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112物理分科測驗–01

下列選項的因次何者與能量因次不同?
(A)質量乘以速率平方
(B)力矩乘以角度
(C)壓力乘以體積
(D)衡量乘以時間
(E)電量乘以電壓

答案

能量因次為 \( [ML^2T^{-2}] \)。(A) \( M(LT^{-1})^2 = ML^2T^{-2} \);(B)力矩 \( FL = ML^2T^{-2} \),角度無因次;(C)壓力 \( ML^{-1}T^{-2} \),體積 \( L^3 \);(D)衡量 \( MLT^{-1} \),乘以時間 \( T \) 得 \( ML \);(E)電量 \( IT \),電壓 \( ML^2T^{-3}I^{-1} \),乘積 \( ML^2T^{-2} \)。故(D)因次不同。 報錯
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112物理分科測驗–02

下列關於電磁波的敘述,何者正確?
(A)電磁波為微波
(B)可見光是電磁波,在真空中與介質中均以相同速率傳播
(C)電磁波與力學波一樣都有反射、折射、干涉與繞射現象
(D)相同強度的電磁波頻率越高,在真空中傳播的速率越快
(E)只要電場和磁場同時存在,便會產生交互作用而形成電磁波

答案

(A)錯:電磁波包含各種頻率。(B)錯:在介質中速率變慢。(C)對:電磁波具有波動四現象。(D)錯:真空中速率恆為 \( c \)。(E)錯:需變化電場與變化磁場交互感應。選(C)。 報錯
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112物理分科測驗–03

珠寶商使用最小刻度為 \(1mg\) 的電子秤測量金飾質量 5 次,求得平均值為 \(m_{AV}\),標準差為 SD。若以 \(u_A \)、\(u_B\) 與 \(u_C\) 分別代表標準的 A 類、B 類與組合不確定度,且已知分析過程計算機顯示 \(m_{AV}\) 為 95.367823g,\(u_C\) 為 0.35686524mg,則下列選項何者正確?
(A) \(u_A = \frac{SD}{4}\)
(B) \(u_B = 1mg\)
(C) \(u_C = \frac{(u_A + u_B)}{2}\)
(D)金飾質量的報告應為 \(m_{AV} = 95.4g\),\(u_C = 0.4mg\)
(E)金飾質量的報告應為 \(m_{AV} = 95.36782g\),\(u_C = 0.36mg\)

答案

(A)錯:\( u_A = \frac{SD}{\sqrt{5}} \)。(B)錯:\( u_B = \frac{1}{2\sqrt{3}} \approx 0.29 \) mg。(C)錯:\( u_C = \sqrt{u_A^2 + u_B^2} \)。(D)(E):\( u_C \) 取 2 位有效數字 0.36 mg,\( m_{AV} \) 取至同一位 95.36782 g,選(E)。 報錯
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112物理分科測驗–04

空間中有相距 \(2d\) 的兩靜止點電荷,已知將此兩點電荷緩慢移近至相距 \(d\) 靜止。需作功 \(W\)。若再將兩點電荷緩慢移近至相距 \(d/5\) 靜止,則需再作多少功?
(A)10\(W\)
(B)8\(W\)
(C)5\(W\)
(D)4\(W\)
(E)\(W\)

答案

設兩同號電荷 +Q, +q。\( U_{2d} = \frac{kQq}{2d} \),\( U_d = \frac{kQq}{d} \),\( W = U_d - U_{2d} = \frac{kQq}{2d} \)。\( U_{d/5} = \frac{5kQq}{d} \),再作功 \( W' = U_{d/5} - U_d = \frac{4kQq}{d} = 8W \),選(B)。 報錯
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112物理分科測驗–05

某生設計了一個不需使用計時器而可量測重力加速度的實驗。他選用了一個彈力常數為 \(k\),自然長度為 \(l\),繁有質量為 \(m\) 之質點的彈簧,使其作水平面之簡諧運動。再以一個擺長為 \(L\),擺鐘不計體積,質量為 \(M\) 的單擺,調整其擺長 \(L\),使兩個系統之簡諧運動的週期相同,則其所測得的重力加速度量值為何?
(A) \(\frac{lM}{k}\)
(B) \(\frac{Lm}{k}\)
(C) \(\frac{LM}{k}\)
(D) \(\frac{lk}{M}\)
(E) \(\frac{Lk}{m}\)

答案

彈簧週期 \( T_s = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} \),單擺週期 \( T_p = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}} \)。令 \( T_s = T_p \) 得 \( \sqrt{\frac{m}{k}} = \sqrt{\frac{L}{g}} \Rightarrow g = \frac{Lk}{m} \),選(E)。 報錯
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112物理分科測驗–06

某一雜技表演者用五顆相同的小球做單手拋球表演,由同一高度依次將各球略微偏離鉛直方向、向上拋出,當球回到原本被拋出的高度時,以同一隻手將球接住,然後水平移動到拋出點,再拋出,如圖1所示的逆時針軌跡。每次拋球的時間間隔固定為 \( \tau \),初速的鉛直分量皆為 \( v_0 \),各球的運動軌跡相同,形成連續的循環。過程中,在空中而不在手中的球至少有四顆。假設重力加速度的量值為 \( g \),且空氣阻力可忽略,則下列選項何者正確?
(A) \( v_0 \) 可以是 \( \frac{g\tau}{2} \)
(B) \( v_0 \) 可以是 \( g\tau \)
(C) 每一小球在空中的時間可以是 \( 3\tau \)
(D) 小球在最高點時離拋出點的鉛直距離可以是 \( \frac{g\tau^2}{2} \)
(E) 小球在最高點時離拋出點的鉛直距離一定大於 \( 2g\tau^2 \)

答案

空中至少 4 顆球,故每球在空中時間 \( t \) 滿足 \( 4\tau < t < 5\tau \)。鉛直上拋 \( t = \frac{2v_0}{g} \),故 \( 2g\tau < v_0 < \frac{5}{2}g\tau \),(A)(B)錯。\( t \) 不在 \( 3\tau \) 範圍,(C)錯。最高點 \( h = \frac{v_0^2}{2g} = \frac{g}{2}(\frac{t}{2})^2 \),代入 \( t \) 範圍得 \( 2g\tau^2 < h < \frac{25}{8}g\tau^2 \),(D)錯(E)對。 報錯
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112物理分科測驗–07

在光電效應實驗中,若入射光頻率固定,僅增加光的強度,而其餘條件不變,則增加的是下列光子的哪個物理量?
(A) 單一光子的能量
(B) 單位時間入射的光子總數
(C) 單一光子的動量
(D) 光子速度
(E) 光子質量

答案

頻率固定則單一光子能量 \( E = hf \) 不變,(A)錯。光強度增加表示單位時間內光子數增加,(B)對。動量 \( p = \frac{h}{\lambda} \),波長不變故動量不變,(C)錯。真空中光速不變,(D)錯。光子靜質量為0,(E)錯。選(B)。 報錯
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112物理分科測驗–08

[題組:第8題到第9題] ◎一質量為 \( m \) 的小木塊,前方繫有一理想彈簧,如圖 2 所示。此系統由光滑斜面頂端自靜止滑下,進入光滑水平面後正向撞上鉛直牆面,彈簧因被壓縮而使木塊減速,並將木塊原本的動能轉換為彈簧位能,之後木塊在某一瞬間停止不動,定義此為終點。木塊自初始靜止至終點的整個過程,木塊下降的鉛直高度為 \( h \),令重力加速度為 \( g \),且過程中力學能守恆、系統到達最大速率前尚未撞上牆面,回答下列問題。
下列敘述何者正確?
(A)木塊所達到的最大動能為 \( mgh \)
(B)整個過程中,彈簧對木塊所作的功為正值,且等於 \( mgh \)
(C)彈簧的彈性位能在終點時比在初始靜止時增加 \( \frac{mgh}{2} \)
(D)木塊在終點的瞬間,彈簧對牆面的水平作用力量值必小於 \( mg \)
(E)彈簧被壓縮的過程中,木塊進行等加速運動

答案

全程力學能守恆,初位能 \( mgh \) 轉為動能與彈簧位能。(A)對:最大動能發生在斜面底端未撞牆時,為 \( mgh \)。(B)錯:彈簧對木塊作負功。(C)錯:終點彈簧位能為 \( mgh \),增加 \( mgh \)。(D)錯:彈力與 \( mg \) 無直接關係。(E)錯:彈簧壓縮為變加速度運動。選(A)。 報錯
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112物理分科測驗–09

[題組:第8題到第9題] 考慮木塊的速率 \( v \) 對時間 \( t \) 的變化,下列圖形何者正確?

答案

分三階段:1.斜面下滑,受定值下滑力,\( v-t \) 圖為過原點斜直線。2.水平面等速。3.撞牆壓縮彈簧,彈力隨壓縮量增大而增大,加速度量值增大,\( v-t \) 圖斜率絕對值漸增。故選(B)。 報錯
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112物理分科測驗–10

當物質顆粒或材料結構在奈米尺度時,會表現出有別於傳統材料的新穎物理性質。同學查閱奈米科技相關文獻時發現:如圖3所示,黃金的熔點會隨粒徑變小而減小,將展現新穎的物理性質。下列同學對此圖的解讀與推論,何者正確?
(A)粒徑變小趨近於零時,熔點亦趨近於零
(B)材料變為奈米尺度時不存在固液氣三態
(C)粒徑變小時之熔點變化是由於量測困難所造成
(D)當粒徑小於5奈米時,粒子的熔點急遽變小
(E)當粒徑大於20奈米時,粒子的熔點急遽變大

答案

(A)錯:圖未顯示粒徑趨近0時熔點。(B)錯:圖顯示有熔點,故有固液態。(C)錯:數據已量測出。(D)對:圖形顯示粒徑小於5nm時熔點急降。(E)錯:粒徑大於20nm後曲線平緩。選(D)。 報錯
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