93年物理指定科目考试试卷

1、總 分93 年物理科指定科目測驗試卷_科_班 學號_姓名 _一、單選題 ( )( ) 1 . 首先精確決定電子電荷大小的是下列中的哪一個實驗？ (A) 夫然克 -赫茲實驗 (B)湯木生荷質比實驗 (C)密立坎油滴實驗 (D)拉塞福實驗 (E)密立坎光電效應實驗。( ) 2 . 在一粒小石自空中由靜止自由落向地面的過程中，若不計空氣阻力，則每隔 0.1 秒，下列哪個物理量的變化量均維持不變？ (A)位移 (B) 速度 (C)動能 (D) 位能 (E)重力對石頭所做的功。( ) 3 . 某生利用如圖所示的電路測量一個待測電阻 R 的 I-V 曲線。試問電路中， X，Y，及 Z 各為 何種器材？ (

2、A) X：電阻箱； Y：伏特計； Z：安培計 (B) X：伏特計； Y：安培計； Z：電阻箱 (C) X：安培計； Y：電阻箱； Z：伏特計 (D) X：伏特計； Y：電阻箱； Z：安培計 (E) X：安培計； Y：伏特計； Z：電阻箱。( ) 4. 時間 t 0秒時，在一條拉緊的長繩上有二個不等高的脈衝波分別向左及向右行進，如圖所示。已知繩波的波速為 10 m/s，則在 t0.9 秒時，繩波的形狀為下列何者？( ) 5 .點電荷 Q 、Q 及Q' （Q 與Q' 均為 正）分別位在一個正三角形的三個頂點上，如右圖所示。若正三角形中心處的電場 為零，Q則' Q與間的關係

3、為下列何者？ (A) Q 2 Q (B) Q Q (C) Q 32Q(D) Q 3 Q (E)Q 2Q。1( ) 6 . 絕 對溫度 為 T 的某理想氣體密封於一個立方盒內，如圖所示。依氣體動力論，下列數學式中何者 錯誤？註： vx 代表分子速度 v在 x 軸方向之分量 ，分子速率 v v ，分子的方均根速率以 rms表示，vx代表所有分子 vx 的平均 值 ，餘類推。 kB 為波茲曼常1數，m 為分子質量。 (A)vx=0 (B)v0 (C)vx 223vx(D) vrms 2(v222)(E)2(v222)(E)vrms3k TB2m( ) 7 . 某人手握一個空玻璃杯，將杯口朝下，垂直按

4、入水面空氣下，如圖所示。已知杯內水面與容器水面間的高度差為 10.0 cm，玻璃杯的截面積 為30.0 cm 2、重量為180 gw2、重量為180 gw10cm水（克重）。若不計杯內的空氣重量，則此人在垂直方向需施力若干，才能維持玻璃杯的平衡？ (A)120 gw(B)180 gw (C)260 gw (D)300 gw (E)480 gw 。( ) 8 . 帶電 q 的粒子垂直射入量 值為 B 的均勻磁場中，留( c m )下如圖所示的軌跡。在粒子質量與運動速率皆未知3的情況下，在下列有關該粒子的物理量中，何者可2以確定？ (A) 動能 (B)質量 (C) 運動速率 (D) 動量的量值 (

5、E)電荷與質量的比 值。1( c m ) 0 1 2 3( ) 9. 已知氫原子的電子從量子數 n2 能階躍遷至 n1 能階時 ，發射波長為 121.5 nm的電磁波 ; 從 n4 能階躍遷至 n1 能階時，發射波長為 97.2 nm的電磁波。試問電子從 n4能階躍遷至 n2 能階時，所發射電磁波的波長為何？ (A)112.0 nm (B)153.4 nm (C)272.8 nm (D)367.9 nm (E)486.0 nm。( )10 .小軒要在客廳裏掛上一幅 1 公斤重的畫 （含畫框），畫框的背面 掛鉤有兩個相距 1 公尺、位置固定的釘子。他將畫對稱的掛在牆壁的掛鉤上，掛繩最大可以承受

6、1 公斤重的張力，掛好後整條細 釘子 釘子繩呈緊繃的狀態 （見圖）。假設細繩可以承受的最大張力與繩長1 m 無關，則細繩最少需要幾公尺才不至於斷掉？ (A)2/ 3(B)3/2 (C)2 (D)5/2 (E) 2 3 。二、多重選擇題 ( )( ) 1. 下列器材中，哪些的工作原理和電磁感應現象無關？ (A) 電鍋 (B)電磁爐 (C)變壓器 (D) 安培計 (E)交流發電機。( ) 2 .如圖所示 ，當人造衛星 ( S)環繞地球 (E)做半徑 為 r（從E 地球中心算起）的圓軌道運動時，下列有關該衛星物理量的量 值，哪些隨半徑 r 的增加而增加 （衛星的質量固定） ？ (A) 圓周運動速率

7、(B)圓周運動的角速率 (C)圓周運動的週期 (D) 相對於地球中心點的角rS動量 (E)動能。2( ) 3 . 透明薄平板玻璃所組成的魚缸中，悠游著一條小水魚，如圖所示。在某時刻，某人沿圖中的 CD 直線D C 觀看小魚，小魚的軀幹平行於 CD 直線。下列 敘述中 哪些正確？ (A) 人所看到，魚的影像 為實像(B)人所看到，魚的位置和實際位置相同 (C)人所看到，魚的長度等於實際的長度 (D) 當魚以速率 v，沿 CD 直線游離此人時，人所觀測到的速率小於 v (E)當魚與人的位置固定時，魚缸的玻璃厚度若較大，則人所看到魚的影像比薄玻璃時更為 接近。( ) 4. 在楊氏雙狹縫干涉實驗中，設

8、兩個長條形狹縫間的距離為 d，狹縫至屏幕 S間的距離為 D，波長為的單色平行光垂直入射於狹縫，如圖所示。若兩條狹縫所發出的光在到達屏幕上 P 點所產生的路程差以r 表示，則下列敘述哪些正確？(A) 每一條狹縫可以視 為波長 為 的線光源(B)兩條狹縫所發出的光，可視 為不相干的S(C) r 的正確 值為d2 ( )2D y 2d2 ( ) 2D y2PyD(D)若 D >>d 及 y，則 r 可近似表示 為 rd(E)當 r52時，在 P 點發生破壞性（相消性）干涉。( ) 5 . 一條張緊的弦線，長度為 ，兩端點固定，如圖所示。令弦波的波速為 ，則下列敘述哪些正確？(A) 弦線的

9、密度越大，則 越大(B)張力越大，則 越大(C)弦線以基頻振動時的頻率 為(D)弦線以基頻振動時，以弦線中點的振幅 為最大(E)當弦線以基頻 f1 振動時，弦上各點作相同頻率的簡諧振動，且弦線的總動能正比於 f1的一次方。( ) 6 . 在電流的磁效應實驗中，利用磁針的偏轉角度，測量長直導線上的電流所產生的磁場。令電流以符號 I 表示；磁針與導線的垂直距離以符號 r 表示；磁針的偏轉角度以符號 表示（I0 時，取為 0）。下列敘述哪些正確？ (A) I0 時，在水平桌面上的磁針北極大約指向地理北極 (B)電流磁場最好垂直於地磁的水平分量 ，以方便電流磁場的測量 (C)磁針北極所指的方向即為電流

10、磁場的方向 (D)當 r 一定時，tan 正比於 I (E)當 I 一定時， cos 反比於 r。( ) 7 . 下列關於半導體性質的敘述中，哪些是正確的？ (A)純矽晶中，自由電子為電流載子，但電洞不是 (B)純矽晶中若摻入磷的雜質，則成為 p 型半導體 (C)p 型矽晶中，電洞為主要的（或多數的）電流載子，自由電子為次要的（或少數的）電流載子 (D) p 型矽晶中有電流流通時，電洞和自由電子流動所形成的電流，兩者異向 (E)二極體有整流的功能，乃因晶體內有一內建電場之故。( ) 8 . 火星表面上的重力加速度比地球表面上為小。下列有關在地球和火星表面上各種物理現象的敘述，哪些正確？ (A)

11、繩長相同的單擺做小幅度擺動的週期相同 (B)同一個質量 -彈簧系統垂直懸掛，作簡諧振動的週期相同 (C)同一個物體完全沒入水中所受的浮力相同 (D)同一個物體所受的大氣浮力相同 (E)氫原子的游離能相同。3三、綜合題 ( )1 . 質量 M 的木塊在水平地面上以初速度 0 滑出。已知木塊與地面間的動摩擦係數為 k，回答下列各問題。(1)若木塊滑行一段距離 S1 後，速度變成02，求 S1。(2)試問木塊滑行多少時間（以符號 t1 表示）後，速度由 0變成02。(3)當木塊的速度變成02的瞬間，有一質量為 m 的物體從木塊的正上方以接近零的速度落下，如圖所示，並和木塊黏在一起。試問這兩個物體可繼

12、續滑行多遠（以符號 S2 表示）後才停住？mM 0 M02S12 . 一金屬細桿可在一字型、電阻可不計的光滑金屬軌道（寬度為 ）上自由滑動。已知細桿的質量為 m、電阻為R。外加均勻磁場垂直於軌道面（進入紙面） ，如圖(1)所示。已知此磁場在時間 t0 時的強度為 B0，且此磁場隨時間的增加而呈線性遞減（見圖） ，即 BB0(1 t)， 為正常數。已知細桿在 t0 時和軌道 CD 端的距離為 d，且初速為零，若感應電流產生的磁場可忽略不計，求在 t 0 瞬間，(1)通過 ABCD 迴路的磁通量的大小(2)ABCD 迴路上的感應電動勢的大小(3)金屬細桿上感應電流的大小及方向（說明電流是從 A 端

13、流向 B 端，或從 B 端流向 A 端）(4)金屬細桿的加速度大小（重力可忽略不計）及方向（說明向右或向左）B BCdB0DA0 t圖(1) 圖(2)4答 案一、單選題1. C 2. A 或 B 或 E 3. B 4. D 5. B 6. E 7. A 8. D 9. E 10. A二、多重選擇題1. AD 2. CD 3. DE 4. ACE 5. BD 6. ABD 或 BD 7. CE 8. BE三、綜合題2308 k g，(2) 02 kg，(3)22M028(M m) k gB d2. (1)B0d ，(2) B0d ，(3) 0R1. (1) ；方向為順時針，由 BA，(4)2 2

14、B d0mR；方向向右解 析一、單選題1. (A)夫然克-赫茲實驗證實汞原子穩定態的存在。(B) 湯木生荷質比實驗只能求得電子的荷質比，但無法求得電子的電量。(D) 拉塞福散射實驗證實原子核的存在。(E)密立坎光電效應實驗證實愛因斯坦的光量子論。2. (A)至(E)的 5 個物理量性質不同，其中速度、動能和位能是瞬時量，而位移和功是需要有時間間隔才能計算的量，因此這 5 個物理量的比較基礎不同，有點不適合在一個問題下同時出現。底下兩個表格，將這 5 個物理量分開比較（假設 t0 秒時重力位能為零） ：時間（秒） 0 0.1 0.2 0.3 速度 0 0.1g 0.2g 0.3g 動能 0m22

15、0.1 gm220.4 gm22 0.9 gm位能 0 2m2 0.1 g2m2 0.4 g22 0.9 g以上 3 個物理量只有速度的變化量均維持不變，為 0.1g。時間（秒） 0 00.1 0.10.2 0.20.3 位移 g20.1g20.3g20.5 重力所做的功 mgg2g 20.1 mgg0.3 mg20.5 這 2 個物理量的變化量稍微有一點爭議，就是石子在掉落之前 (t0)到第一個時間間隔 (t00.1)之間。石子掉落之前沒有位移，重力也沒有做功，在第一個時間間隔內的位移和功分別是g20.1 與 mgg20.1 ，如果將這 2 個量也當成是變化量，那麼將與後面的變化量（分別是g

16、20.2 與 mgg20.2 ）不同；但若不將這 2 個量當成變化量（因為位移和功本來就沒有瞬時量 ，所以 t0 秒時位移和功不列入考慮） ，那麼後面的變化量就都維持不變了。53. 因為安培計需與待測電阻串聯，而伏特計需與待測電阻並聯，所以答案選 (B) 。4. 當 t = 0.9 秒時，兩個波分別前進 9 公尺，因此兩波的位置如下圖左，而合成波形則如下圖右。t = 0.9 秒 t = 0.9 秒- 4 0 4 - 4 0 45.如圖， E 2E cos 60 E ，因此Q Q 。Q60 60E EEQ Q6. (A)v 是v 在 x 軸方向之分量，此分量有正有負，所以平均值為零。x(B) 分

17、子速率 v v ，此分子速率均為正值，因此 v 0。(C)任何一個分子速率的平方皆寫為2 2 2 2v vx v v ，因為分子數目極大，所以y z2v 、x2v 及y2v 的平均值皆相同，z1 2 2 22vx vy vz v 。3(D)(E) 方均根速率vrms3k T2 B 。vm7. 採用 CGS 制，力的單位為克重 (gw)，浮力 B玻璃杯重 W重直向下施力 F (30 10) 1180F，F120(gw) 。8. 帶電粒子在坐標軸上留下軌跡，因為軌跡是圓的一部分，可以在坐標軸上得出該圓的半徑；由磁力作為向心力FqvBm2vR，可得帶電粒子在磁場中的圓形軌跡其半徑為 RmvqBpqB

18、，因為 R 可求得，q、B 為已知，所以動量 p 即可確定。13.69. 氫原子能階 En eV2n6n1 hc: 2 1 (1 ) 13.6 (1)4 121.5n1 hc: 4 1 (1 ) 13.6 (2)16 97.2n1 1 hc: 4 2 ( ) 13.6 (3)4 16(2) (1) (3)1 1 197.2 121.597.2 121.5121.5 97.2486.0 (nm)10.畫框所受合力為零， 而作用在畫框上共有 3 個力，即繩兩端的拉力 T 和重力 W，因此W 2T cos 。T T因 W1，T 1，cos1260 ，而繩長為 1m0.5 1 1 22 。sin si

19、n sin 60 3二、多重選擇題1. (A)電鍋：電流的熱效應。(B) 電磁爐：電磁感應（渦電流） 。(C)變壓器：電磁感應。(D) 安培計：電流的磁效應。(E)交流發電機：電磁感應。2. FGMm2rm2vr(A)GMv 。r(B)vrGM3r。223rGM(C) T。(D) L rmv m GMr 。(E)1 GMm2E mvk2 2r。73.(A) 人所看到魚的影像應為虛像（光線折射後所成的像與原物在同一側）。(B) 人所看到魚的位置會比較接近觀察者（視深實深）。(C) 人所看到魚的長度會小於實際的長度（視深實深）。v(D) 人所觀測到的速率 v v 。n(E) 這是因為玻璃的折射率比

20、水的折射率大的h h ，當 n 愈大則h 愈小） 。關係（視深 n故當玻璃厚度增大時，圖中虛像位置必向左移動。4.F5. 波速(A) 。(B) F 。8(C) , 2基頻振動2f f 2 , f 2(E)這個選項的敘述不是很明確，因為弦線上點作相同頻率的簡諧振動，其振動動能是時間的函數，一直在變化當中。題目的意思可能是指弦線振動的力學能，那麼 EEk (max) （平衡點速率）222 RT142R2f12 f12 應該正比於 f1 的平方。6.(A) I0時，磁針北極所指的方向是該地區地磁水平分量的方向，如果以慣性坐標系來看，地北方磁水平分量的方向當然不一定（? 大部分都不 N是）指向北方（地理北極的方向）；但若是以BE地球表面為參考坐標系，那麼地磁水平分量的方向便是指向地磁的北極 (geomagnetic northB pole)，這地磁北極雖然不同於地理北極，但卻在地理北極附近。電流I(C)磁針北極 (N)所指的方向是電流磁場 (B)和地磁水平分量 ( BE )之和的方向。(D)(E) 由圖中可知tanB 1BE B 2E0Ir， tan I ，tan1r 。7. (A)純矽晶中，自由電子和電洞都是電流載子。(B) 純矽晶中若摻入 A 族元素的雜質，成為 p 型半導體；若摻入 A