学测自然考科物理辅导

1、 學測自然考科物理輔導 壹、前言：目前一般高中畢業生要進入大學，有兩種考試可供選擇（學測、指考，或兩者皆考）。這兩種考試在本質與性質上，都不一樣，當然其個別的準備與應付方針也就不一樣了！而學測對一般學生而言，是較簡單而易應付的考試。首先，就其考試的範圍而言，只考一、二年級的科目範圍，且不分文理組，對每位學生來說，考題皆相同（就這一點來說，讀自然組的學生占了比較多的優勢），因而考題來說比較不會艱深。但是，學測相對來說，考題是比較生活化、基本觀念的靈活應用、等等，是一般只讀教科書的學生比較難於應付的。相對於指考的重點在於：高三全部範圍的熟練度、教材的融會貫通、等等，學測考得比較偏重：基本觀念及定義

2、、分析、理解力。學測另外一個特性是：有比較多的陷阱，只要是多加小心，學測要考高分，並不困難。貳、例題：（ ）1. 甲生走路時每單位時間所消耗的能量，與行進速率的關係如右圖所示。假設甲生每天都沿著相同的路徑自學校走回家，則甲生以2.0 公尺秒等速率走回家所消耗的總能量，約為以1.0 公尺秒等速率走回家的多少倍？(A) 1.5(B) 2.0(C) 2.5(D) 3.0(E) 3.5。95.學測【解說】首先，應將題目仔細看清楚，然後再想：究竟這一題要考我的是甚麼觀念？這一題顯然要考的觀念似乎很簡單，就是等速度運動而已。 其次，再將題目所附的圖，仔細看清楚（包括橫軸、縱軸的量及其單位）。 最後，在思考

3、是否存在有陷阱？ 此題在看完題目與圖形之後，粗心大意的學生很容易就見獵心喜，馬上就在圖形上面找出走路速率分別為2.0與1.0的相對數據，演算後直接選填(D)。 此題的陷阱在於：同樣的距離之條件下，以不同速度等速運動時，其相對的運動所需時間也不相同，所以以1.0等速率走所需的時間為以2.0等速率走所需的時間的兩倍，所以答案應該是3.5÷（1.25×2）1.5 ，應選(A)最為接近。2. 甲、乙、丙三位學生對飛機如何獲得向前推進的作用力，為何能由地面起飛升空，並且能在天空中飛行，不致墜落，各有不同的主張。 對於飛機如何獲得向前推進的作用力或加速度，甲認為起落架上的輪子必須轉動，

4、在地面跑道施給輪胎的摩擦力推動下，飛機才能獲得前進的加速度；乙則認為飛機的螺旋槳或渦輪機必須轉動，將周圍空氣吹向飛機後方，在空氣的反作用力推動下，飛機才能獲得前進的加速度；丙則認為飛機的引擎，不論周圍有無空氣，均能使其燃料迅速燃燒，當廢氣向後噴出時，飛機獲得反作用力，因此能向前加速。 至於飛機為何能夠由地面起飛升空，而在空中時，為何又能維持飛行高度，不會墜落，甲和乙都認為這是由於飛機前進時，流過機翼上方與下方的空氣，速率不同，使機翼下方的空氣壓力較上方為大。因此，當飛機沿水平方向快速前進時，機翼上方與下方受到的壓力不同，可以產生鉛直向上的作用力（稱為升力），以克服重力，飛機因而得以升空，並在空

5、中保持飛行高度，不致墜落。丙則認為飛機依靠向前的推進力，就能起飛升空，並改變飛行方向，進入一定的軌道，在重力作用下繞著地球飛行。 依據以上所述，回答下列問題： 91.學測 （）()對飛機如何獲得向前的推進力，三位學生提出的主張，分別與汽車、輪船、火箭前進時使用的原理類似。下表中哪一選項最適合用來說明這三種原理與學生主張間的對應關係？（）()考慮飛機在近乎為真空的太空中航行的可能性。下列哪一選項中的學生，其所提出的飛機飛行原理，不能用於太空航行？()甲、乙、丙()甲、乙()甲、丙()甲()乙。（）()如果飛機依照三位學生主張的方式，由地面起飛，則哪些必須有加速的跑道，才能升空？哪些離地升空後，就

6、沒有向前的推進力？ 【解說】這一題是很典型的學測題目，常常是以很冗長的陳述展開題組的題心， 而其中有用的與沒用的相互混雜，若是沒有耐心，或是國文較差一點 的同學，就會對這類問題，失去得分的機會！而且因為問題很長，所以 在看第一次的時候，就同時應該將題目所提到的有關解題的重點整理在 試題本的空白處，才有利於各小題的作答。而且，你也可能沒有機會和 耐心再看第二遍。 本題首先必須將題目自頭到尾，仔細的閱讀與整理。第二段是描述飛機的向 前的推進力來源： 甲：輪子轉動，跑道與輪胎的摩擦力所給的。 乙：飛機的螺旋槳或渦輪轉動，將空氣向後推，所產生的反作用力。 丙：飛機引擎不管有無空氣，均能迅速燃燒，向後噴

7、出廢氣，所產生的 反作用力。 第三段是描述飛機為何可以升空，及在空中維持高度的原因： 甲、乙：飛機前進時，流過機翼上方與下方的空氣速率不同，使機翼下 方的氣壓較上方為大，克服重力而產生的升力。並且在空中保 持飛行高度。 丙：飛機以向前的推進力而起飛升空，進入一定軌道，以重力繞地飛行。所以根據第二段的整理資料，很快就可以知道：第一小題，最合適的答案是(A)。由第二段中，丙的主張飛機引擎不管有無空氣，均能迅速燃燒，可知在外太空，沒有空氣的真空狀態下，只有丙的認定方式才可在太空中繼續適用。所以第二小題當然要選(B)了。由第二段的整理資料，可知：甲和乙的主張理由，都必須有跑道，才可以推動飛機升空。而甲

8、在升空之後，因為空氣與輪胎之間的摩擦力很小，就會失去前進的動力了，所以第三小題，就只能選(B)了。第四小題中問到流體力學的概念，當機翼上方與下方的空氣流速相等時，其上方與下方之壓力及相等，因而就流體力學而言，機翼就不提供向上之升力，由於重力之故，飛機就會下降。所以答案為(D)。（ ）3. 質量皆為m 的兩相同金屬塊，且其初始溫度相同，以相同速率 v 對撞之後靜止，達成熱平衡後溫度上升 T。若不計阻力與熱量散失，小華預測不同對撞條件下，溫度的上升量如下表，則下表中的預測哪些正確？（應選兩項）選項質量速率預測溫度上升量(A)2mvT(B)2mv2T(C)m2v2T(D)m2v4T 94.學測【解說

9、】首先，題目已經清楚表明：質量相等、相同的金屬快、初始溫度、相同速率，這些都是必須要注意的條件。 對撞之後靜止，而最後熱平衡的溫度為T，這要考的觀念是：兩物的原來動能，全部化為兩物最後的熱能，而導致溫度上升。 當然公式很簡單：Ek = msT，而動能Ekmv2 /2。 本類題在學測、指考出現的機會非常的大，因為機械能與熱能的轉換過程中，在單位的轉換時，會有兩個陷阱會出現： 一、首先，機械能計算中質量的單位是採用MKS制，質量的單位是公斤； 而熱能的單位卻是公克。所以方程式： mv2 /2 msT 的左邊應 該乘以一千，而應該為： mv2 /2 1000msT 二、再者，機械能的單位是焦耳J；而

10、熱量的單位是卡cal，當兩者要寫在 同一方程式的兩邊時，必須在左邊再乘以熱功當量J，J 4.2 焦 耳/卡，等號兩邊才可以平衡。所以上述的方程式，應該寫成： mv2 /2 1000msT×4.2 才對。 三、由上述的式子可以將等號兩邊的質量m消去，所以本題表格之第一欄 的質量，根本與作答無關，不必予以考慮。 四、在題目所給的條件下，由上述的式子可以推知：T正比於v2，所以 當速度變為兩倍時，T則應當變為四倍T才對，因此(D)才是正確 的答案。圖(一)圖(二)【4.7.題為題組】在正常體溫之下，如果腦部的血流停止，則腦細胞會在幾分鐘之內缺氧而死。若是將體溫降低約20°C，腦細

11、胞的耗氧量也隨之降低，如此可容許血流暫停時間延長，以利腦部手術進行。準備手術之前，病患的心肺功能開始由心肺機取代，示意如圖(一)。心肺機包含三大部分：氧合器作為人工肺，對血液供氧；抽送幫浦代表心臟，推動血液循環；熱交換器則提供熱量交換，經由血液循環調節體溫。體重約60 公斤重的病患，其體溫監測記錄如圖(二)所示。試根據上文，回答4.7.題。（ ）4. 如右圖所示，工程師考慮將線圈纏繞在活塞下端，利用與固定磁鐵之間的相對運動，帶動抽送幫浦中的活塞，抽送血液。圖中左活門只能向外自由開啟，反向則封閉管路；右活門只能向內自由開啟，反向則封閉管路。下列有關此設計構想的敘述哪一項正確？(A)血液由左活門吸

12、入，右活門推出(B)當甲電極為正，乙電極為負時，活塞向上運動(C)當甲電極為正，乙電極為負時，幫浦將血液吸入(D)當甲電極為負，乙電極為正時，幫浦內壓力降低。95.學測（ ）5. 人類大動脈的截面積約是5.0×104 平方公尺。若心臟推送血液的平 均壓力約12000 帕，平均流速約0.20 公尺秒，則心臟推動血液流 動的平均功率約是多少瓦特？ (A) 0.20(B) 1.2(C) 6.0(D) 2400。 95.學測（ ）6. 調節病患體溫的過程中，熱量在血液循環系統之內傳播，主要是利 用下列哪一種方式？ (A)輻射(B)傳導(C)對流(D)散射。 95.學測（ ）7. 人體組織的比

13、熱約與水相當。題圖(二)之中15 時至16 時升溫階段， 假設所需熱量完全由心肺機的熱交換器所提供，則熱交換器於該時 段約耗電多少度？(A) 1400(B) 70(C) 1.4(D) 0.33(E) 0.07。 95.學測【解說】首先，題目的敘述有點長，也要有耐心地看完。然後，再看第一小題（4） 的題目，其附圖也要仔細地看，其中有左、右兩活門，一邊是管血液其 中有左、右兩活門，一邊是管血液的進入（右活門），另一邊則是管血 液的流出（左活門）。在圖的下方，有一由上向下的線圈（甲、乙）， 而其下方則有一磁鐵，N極在其上方。第一小題顯然考的是線圈通有電 流時，其磁場方向的判斷問題，由安培右手定則決定

14、之。當題目指定之 正負極方向時，電流是由甲向乙流動，依安培右手定則可知：線圈所產 生之磁場方向為N極在上，S及在下，與固定之磁鐵的N極剛好是相吸 的，所以活塞會被向下拉，所以選（C）。 第二小題（5），已給截面積A5.0×104 平方公尺，心臟推送血液的 平均壓力P12000 帕（N/m2），平均流速v0.20 公尺秒。由壓力 PF/A，所以FPA；而功率PW/tFv，所以兩公式合起來，就得到 功率P PAv（等號右邊之P為壓力），所以答案選（B）。 第三小題（6），熱的傳播方式有三種：傳導（是固體的主要熱傳播方式）、對流（主要是流體的熱傳播方式）和輻射。而血液是屬於流體（氣體和液體

15、合稱流體），所以答案當然選（C）。第四小題（7），一度電是3.6×106焦耳。而人的體重為60公斤，人體組織的比熱約與水相當，比熱S1，由圖（二）可知：15時至16時，溫度上升了351520，由公式HmSt，可知需要1.2×106卡熱量，在乘上熱功當量4.2（卡換成焦耳），折合5.04×106焦耳的能量，再除以3.6×106焦耳，約為1.4度的電，所以答案選（C）。（ ）8. 鮭魚回游產卵，遇到水位落差時也能逆游而上。假設落差之間水流 連續，而且落差上下的水域寬廣，水流近似靜止。若鮭魚最大游速 為2.8 ms，且不計阻力，則能夠逆游而上的最大落差高度為何

16、？(A) 9.8 m(B) 2.8 m(C) 1.4 m(D) 0.8 m(E) 0.4 m。94.學測【解說】此種類型的題目，在學測中屢屢出現，其基本的物理學概念就是：能量之間的轉換。在此是鮭魚游速之動能，轉換為鮭魚逆流而上之高低位能差。其公式為：mv2/2 mgh，而等號兩邊的m可以消去，所以h v2/2g，將v2.8 ms，g10m/s2代入，則h 2.8×2.8÷2÷100.392 最接近的答案選(E)。（ ）9. 人類因觸電而遭受電震，其嚴重性隨電流的頻率而 異，右圖中虛線表示在各種頻率時，能引起人體感 覺觸電的最低電流；實線表觸電後無法憑藉自力脫 離電

17、路的最低電流。依據此圖資料，並假設觸電者 的身體，在皮膚乾燥時相當於100 k 的電組，而 全身溼透時相當於5 k 的電阻，則下列敍述，何 者正確？ 92.學測 (A)頻率愈的高電流，愈容易使人感覺觸電(B)此圖資料徹底否定了 愛迪生有關直流電比交流電更安全的說法(C)全身溼透的人若誤 觸110 伏特、60 赫的交流電路，將不能憑自力脫離(D)利用頻率 100 赫左右的交流電，進行人體通電的特技表演，才是較安全的。 【解說】電震一詞即是我們平常所說的電擊，圖中所飾的虛線是能引起人體感 覺觸電的最低電流；實線表觸電後無法憑藉自力脫離電路的最低電流。 而圖的橫軸為交流電的頻率。 選項（A），由圖的

18、曲線來看，顯然頻率在100處有最低點，所以顯然是 不對的。選項（B），題目的圖形顯然沒有提供關於直流電的相關資料可供對照，顯然也是不對的敘述。選項（C），由圖形的實線可知：110赫時，電流值約為15毫安培。全身溼透時相當於5 k 的電阻，公式 IV/R，可知電流約為22毫安培，已經超過題目所給的15毫安培，所以此答案的敘述是對的。選項（D），由圖形的曲線可知：當頻率為100赫時，實線、虛線都是最低點的值，表示是最不安全的，所以本答案是錯的。（ ）10. 如右下圖所示，在已接地之電路上，有甲、乙、丙三個可為通路 或斷路的接點。若人站在地上，而手碰觸到金屬外殼形成通路，則 當此三個接點為下列何種情

19、況時此人會有觸電之危險？92.學測 選項接點甲接點乙接點丙(A)通路通路通路(B)斷路通路斷路(C)斷路斷路通路(D)通路斷路斷路【解說】在電路圖中，凡是以直線可以連接的點，都是沒有電阻（亦即沒有 電壓降），所以都是等電壓的。在此題的電路圖中，很顯然的甲開關是 沒有關係的，因為甲開關與110V電源下的接地是等電壓的，不管甲是 通路或是斷路，都是已經實質上接地了。而人是否有觸電的危險就決定 於乙和丙的開關狀態而已。當乙開關為通路時，此電器的金屬外殼，即 有漏電，若加上丙開關沒有接地（為斷路），則當人接觸此電器的金屬 外殼時，就會因為電流流過人體而造成迴路，而引起觸電。所以答案選（B）（ ）11.

20、 右圖為家用 110 伏特交流電的線路圖，甲、乙為插座之接線，丙、丁為電燈之接線，乙和丁均與電壓為零之地線相接。下列有關此電路之敘述，哪些正確？（應選兩項）(A)流經丙與丁之電流時大時小(B)接線丙之電壓恆為 110 伏特(C)接線乙與丁之電壓恆相等(D)接線丙之電壓恆比丁高(E)接線甲之電壓恆比乙高(F)電流恆由丙流向丁。91.學測【解說】這一題出得有些詭異，因為高中物理課本所討論的絕大部分都是討論直 流電的情形（直流電的相對電位、與電流的方向始終是固定不變的）； 而這一題考的卻是交流電的觀念（交流電的電位是火線相對於地線，呈 正弦函數變化的；而交流電的電流，也是大小、方向一直改變的正弦函 數，台灣交流電的周期為60赫）。乙和丁之間，是以直線連接（可以是 彎曲的），且和地線連接，所以乙和丁與地是等電壓；同哩，甲與丙也 是以直線連接，所以甲與丙是等電壓的。所以以交流電的觀念而言，答 案（A）與答案（C）是對的。（ ）12. 右圖所示的電路，若以一條粗銅線（圖中虛線）連接a 點和b 點，則下列敍述哪些正確？（