 (E) 碰撞後介子中 m 1 減少的動能等於 m 增加的動能 + 彈簧之彈力位能 ) E 5. 美國國家科學基金會 010 年 9 月 9 日宣布, 天文學家發現一顆迄今為止與地球最類似的太陽系外行星如右圖所示, 這顆行星距離地球約 0 億光年 (189.1 萬億公里 ), 公轉週期約為 37 年, 這顆名叫 Gliese 581 g 的行星位於天秤座星群, 它的半徑大約是地球的 1.9 倍, 重力加速度與地球相近, 則下列說法正確的是 : (A) 該行星公轉其恆星之軌道半徑大於地球公轉太陽之半徑 (5. 詳解見 P.14 ) (B) 該行星的公轉速率比地球大 (C) 該行星的質量約為地球質量的.61 倍 (D) 一質量為 m 的石塊, 在該行星表面所受之萬有引力約為在地球時的 3.61 倍 (E) 不考慮大氣的影響, 將石塊分別在該行星表面及地球表面以同樣的速度作鉛直下拋, 相同時距內, 其落下的高度約略相同南一大考教學誌 1 學測特輯

6.~7. 題為題組貨櫃車係陸上最難駕駛的交通工具之一, 其控制有別於其他車種, 往往發生意外都在山路或迴旋處, 因為貨櫃車載貨重, 靈活性低, 若前面有突發事件, 司機要立即轉彎避開有困難, 故過迴旋處一定要慢車過彎, 急速轉彎易導致車輪偏離地面, 貨物偏向一面而使重心偏離, 翻車機會增加, 如右圖所示車輛在水平路面轉彎時, 須由車輪與路面之摩擦或運動物體自行傾斜後產生向心力

13 6.~7. 題為題組貨櫃車係陸上最難駕駛的交通工具之一, 其控制有別於其他車種, 往往發生意外都在山路或迴旋處, 因為貨櫃車載貨重, 靈活性低, 若前面有突發事件, 司機要立即轉彎避開有困難, 故過迴旋處一定要慢車過彎, 急速轉彎易導致車輪偏離地面, 貨物偏向一面而使重心偏離, 翻車機會增加, 如右圖所示車輛在水平路面轉彎時, 須由車輪與路面之摩擦或運動物體自行傾斜後產生向心力向心力簡單而言, 就是使物體做圓周運動, 改變方向而不改變速率的力由牛頓第二運動定律可知, 此力必須與加速度同一方向若當物體不再受力時, 依慣性定律, 無外力來改變其運動方向, 物體將沿切線方向飛出若貨櫃車總質量為 m, 繞曲率中心 O 以速率 v 作等速率圓周運動, 迴轉半徑為 R, 則轉彎所需的向心力 F=ma=m v R AC6. 有關貨櫃車所受向心力的敘述, 何者正確?( 應選項 ) (A) 貨櫃車以同一速率過彎, 質量愈大, 所需之向心力愈大 (B) 承 (A), 貨櫃車質量與所需之向心力無關 (C) 同一貨櫃車速率愈大, 所需之向心力愈大 (D) 承 (C), 速率與所需之向心力無關 (E) 由 F (E) 向心力大小與迴旋半徑無關 (6.(A)(B) 由 F=ma= mv r 可知 :v 固定,F m (C)(D) m 固定,F v 1 r, 向心力大小與迴旋半徑成反比 ) AD7. 下列有關貨櫃車能等速率安全過彎的說法, 何者正確?( 應選項 ) (A) 貨櫃車過彎的速率愈大, 地面的摩擦力亦愈大 (B) 貨櫃車過彎的動能變大, 地面的摩擦力仍不變 f s =F=ma= mv r (C) 貨櫃車是受向心力作功指向曲率中心的方向, 方可安全過彎 (D) 貨櫃車的加速度方向指向曲率中心 O 點 (E) 貨櫃車的加速度方向指離曲率中心 O 點 (7.(A)(B) 由車輪與路面之摩擦力當作向心力 BD8. 有一 150 克的球以 0 m/s 的速度迎面而來, 當被球棒擊中後以 40 m/s E 的速度反向飛回, 若棒與球投出後, 接觸力與時間的關係如右圖所示, 則下列敘述何者正確?( 應選 3 項 ) (8.⑴ F= (A) 棒與球的接觸時間為 6 秒 Δp Δt ⑵ F-t 圖形所圍面積代表動量變化 (B) 球的動量變化量值為 9 kg.m/s 出方向為正方向,Δ p = p f - p i = (C) 球的動量變化與所受接觸力方向相反 (D) 球所受平均力量值為 1500 N (E) 球受力之最大量值為 3000 N f s v mv E k 可知 :v 固定,F m (C) 向心力與位移方向垂直, 故不作功 (D)(E) 向心力與加速度同向, 故指向曲率中心 O 點 ) (A) 由 t 軸可知, 接觸時間為秒 (B) 令擊 [0.15 (-0)]-( ) =9(kg.m/s) (C) Δ p = p f - p i = F Δt, 球的動量變化與所受接觸力方向相同 (D) F av = Δp Δt = =1500(N) (E) Δp= 6 10 F max ( )=9 F max =3000N ) BC9. 質量 1 公斤之球自地面作鉛直上拋, 經過 4 秒鐘後落回原地, 設無空氣阻力,g=10 m/s, 選定地面為零位面下列敘述何者正確?( 應選項 ) (A) 物體初速為 10 m/s (B) 物體能到達之最大高度為 0 m (B) h= 1 gt= 1 (C) 物體到達最大高度之一半時, 其動能與位能相等 (D) 拋射後第 3 秒末, 物體之重力位能為 100 J 能 = 位能 = 1 (E) 由最高點下降過程中, 重力作正功, 故落地瞬間球的力學能為全程最大值 (9. 拋體運動的上升與下降過程具對稱性整個過程經過 4 秒, 代表物體上升下降時間均為秒 (A) 上拋初速 = 下降至地面的末速 v=gt=10 =0(m/s); 10 =0(m);(C) 地面 U g =0, 依力學能守恆, 在最大高度之半時, 動力學能 ;(D) 3 秒末高度 h= =15 (m),u g =mgh= =150(J);(E) 重力為保守力作功的情況下, 系統的力學能守恆 ) 13

14 請閱讀下列短文後回答 30. 題天然的 β 衰變, 正是原子核內的中子放出電子, 衰變成一個質子的現象 β 衰變過程中, 電子所帶走的能量, 總比原子核應該放出的能量少得多早期物理學家們為此提出了種種假設, 但都無法解釋這樁怪事 1933 年物理學家包利提出一個嶄新的理論 : 在微觀世界, 確實存在著一個竊能賊, 把原子核內釋放的一部分能量偷走了包利假設 : 它可能不帶電, 質量也非常小, 與周圍的相互作用力很弱, 所以就不知不覺地從測量儀器下溜走恩里科. 費米緊緊抓住包利關於微中子的假設繼續思索 : 如果微中子真的存在, 那麼, 在原子核裡出現的 β 放射性行為, 就可以解釋為 : 原子核中的中子在衰變成質子的過程中, 不僅是放出一個電子, 同時還放出一個微中子然而電磁力不可能產生這個過程, 因為電磁力的傳遞者是光子, 而在這種衰變中沒有光子參加費米假定從質子到中子的衰變過程, 是由於自然界中某種新的力引起的而這個力要比電磁力弱 10 的 11 次方倍, 但比萬有引力要強得多, 且這個力的作用力程非常短, 幾乎為零, 即參與相互作用的粒子彼此一離開, 力就迅速地消失了人們認為自然界果真是存在著一種新的自然力弱力費米也因創立了弱力理論而聞名天下, 他的理論得到了舉世公認 BD30. 下列敘述何者正確?( 應選項 ) (A) 原子核放出的能量等於電子所帶走的能量, 符合能量守恆定律 (B)β 衰變的過程中, 微中子帶走部分的能量 (C) 弱力可將任何粒子束縛在一起, 且粒子離開, 弱力仍存在 (D) 弱力的大小介於電磁力與萬有引力之間 (E) 微中子不帶電, 且不具質量 (5.⑴ 行星以萬有引力, 作為繞恆星運行時向心力的來源 ⑵ 地表重力加速度 g= GM R m 4π R T R 3 T = GM 4π (30.(A) 原子核放出的能量大於電子所帶走的能量 (C) 弱力沒有本領把任何粒子束縛在一個較複雜的體系中, 它只存在於一些粒子發生衰變和俘獲的一瞬間, 粒子之間一離開, 弱力馬上就消失 (E) 微中子不帶電, 但具有質量 ) (A) 由克卜勒第三定律 : GMm R = M 由於不知該行星所繞之恆星質量, 所以無法確定該行星公轉半徑與地球公轉半徑的大小關係, 故 (A) 選項錯誤 ;(B) 該行星的公轉速度 v= πr T, 我們只知道該行星的公轉週期比地球的大, 但不知道公 GM 行轉半徑如何, 所以無法確定該行星公轉速度與地球公轉速度的大小關係,(B) 選項錯誤 ;(C) 根據 =g 行, GM 地 R 行 R 地 M 行 =g 地 ; 兩者相近, 故解得 M 地 ( R 行 ) R =3.61,(C) 選項錯誤 ;(D) 由於重力加速度與地球相近, 故質量為 m 的石塊, 在地該行星表面所受之萬有引力與在地球時約略相同,(D) 選項錯誤 ;(E) 鉛直下拋的物體符合力學能守恆 h=v 0 t+ 1 gt, 初速相同, 重力加速度大小相近, 故 (E) 選項正確 ) 南一大考教學誌 14 學測特輯

學科能力測驗模擬試題物理科答案第壹部分 : 1. B. C 3. D 4. C 5. C 6. B 7. E 8. C 9. A 10. A AB 11. E 1. B 13. D 14. C 15. 16. BE 17. CE 18. AD C 第貳部分 : 19. A 0. B 1. A. E 3. E 4. C 5. E 6. AC 7. AD 8. BD E 9. BC 30.

答案 C 第三章物體的運動 - 牛頓運動定律基礎物理 ( 二 ) A 第二章牛頓運動定律 - 牛頓第三運動定律解析水平飛行代表鉛直方向合力為零, 飛機所受到的抬升力與重力達成平衡當投下質量 1000 公斤的包裹瞬間 :⑴ 飛機受到合力 F 1 =1000 9.8=9800 (N), 向上 ;⑵ 產生瞬間加速度 a= 9800 10 5 0.

15 學科能力測驗模擬試題物理科答案第壹部分 : 1. B. C 3. D 4. C 5. C 6. B 7. E 8. C 9. A 10. A AB 11. E 1. B 13. D 14. C BE 17. CE 18. AD C 第貳部分 : 19. A 0. B 1. A. E 3. E 4. C 5. E 6. AC 7. AD 8. BD E 9. BC 30. BD 解析第壹部分 : 1. 答案 B 第四章物質間的基本交互作用 - 靜電力第一章緒論 - 物理量的單位解析由 F= kq 1q r 可知 k= Fr q 1 q, 所以的單位與 Fr q 1 q 的單位相同由於 F 單位為 kg.m/s ; r 單位為 m, 而 q 1 q 的單位為 ( A.s ), 所以 k 的單位為 kg.m 3 A.s 4. 答案 C 第三章物體的運動 - 牛頓運動定律基礎物理 ( 二 ) A 第二章牛頓運動定律 - 牛頓第三運動定律解析水平飛行代表鉛直方向合力為零, 飛機所受到的抬升力與重力達成平衡當投下質量 1000 公斤的包裹瞬間 :⑴ 飛機受到合力 F 1 = =9800 (N), 向上 ;⑵ 產生瞬間加速度 a= (m/s ), 向上 ;⑶ 駕駛員感受到的作用力 F =ma = (N), 向上 3. 答案 D 第四章物質間的基本交互作用 - 靜電力磁力強作用弱作用解析 (A)(E) 為電磁力 ;(B)(C) 為強作用力 ;(D) 為弱作用力, 故沒有其他選項能夠找出相同的配對 4. 答案 C 第五章電與磁的統一 - 電流的磁效應解析 ⑴ 用安培右手定則判斷感應磁場方向 ⑵ 磁場為向量, 可利用向量疊加求取合成後的磁場大小與方向黑色部分為 M 所造成的磁場 ; 灰色部分為 N 所造成的磁場 (A) 錯, 由圖可知,o 點磁場強度不為 0;(B) 錯, 由圖可知,a b 兩點處的磁場強度大小相等, 方向相同 ;(C) 對, 由圖可知,c d 兩點處的磁場強度大小經過向量和後, 大小相等, 15

16 方向皆向下 ;(D) 錯, 由圖可知 a c 兩點處磁場強度的方向經過向量和後皆向下 ;(E) 錯, 由圖可知 b o 兩點處磁場強度的方向經過向量和後皆向下 5. 答案 C 第三章物體的運動 - 物體運動的軌跡基礎物理 ( 二 ) A 第一章運動學 - 加速度描述速度的改變解析 (A) 以速度 15 m/s 為例,15= 7.5 Δt 正常 Δt 正常 =0.5(s),(A) 選項正確 ;(B) 以速度 15 m/s 為例,15= 15 Δt 酒後 =1(s), Δt 正常 -Δt 酒後 Δt 酒後 =0.5(s), 駕駛員酒後反應時間比正常情況下多 0.5s,(B) 選項正確 ;(C) 以速度 15 m/s 為例, 駕駛員採取制動措施後 : 令汽車作等減速運動 ; 運動 : v =v 0 +ax(m/s ),0 =(15) -a ( ) a= 5 30 =7.5(m/s ), 汽車的加速度大小為 7.5 m/s,(c) 選項錯誤 ;(D) 駕駛員酒後以速度 5 m/s 行駛, 車輛停止距離 =5.0+( )=66.7 m >60 m, 故不能安全停車,(D) 選項正確 ;(E) 思考期間車子作等速度運動, 制動期間車子作等加速度運動,(E) 選項正確 6. 答案 B 第六章波 - 波的性質解析從圖 (b) 得出質點振動的週期 T= s, 從圖 (a) 得出波長 λ=100 m, 波傳播的速度 v= λ T = 100 =50(m/s),t=0 s 時質點 P 的振動情況與 t=0 s 時的振動情況相同, 質點 P 的位移為零, 速度方向向上, 從左圖可以得出, 質點 P 向上振動, 波向左傳播, 選項 (D) 錯誤, 選項 (B) 正確 7. 答案 E 第七章能量 - 能源的有效利用解析 (A) 太陽能是核熔合時質量變能量所產生 ;(B) 與黑海同規模的墨西哥灣洋流, 目前有可里奧利里 1 號, 正在從事實驗中 ;(C) 太陽能電池是將太陽能直接轉變為直流電能的裝置 ;(D) 水力發電就是利用流水量及落差來轉動水渦輪再藉水渦輪機為原動機, 推動發電機產生電能 ;(E) 潮汐主要是受月球和太陽的萬有引力作用而產生 8. 答案 C 概念中心基礎物理 ( 一 ) 第六章波 - 波的性質解析聲源與觀測者相對接近, 移動聲源前方的觀測者, 視頻率大於實際頻率, 視波長小於實際波長 ; 聲源與觀測者相對遠離, 視頻率小於實際頻率, 移動聲源後方的觀測者, 視波長大於實際波長 9. 答案 A 第八章量子現象 - 原子光譜與原子能階解析 (B) 電子可能存在的軌道分布是不連續的 ;(C) 電子從一個軌道躍遷到另一軌道時, 輻射 ( 或吸收 ) 一定頻率的光子 ;(D) 電子躍遷時, 輻射的光子頻率與電子繞原子核作圓周運動的頻率無關 ;(E) 電子的能譜有量子化的現象 10. 答案 A 第九章宇宙學簡介 - 星體觀測與哈伯定律宇宙的起源與演化解析 (A) 恆星質量大的話, 燃料就用的多用的快, 因此燃料會比較早燃燒殆盡 ;(B) 利用哈伯定律來推求遙遠星系與我們的距離時, 一般先從測量光譜線偏移量著手 ;(C) 哈伯定律顯示遠方星系與我們的距離 R 與其遠離我們的速度 v 約成正比 ;(D) 大霹靂後一瞬間, 光子夸克電子為存在於宇宙中的物質 ;(E) 地球上觀測到許多星系光譜波長皆有變大的現象, 代表宇宙在膨脹中 11. 答案 E 第三章動量與牛頓運動定律的應用 - 等速率圓周運動解析向心力 F=m v r F a =m v r,f b=m (v) r F d =m v r,f e=m (v) r 1. 答案 B =4m v r,f c=m v r, =m v r 第四章萬有引力 - 地表的重力加速度第二章牛頓運動定律 - 牛頓第二運動定律解析 ⑴ 星球表面之重力場大小 g= GM R M R, 1 g AKB = g 地 1 = 6,AKB48 小行星上物體 ( 10 ) 的重量, 即為受到的萬有引力的量值,W=mg ⑵ 鉛直方向合力為零, 水平方向合力使得物體作等加速度運動 ⑶ F=ma, 動摩擦力為物重的一半, 因此 f k = 1 ( m 1 6 g )= 1 1 mg, 水平方向合力 F=f k =ma F=f k +ma= mg+m g= 1 mg 13. 答案 D 第三章動量與牛頓運動定律的應用 - 動量守恆解析分裂前後, 動量守恆, 質量數總和不變 38 U 原靜止, 故動量為零, 衰變後碎片與子核之動南一大考教學誌 16 學測特輯

17 量和亦為零, 故 p=m 1 v 1 +m v m 1 ( )+m ( )=0 m m 分裂前後質量數總和不變, 因此 m 1 +m =59.5m = 38 m +4u,m 1 =34u 14. 答案 C 第六章碰撞 - 碰撞的描述解析 ⑴ 粒子 1 能夠補捉到粒子, 代表 v 1 >v ⑵ 完全非彈性碰撞前後, 系統動量守恆令質點 1 的質量為 m 1, 質點的質量為 m, 由動量守恆可得 : m 1 v 1 +m v =(m 1 +m )v f v f = m 1v 1 +m v m 1 +m 由於 v 1 >v, 可知 : m 1v 1 +m v 1 m 1 +m m 1 v +m v v m 1 +m 1 >v f >v 15. 答案 ABC > m 1v 1 +m v m 1 +m 第一章緒論 - 物理學簡介第二章物質的組成 - 物質是由原子所組成第六章波 - 光的波動現象第八章量子現象 - 原子光譜與原子能階解析 (D) 波耳只是宣稱電子在定態軌道上運動時, 不會輻射出電磁波, 並沒有提供任何理由 ;(E) 普朗克最早引入能量量子化的概念, 來解釋黑體輻射能譜 16. 答案 BE 概念中心 > 基礎物理 ( 二 ) A 第五章功與能量 - 功位能力學能守恆基礎物理 ( 一 ) 第七章能量 - 力學能的形式與轉換解析外力作功會造成物體的能量變化 (A)(E) 合力作功等於物體動能變化, E k =(mg-f)h, 選項 (A) 錯誤,(E) 正確 ;(B) 重力作功 W G =mgh, 選項 (B) 正確 ;(C) 力學能的變化等於非重力所作的功, E= -Fh, 故選項 (C)(D) 錯誤 17. 答案 CE 第六章波 - 光的反射與折射第八章量子現象 - 光電效應解析 (A) 由圖中可知 : 光線 a 的偏折較大, 故頻率 a>b; 波長 b>a;(b) 光子能量 E=h c λ 1 λ E a >E b, 故粒子性 a>b;(c) 由於偏折的角度不同在雨滴中的傳播速度亦不相同 (v b >v a );(D) 由於波長 b > a; 雖光線 a 照射某金屬能發生光電效應, 然光線 b 波長不一定小於低限波長, 故照射該金屬不一定能發生光電效應 ;(E) 由圖中可知 : 光線到達水平地面, 則光線 a 的仰角較低, 光線 b 的仰角較高 18. 答案 AD 第五章電與磁的統一 - 電磁感應解析 (A) 先關上 S 後,B 形成一封閉迴路, 當關上 S 1 的瞬間,B 形成一順時針方向感應電流, 以抵抗磁力線的變化 ;(B) S 1 S 閉合後, 打開 S 瞬間, 會產生跳電的現象, 但電流計指針不偏轉 ;(C) 先關上 S 1 後關上 S 的瞬間, 由於迴路方才形成, 電流計指針不偏轉 ;(D) S 1 S 閉合後, 在打開 S 1 瞬間,B 形成一逆時針方向感應電流, 以抵抗磁力線的變化 ;(E) 由 (A)(D) 可得, 電流計指針偏轉的方向相反第貳部分 : 19. 答案 A 第三章物體的運動 - 牛頓運動定律解析外力合力不為零時, 會對物體造成加速度反向火箭推進器給予好奇號的力向上, 好奇號受到火星引力向下, 且為減速過程, 故合力向上 0. 答案 B 第三章物體的運動 - 牛頓運動定律解析 900 公斤的好奇號, 在 7 分鐘內由時速萬 1000 公里減速至零, 故 : F =m Δv Δt = /3600 = (N) 1. 答案 A 第三章物體的運動 - 物體運動的軌跡解析於整個過程中水流可視為均勻穩定的, 代表單位時間內落下的水量會是定值故水量愈多時間愈長, 水量與時間成正比 S V. 答案 E 第一章運動學 - 描述速度的改變解析滑塊從某一高度由靜止沿斜面下滑, 根據等加速度公式 S= 1 at, 由前題可得水量與時間成正比 V t S V S t = 1 a= 定值次數 S(m) V(mL) S V 答案 E 第六章碰撞 - 碰撞的描述正面彈性碰撞基礎物理 ( 一 ) 17

18 第二章物質的組成 - 原子與原子核的組成解析 (A) 電子為輕子與夸克為不同的基本粒子 ;(B) 彈性碰撞, 符合動量守恆 ;(C)(E) 電子與夸克之質量不相等, 故僅將部分動能轉移給介子 ;(D) 由於電子與夸克的質量不相等, 故碰撞完畢後, 電子仍有動量 4. 答案 C 第六章碰撞 - 碰撞的描述正面彈性碰撞基礎物理 ( 一 ) 第二章物質的組成 - 原子與原子核的組成基礎物理 ( 二 ) A 第五章功與能量 - 位能力學能守恆解析 (A)(B) 由動量守恆 :Mv 0 =Mv+m 1 v1 由於動能守恆 : 1 Mv 0= 1 Mv + 1 m 1v1 聯立解得 :v= M-m 1 M+m v0;m 1 夸克的速度為 1 v 1 = M M+m v0 1 (C) 彈簧處於最大壓縮量時, 兩夸克最接近, 此時 m 1 m 速度相同 m 1 v 1 =( m 1 +m )v c v c = m 1 m 1 +m m 1 M+m v0= 1 m 1 ( m 1 +m ) ( M+m 1 ) v0 (D) 對於分粒子模型而言, 碰撞發生的過程當中, 部分的動能會轉為彈簧的位能, 整個系統的力學能守恆介子的力學能為彈簧的彈力位能 + 夸克的動能 (E) 碰撞後介子中 m 1 減少的動能等於 m 增加的動能 + 彈簧之彈力位能 5. 答案 E 第四章萬有引力 - 萬有引力定律地表的重力加速度行星與人造衛星基礎物理 ( 二 ) A 第一章運動學 - 鉛直拋射的自由落體運動解析 ⑴ 行星以萬有引力, 作為繞恆星運行時向心力的來源 ⑵ 地表重力加速度 g= GM R (A) 由克卜勒第三定律 : GMm R = m 4π R T R 3 T = GM 4π M 由於不知該行星所繞之恆星質量, 所以無法確定該行星公轉半徑與地球公轉半徑的大小關係, 故 (A) 選項錯誤 ;(B) 該行星的公轉速度 v= πr T, 我們只知道該行星的公轉週期比地球的大, 但不知道公轉半徑如何, 所以無法確定該行星公轉速度與地球公轉速度的大小關係,(B) 選項錯誤 ; GM 行 (C) 根據 =g 行, GM 地 R 行 R =g 地 ; 兩者相近, 故地解得 M 行 M 地 ( R 行 R 地 ) =3.61,(C) 選項錯誤 ;(D) 由於重力加速度與地球相近, 故質量為 m 的石塊, 在該行星表面所受之萬有引力與在地球時約略相同,(D) 選項錯誤 ;(E) 鉛直下拋的物體符合力學能守恆 h=v 0 t + 1 gt, 初速相同, 重力加速度大小相近, 故 (E) 選項正確 6. 答案 AC 第三章動量與牛頓運動定律的應用 - 等速圓周運動解析 (A)(B) 由 F=ma= mv r 可知 :v 固定,F m ;(C)(D) m 固定,F v ;(E) 由 F 1 r, 向心力大小與迴旋半徑成反比 7. 答案 AD 第三章動量與牛頓運動定律的應用 - 等速圓周運動解析 (A)(B) 由車輪與路面之摩擦力當作向心力 f s = F=ma= mv r f s v mv E k 可知 :v 固定, F m;(c) 向心力與位移方向垂直, 故不作功 ;(D) (E) 向心力與加速度同向, 故指向曲率中心 O 點 8. 答案 BDE 第三章動量與牛頓運動定律的應用 - 動量解析 ⑴ F= Δp Δt ⑵ F-t 圖形所圍面積代表動量變化 (A) 由 t 軸可知, 接觸時間為秒 ; (B) 令擊出方向為正方向,Δ p = p f - p i =[0.15 (-0)]-( ) =9(kg.m/s);(C) Δ p = p f - p i = F Δt, 球的動量變化與所受接觸力方向相同 ;(D) F av = Δp Δt = 9-3 =1500(N); 6 10 (E) Δp= 1 F max ( )=9 F max =3000N 9. 答案 BC 第五章功與能量 - 功位能力學能守恆基礎物理 ( 二 ) A 第一章運動學 - 鉛直拋射的自由落體運動解析拋體運動的上升與下降過程具對稱性整個過程經過 4 秒, 代表物體上升下降時間均為秒 (A) 上拋初速 = 下降至地面的末速 v=gt =10 =0(m/s);(B) h= 1 gt= 1 10 =0(m);(C) 地面 U g = 0, 依力學能守恆, 在最大高度之半時, 動能 = 位能 = 1 力學能 ;(D) 3 秒末高度 h= =15 (m),u g = 南一大考教學誌 18 學測特輯

19 mgh= =150(J);(E) 重力為保守力作功的情況下, 系統的力學能守恆 30. 答案 BD 第四章物質間的基本交互作用 - 強作用與弱作用解析 (A) 原子核放出的能量大於電子所帶走的能量 ;(C) 弱力沒有本領把任何粒子束縛在一個較複雜的體系中, 它只存在於一些粒子發生衰變和俘獲的一瞬間, 粒子之間一離開, 弱力馬上就消失 ;(E) 微中子不帶電, 但具有質量 19

20 南一大考教學誌 0 學測特輯

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