大 學 入 學 考 試 中 心 105 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 B 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 105 年 指 考 第 壹 部 分 : 選 擇 題 ( 占 80 分 ) 一 單 選 題 ( 占 60 分 ) 說 明 : 第 1 題 至 第 0 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. 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 1 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) 55. 將 一 均 勻 的 細 繩 拉 緊, 兩 端 固 定 於 相 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? 1 (A) 3 L (B) 3 L (C) L (D) 3 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 t 的 關 係 如 圖 1 所 示 若 全 程 耗 時 為 T, 在 T/4 t T/時 段 的 速 度 v=v, 則 列 車 在 全 程 的 平 均 速 度 為 下 列 何 者? (A) V /3 (B) V / (C) 5 V /8 (D) 3 V /4 (E) 4 V /5 V V T/4 T/ T t 圖 1 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 - 1-10 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 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) 0 J (D) 300 J (E) 680 J 6. 甲 乙 兩 顆 人 造 衛 星 分 別 以 不 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
105 年 指 考 第 頁 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 50 g, 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) 5 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 0 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 10 m/s, 則 此 位 顧 客 靜 立 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 x 1與 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 所 示, 其 中 x 0 處 為 拋 物 線 最 低 點, 則 下 列 選 項 中, 何 圖 可 代 表 質 點 在 x 1與 x 之 間 所 受 作 用 力 F 與 位 置 x 的 關 係 圖? (A) (B) (C) 圖 (D) (E) x - -
第 3 頁 105 年 指 考 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 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. g 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. mgr (D) 1.6 mgr (E).0 mgr 側 視 圖 正 視 圖 r O R m 圖 3 F 11. 當 氣 溫 為 0C 時, 在 光 滑 水 平 石 板 地 面 上, 一 小 雪 球 以 30 m/s 的 速 度, 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 00 g, 冰 球 質 量 為 300 g, 碰 撞 前 後 兩 球 的 溫 度 皆 為 0C 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 0C 的 水? (A) 0.014 (B) 0.16 (C).4 (D) 4. (E) 7.6 1. 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 (E) 丁 > 甲 > 乙 > 丙 甲 丙 乙 丁 圖 4 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 I I 圖 5 乙 - 3 -
105 年 指 考 第 4 頁 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 P 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 t 0 時 恆 以 等 速 率 u 沿 甲 乙 著 軌 道 向 左 移 動, 乙 棒 在 t 0 時 為 靜 止, 其 後 可 沿 著 軌 道 自 由 滑 動 假 設 甲 乙 兩 棒 移 動 時 Q 恆 位 於 磁 場 B 中, 且 摩 擦 力 地 磁 及 載 流 平 行 圖 6 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 差 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 在 t 0 時, 長 方 形 迴 路 上 的 電 流 為 零 (B) 在 t 0 時, 乙 棒 中 的 電 流 由 Q 流 向 P, 量 值 為 ubl 3R (C) 在 t 0 時, 乙 棒 中 的 電 流 由 P 流 向 Q, 量 值 為 ubl (D) 當 t 0 3R 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 t 0 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 t 0 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, 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 n 1 的 介 質 進 入 折 射 率 為 n 的 介 質, 若 n n1, 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 P 乙 丙 丁 戊 五 條 路 徑 與 入 射 光 線 皆 在 同 一 平 O 面 上, 其 中 乙 的 路 徑 為 光 線 PO 的 延 長 線, 而 甲 甲 乙 丁 三 路 徑 經 水 中 射 入 空 氣 在 界 面 處 的 方 向 乙 並 未 改 變, 則 何 者 為 入 射 後 唯 一 可 能 的 路 徑? 丙 (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 丁 戊 (D) 丁 (E) 戊 圖 7-4 -
第 5 頁 105 年 指 考 18. 在 狹 縫 干 涉 和 繞 射 的 實 驗 中, 先 利 用 雙 狹 縫 之 干 涉 現 象, 測 量 單 色 雷 射 光 的 波 長, 接 著 利 用 單 狹 縫 的 繞 射 現 象 以 測 量 單 狹 縫 的 寬 度 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) 8 (B) 4 (C) (D) 1/ (E) 1/4 第 19-0 題 為 題 組 在 實 驗 室 中 有 一 台 可 發 出 波 長 為 00 nm 的 雷 射 光 源, 功 率 為 3.0 W 已 知 光 速 為 8 34 3.0 10 m/s, 普 朗 克 常 數 為 6.6 10 J s 19. 此 光 源 發 出 的 每 個 光 子 之 能 量 約 為 下 列 何 者? 14 16 18 (A) 1.0 10 J (B) 1.0 10 J (C) 1.0 10 J (D) 0 1.0 10 J (E) 1.0 10 J 0. 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?( 光 子 動 量 P 能 量 E 與 光 速 c 的 關 係 為 E Pc ) (A) 1.0 10 8 (B) 1.0 10 6 (C) 1.0 10 4 (D) 1.0 10 (E) 1.0 二 多 選 題 ( 占 0 分 ) 說 明 : 第 1 題 至 第 4 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 個 選 項 者, 得 1 分 ; 答 錯 多 於 個 選 項 或 所 有 選 項 均 未 作 答 者, 該 題 以 零 分 計 算 1. 一 個 電 中 性 的 鋰 原 子 在 有 兩 個 電 子 被 游 離 後, 成 為 只 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 Enn 為 能 階 n 與 能 階 n 的 能 階 差, 即 Enn En En, 當 電 子 從 能 階 n=3 n 躍 遷 到 能 階 n 時, 若 n n, 會 輻 射 出 波 長 為 λ nn 的 光 n= 子 ; 若 n n, 則 需 吸 收 波 長 為 λ nn 的 光 子 已 知 普 朗 克 常 34 19 8 數 h=6.63 10 J s, 1eV= 1.6 10 J, 光 速 c 3.0 10 m / s, n=1 下 列 關 於 此 鋰 離 子 的 敘 述 哪 些 正 確? 圖 8 (A) λ1 λ3 λ31 (B) E31 E1 E3 (C) 在 能 階 n 3 的 電 子 無 法 直 接 躍 遷 到 能 階 n 1 (D) 在 能 階 n 的 電 子 可 吸 收 λ 3 的 光 子 躍 遷 到 能 階 n 3 (E) 當 電 子 在 能 階 n 1時, 以 波 長 9nm 的 光 子 可 將 其 游 離. 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 0.4mv - 5 -
105 年 指 考 第 6 頁 3. 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 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 P 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 甲 乙 丙 丁 莫 耳 溫 度 為 300 K 時 的 曲 線, 則 下 列 敘 P0 述 哪 些 正 確? (A) X Y 均 為 曲 線 丙 P0 (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 V V0 V0 速 率 比 為 :1 (E) 曲 線 X 與 曲 線 Y 的 氣 體 分 子 方 均 根 圖 9 速 率 比 為 :1 4. 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 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? S d v y L D 圖 10 (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 倍, 但 電 池 的 電 壓 不 變, 則 E 變 為 原 來 的 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 倍 (D) 若 僅 將 板 距 d 增 為 原 來 的 倍, 但 電 池 的 電 壓 不 變, 則 y 變 為 原 來 的 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 倍 - 6 -
第 7 頁 105 年 指 考 第 貳 部 分 : 非 選 擇 題 ( 占 0 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 ) 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 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 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 圖 11 時 ( 如 圖 11), 求 滑 車 的 加 速 度 ( 3 分 ). 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 Mt M 6m M 5m M 4m M 3m M m M m, 測 得 對 應 的 加 速 度 a 其 數 據 如 表 一 所 示 : - 7 - M 0.50 kg m 0.10 kg a M t ( kg ) M 6m 1.10 M 5m 1.00 表 一 M 4m 0.90 M 3m 0.80 M m 0.70 M m 0.60 (m / s ) 0.89 0.98 1.09 1. 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 驗 證 物 體 的 加 速 度 a 與 質 量 M t 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 ( 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 據 圖 線, 圖 線 應 為 通 過 原 點 的 直 線 二 如 圖 1 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 P O 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 : V 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 ) 圖 1. 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 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 V 射 出 小 球, 0 則 小 球 到 達 圓 環 底 部 的 過 程 中, 磁 場 對 小 球 所 作 的 功 為 若 干? 為 什 麽?(3 分 )