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1、大學入學考試中心104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104年指考共 7頁物理考科第壹部分：選擇題（占80分）一、單選題（占60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
2、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. 某生以直立、盛水的共鳴管進行空氣中聲波速率測量之實驗。當共鳴管中水面接近管口時，在管口外敲擊音叉，並逐漸降低水面。當水面降至與管口距離為 H1、H2、 H3的時候，分別聽到第一、第二、第三次的共鳴聲響，則下列何者最接近當時聲波的波長？(A) H1 (B)2H1 (C)H 2 H1 (D)H3 H1(E)H3 H122. 在測量物質比熱的實驗中，使甲、乙、丙、丁、戊五個不同的材料分別吸收相同的熱量，已知所有材料均未出現相變，且它們的質量和溫度上升值如表一，則這五個材料中，何者的比熱最大？表 一(A)
3、甲材 料質 量 （ g）溫度上升值（K）(B)乙甲3.010.0(C)丙乙4.04.0(D)丁丙6.015.0(E)戊丁8.06.0戊10.0 10.03. 如圖 1所示，一個水平放置的絕熱容器，以一片可自由移動的絕熱隔板分隔為兩室，兩室中裝有同一種的單原子理想氣體。當隔板達靜力平衡時，右室之絕對溫度為T，且左室與右室氣體之原子個數比為3:1，體積比為 2:1。若在不對氣體作功的情況下，將隔板打開使兩室相通，則容器中的氣體最後達到熱平衡時之絕對溫度為何？(A)T (B)3T /4 (C)2T/3圖 1(D)T/2(E)T / 34. 有 一束 單色光 由空 氣以 45 入 射一 個上下 兩面均
4、 為水 平、厚 度為 d 的透 明長方 磚，其 折射部分之 光徑如 圖 2 所 示，入射區的入 射點與 出射 區的出 射點之 水平 距離為 s。假設所有的光線只在兩水平界面發生折射與反射，則下列有關此長方磚的折射率及其與空氣界面的敘述，何者正確？(A)長 方磚 的 折射 率 為 ds出射區s(B)d 2s2d長方磚的折射率為s(C) 經兩界面反射而回原空氣入射區的光線會相互平行45o入射區(D) 若增大入射角時，則會在入射區的界面發生全反射(E)若同 材質 長方磚 的厚度 d 增大 時，則其折 射率 亦將增 大圖 2- 1 -104年指考第 2頁物理考科共 7頁5.某生在空氣中進行雙狹縫干涉實
5、驗，測得中央亮紋寬度為 Y1，若將完全相同的整套裝置移至水中進行實驗，測得中央亮紋寬度為 Y2，則下列敘述或關係式，何者正確？(A)水中光波頻率增大 (B)水中光波波長增長 (C)水中光速增大(D)Y2Y1 (E)Y2Y16. 光纖導管一般由中心的纖芯與包層所組成，並在其外塗上一層塗覆層來保護光纖，如圖 3所示。光纖利用光的全反射傳播訊號，下列有關光纖的敘述何者正確？塗覆層包層光傳播方向纖芯包層塗覆層圖 3(A) 沿著光傳播的方向，光纖的折射率需逐漸減少(B) 沿著光傳播的方向，光纖的折射率需逐漸增加(C) 光纖傳播訊號無法沿著彎曲形的導管前進(D) 光纖的纖芯以真空取代後，光訊號可增強(E)
6、 光纖包層的折射率小於纖芯的折射率7. 某生打籃球時在罰球線上立定向斜上方拋投，投入一個空心球。球從離手到進入籃 框 為 止 的 過 程中，其 動 能 K 隨 距 地 面之 高度 h 的 變 化 圖，最 接 近 下列 何者 ？圖中虛線的箭頭方向表示過程的先後順序。(A) (B)K(C)KKhhh000(D) (E)KK0h0h8. 在水平筆直的道路上，摩托車因太慢剎車而撞上正前方靜止等候紅燈的汽車，若摩 托 車 開 始 剎 車前 的車 速為 20 m/s ，且 警察 在地 面上 量 到 碰 撞 前 摩 托車 的直 線剎車 痕 為 16 m 。 假設 摩托 車 在 剎 車 過 程 中輪 胎鎖 死
7、而 不 轉 動 ， 且 輪 胎與 路面 的動摩 擦 係 數 為 0.8 ，忽 略其 他 阻 力 ，取 重 力 加 速度 為 10 m / s2 ， 則 與 汽 車接 觸前 瞬間摩 托 車 的 車 速 為多 少 m/s ？(A) 0(B) 6(C) 12(D) 24(E) 36- 2 -第 3頁104年指考共 7頁物理考科9. 一 質 量 為 m 的 人 造 衛 星， 在距 離地 心 為 R 的 高度 ，沿 圓形 軌 道 繞 行 地球 ，週 期為180 分鐘。設地球質量為 M ，重力常數為G，若欲將此衛星移至同步衛星的圓形軌道上繞行地球，則所需之最小能量為下列何者？(A)3GMm (C)GMmG
8、Mm (B)8R4R2R(D)5GMm (E)3GMm8R4R10. 若在慣性參考坐標系中觀察一物體的運動狀況，則下列敘述何者正確？(A) 當物體作等加速直線運動時，其所受合力必為0(B) 當物體作等速圓周運動時，其所受合力必為0(C) 當物體靜力平衡時，其所受合力與合力矩均為0(D) 當物體所受合力與合力矩均為0時，物體必為靜止(E) 當物體作等速圓周運動時，不論是否以圓心為力矩的參考點，其所受合力矩恆 為 011. 在 光 滑 水 平 面 上， 有甲 、乙、 丙三 個金 屬塊 ， 質量 分別 為 m 、 2m 及 2m ，其 質心成一直線，其中丙連接一理想彈簧，如圖 4 所示。初始時，乙、
9、丙為靜止，而甲以 速 度 v 向右 與乙 進 行 正 面彈 性 碰 撞，若 所 有金 屬塊 間 的 碰 撞 可 視 為質 量集 中於質心的質點間彈性碰撞，且彈簧質量可以忽略，則碰撞後，丙的最大速率為何？甲乙丙m2m2m圖 4(A)1212vv (B)v (C)v (D)v (E)552312. 下列有關物體或粒子與電磁場間的關係之敘述，何者正確？(A) 一個等速度前進的電子，能在其四周產生電場但無磁場產生(B) 一個等速度前進的質子，能在其四周產生磁場但無電場產生(C) 一個等速度移動的磁鐵，能在其四周產生電場但無磁場產生(D) 一個靜止的電子，能在其四周產生磁場但無電場產生(E) 一束等速度
10、前進的光子，其四周伴有電場與磁場- 3 -104年指考第 4頁物理考科共 7頁13. 如圖 5所示，在重力可忽略的環境中，某一粒子水平射向一條通有穩定電流的鉛垂長直導線，該粒子會因導線電流所產生的磁場而偏折，其路徑如虛線箭頭所示。下列推論何者正確？(A) 若該粒子為 粒子，則導線中的電流方向為由上往下(B) 若該粒子為 粒子，則導線中的電流方向為由上往下(C) 若該粒子為 粒子，則導線中的電流方向為由上往下(D) 若該粒子為電子，則導線中的電流方向為由下往上(E) 若該粒子為光子，則導線中的電流方向為由下往上圖 514.有 兩 片 大 小 皆 為 0.50 m 0.50 m 的帶 電 平 行
11、金 屬 薄 板， 其間 距固 定為1.0 mm ，電位差為 100V 。若 將一電量為1.61019C的電子置於兩平行板的正中央，則此電子約受到多少牛頓的靜電力作用？(A) 0(B)1.6 10 17 (C)4.0 10 16(D)3.210 15 (E)1.6 10 1415.某生拿一個具有2.0 V電動勢、內電阻為 2.5的充電器，對一個可充電的電池進行充電，假設接線電阻可以忽略，則當電池電壓為 1.5V時，此充電電路的電流為多少安培？(A) 3.0(B) 2.0(C) 1.4(D) 0.20(E) 016. 圖 6 為某一類型質譜儀的結構示意圖，在兩平行電極板間有一均勻電場 E，在電極板
12、的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能讓沒有偏向的粒子穿過，板後面有可偵測粒子的裝置，整個儀器置於一射出紙面的均勻磁場 B內。帶電量 q 的 粒 子 由 電 極 板 的 左 端 ， 對 準 小 孔 、 平 行 於E電極板射入，但粒子的初速未知，若重力可忽略，d且 在離 小 孔 d 的位 置 測 得 粒子 ， 則 此粒 子 的 質 量m 為 下 列何者 ？qdB2qEd2qB2B(A)(B)(C)(D)2E(E)2BEd圖 6qEdqBd17. 一 列 週 期 性 繩 波以 5.0 m/s之 速 度 ， 沿 x 方 向傳 播y（m）t0.20 s時，以 致質 輕 細 繩 沿 著 y 方向 振 動。若
13、 以 y 代 表細 繩偏 離 平 衡 位 置 的位 移，則 在 t 0.20 s 時，繩 上 各點 的P0x（m）位移，如圖 7所 示，則在 x2.0 m 處 之 P 點 的 位 移 y1.02.0隨 時 間 t 的 變 化 關 係 ， 以下 列何 圖所 示較 為 正 確 ？圖 7(A) (B)(C)y（m）y（m）y（m）01.0t（s）01.0t（s）00.2t（s）2.02.00.4(D) (E)y（m）y（m）00.20.4t（s）0t（s）0.20.4- 4 -第 5頁104年指考共 7頁物理考科18. 假設波耳的氫原子模型中電子角動量量子化的描述，也適用於自由電子以不同速率在一個半
14、徑固定之微小圓形金屬線圈中的運動。若自由電子沿此圓形金屬線圈運動的最低動能為 ，則自由電子在第一受激態時所具有的動能為下列何者？(A) 2 (B)4 (C)6 (D)9 (E)1219. 若有一個 粒子與某一個中子的動能均為 E，此動能也與某一個光子的能量相等。考慮此粒子與此中子的物質波及此光子的光波，設粒子與中子的質量分別為4m 與 m ， c 為 光 速 ， 則 此 三者 的波 長之 比 粒子 ：中子 ：光子為下列何者？(A)1:1:1(B)1:1 :1(C)1:1:18mmE / c24m mE / c24m m E / c2(D)11:1(E)11116m:E / c216m:4m4m
15、E / c20. 已知某些遮蔽物對一般放射源所射出的粒子會造成如下的效果：（ 1）若僅射出 粒子，則不能穿過一張紙（ 2 ） 若僅 射出 粒 子 ， 則 需 用 5mm 厚 的鋁 板 才能 完全 擋住（ 3 ）若僅 射出 射線（ 可視 為粒 子）， 則即 使擋 以 25mm 厚 的 鉛 板，也 只能 將粒子數約減少一半今將一個待測放射源放在一個偵測器的感應口前，此偵測器可量測、及的總 粒 子 數 ， 然 後分 別用 一張 紙 、 5mm厚的 鋁板 及 25 mm 厚 的 鉛 板 ，擋 在放 射源和感應口的中間，各次測得的總粒子數如表二。則下列何者最有可能為此放射源所放出的粒子？表二(A)粒 子
16、遮蔽 物每分鐘測得的總粒子數(B)粒 子無402(C)及粒子紙（1 張）(D)及粒 子362(E)及粒子鋁板 （ 5 mm ）362鉛 板（ 25 mm ）178二、多選題（占20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. 比較單擺小角度的週期性擺動與物體連結於理想彈簧所作的簡諧運動，在忽略空氣阻力與摩擦力下，下列敘述哪些正確？(A) 若僅將單擺細繩的長
17、度變長，則單擺的週期會變長(B) 若僅將單擺擺錘的質量變大，則單擺的週期會變長(C) 若僅將彈簧的振幅變大，則簡諧運動的週期會變長(D) 若僅將彈簧的力常數變大，則簡諧運動的週期會變長(E) 若僅將連結彈簧的物體質量變大，則簡諧運動的週期會變長- 5 -104年指考第 6頁物理考科共 7頁22. 當 聲 速 為 340 m/s 時 ，對 一 長度 固定 之空 氣 柱 發 出 的 聲 音，進 行 頻 率對 強度 的量測實驗，其結果如圖 8 所示，則下列敘述哪些正確？(A)此空氣柱所發聲音的音色，完全由頻 率 1 kHz 的 聲音 決 定強(B)此空氣柱發出基頻聲音的波長為度34 cm(C) 此空
18、氣柱為一端開口一端閉口(D) 此 空氣 柱 的長 度 為 17 cm0123456789(E) 若空氣溫度降低，則空氣柱發聲的頻率（ kHz）頻率亦會降低圖 823. 如圖 9 所示，有一主線圈與副線圈匝數比為 2：1 的理想變壓器，主線圈外接一組電阻為零的軌道，而金屬棒 PQ 可在軌道上滑行形成迴路，迴路所在區域P有 0.50T 垂直進入紙面之均勻磁場，v10 ?金 屬 棒 PQ 的 長 度 為 20 cm 、電 阻為0.40 ，副線圈外接 10 ? 的電阻，其Q2:1餘的電阻均可忽略。若金屬棒因受外變壓器力 而 在 軌 道 上 以 速 率 v 2.0 m/ s 等 速圖 9度滑行時，則下列
19、敘述哪些正確？(A) 主線圈迴路的應電流方向為逆時鐘(B)主線圈中的應電流 I0.50A(C) 副線圈中的應電動勢為1.0V(D)副線圈中的應電流 I0.10A(E) 副線圈消耗的電功率P 024. 若 一 靜 止 的 原 子 核 212 Bi 發 生 一 次 衰 變 ，則 下 列 有 關 此 次 衰 變 的 敘 述 ， 哪 些 正確 ？(A) 衰變前後，系統總動量守恆(B) 衰變前後，系統總力學能守恆(C) 衰變後所射出之 粒子與衰變後原子核的速率比值約為1(D) 衰變後所射出之 粒子與衰變後原子核的速率比值約為52(E) 衰變後所射出之 粒子與衰變後原子核的速率比值約為105第貳部分：非選
20、擇題（占20分）1 2- 6 -第 7頁104年指考共 7頁物理考科一、在利用探針測量兩電極間等電位線與電場分布時，所需的所有器材如圖 10 所示，其中的測試盤具有導電性。試回答或完成下列各問題：電源電極 D1電極 D2測試盤圖 10G檢流計探針 P1探針 P21. 在測量等電位線時，須將上列各器材以導線連接。畫出一種連接器材的方式，並標示出探針位置的示意圖。（3分）2. 在線路連接完成後，進行測量等電位線的實驗，其步驟如下所示，試完成步驟(A) 空格內的內容。（3分）(A) 將探針 P1 置於測試盤中固定位置，記錄其位置，此線即為等電位線。(B) 移動 P1 至新位置，重覆步驟(A) ，畫出
21、另一條等電位線。(C) 重覆步驟(B) ，盡可能畫出多條等電位線。3. 若器材連結後如圖11所示，兩電極分別為一正一負，請在答案卷作圖區先複製出正、負電極與甲、乙、丙、丁四點的位置，然後分別畫出通過甲、乙、丙、丁四點的等電位線（一小段即可）及電力線（須標示方向）。（4 分）測試盤丙正電極負電極甲乙丁圖 11二 、在 一斜 角為 37 的斜 面 固 定 於 水平 面上 ，有 一質 量 為 5.5 kg 的 均 勻金 屬塊 於斜面上受一固定方向及量值的水平力 F作用，恰可使金屬塊沿著斜面等速度向下滑動，如圖 12 所示。已知金屬塊與斜面間的動摩擦係數為 0.50，取重力加速度 為 10 m / s
22、2 ， sin370.60 。 回 答 下 列 各問 題：1. 若將金屬塊視為一個質點，畫出金屬塊在斜面上所受各外力的力圖，並標示各外力的名稱。（4分）F2.水平作用力 F的量值為多少？（3分）373. 當 金 屬 塊 沿 斜 面 等 速 度 下 滑 2.0 m 時 ， 水 平 力 F 對金屬塊所作的功為多少？（3分）圖 12- 7 -104 學年度指定科目考試物理考科選擇題答案題號答案題號答案1D21AE2B22BCE3B23BE4C24AD5D6E7A8C9A10C11D12E13B14E15D16A17C18B19A20E104 學年度指定科目考試物理考科非選擇題參考答案物理考科非選擇題
23、的評量重點為考生是否能夠清楚表達推理過程，故答題時應將解題過程說明清楚。解題的方式有很多種，但考生用以解題的觀點必須符合題目所設定的情境。若考生表述的概念內容正確，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。若考生的觀念正確，也用對相關公式，但計算錯誤，可獲得部分分數。本公告謹提供各大題參考答案以供各界參考，詳細評分原則說明，請參見本中心將於8月 15 日出刊的選才電子報。104 學年度指定科目考試物理考科非選擇題各大題的參考答案說明如下：第一題第 1小題連接方式如下圖 (將電極連接電源時，若將正負電反接亦可)。電源探針 P1電極 D1電極 D2G檢流計測試盤探針 P2將各器材連接
24、時，須注意以下原則：1. 電源連接兩電極。2. 兩探針放在測試盤上。3. P1、P2 兩探針需在檢流計兩側。第 2小題量測步驟 (A)的空格應為：移動 P2以使檢流計讀數為零，然後記錄 P2的位置。再移動 P2，記錄下所有可使檢流計讀數為零的位置，並將這些位置連線。1第 3小題圖 1-1 中之實線為兩電極產生之等電位線，該圖中亦標示甲、乙、丙、丁四點的位置。由電力線與等電位線垂直，可由通過甲、乙、丙、丁四個點的一小段等電位線 (為沒有箭頭的實線 )推求通過該點之一小段電力線 (為帶有箭頭的實線 ，箭頭為電力線方向 )，如圖 1-2 所示。考生只需畫出如圖 1-2 所示通過各點之一小段等電位線及
25、電力線即可得全分。丙丙甲甲負電極正電極乙負電極正電極丁乙丁等電位線圖 1-1圖 1-2第二題第 1小題金屬塊受力之力圖如圖2-1 所示，其中 N 為正向力， mg 為重力， F 為水平作用力，fk 為摩擦力 。若將金屬塊視為質點 ，各作用力通過同一點 ，而可畫成如圖 2-2。考生作答僅需畫出如圖 2-2 所示之受力圖，標示出正確的力之方向及名稱，即可得全分。NNfkfkFFmg 37mg37圖 2-1圖 2-22第 2小題【解法一】 分為平行斜面與垂直斜面來看力平衡垂直斜面上力平衡 ： Nmg cos37oo.(1)Fsin37 =0 N= mg cos37o+ Fsin37o平行斜面上力平衡
26、： fkoo(2)mg sin37 +Fcos37 =0且 fk = N .(3)(mg cos37o+ Fsin37o) mg sin37o +Fcos37o=0 .(4)0.5(5.5100.8+F0.6 ) 5.1050.6+F0.8=022+0.3F 33+0.F=08F=11/1.1=10 N【解法二】 分為平行地面與垂直地面來看力平衡平行地面上力平衡： N sin37o=F +fk cos37o .(1)垂直地面上力平衡： mg = fk sin37o+Ncos37o .(2)因 fk = N .(3)故由式 (1)與(3)得 NF，代入式 (2)，sin37cos37Fsin37Fcos37得 mgsin37sin37cos37cos37mg(sin 37cos37 )F sin37F cos37 .(4)得F=10N第3小題【解法一】水平力F 方向與位移方向相反W=F cos37o= 10 20.8= 16 J即水平力 F對金屬塊作負功。【解法二】 重力位能減少等於其他力所作的功W+(mg cos37o+ Fsin37o) = mg sin 37oW = 0.5(5.5 10 0.8+10 0.6 ) 2 5.5 10 0.6 2 = 50 66= 16 J 即水平力 F對金屬塊作負功。3