〈能量轉換〉彙整頁面 - 第 2 頁，總計 2 頁

109學測自然試題-40

36-40為題組
…
40. 以下哪些屬於一次直接轉換成電能，且能量形式描述正確？（應選2項）
(A)乾電池：熱能→電能
(B)水力發電：位能→電能
(C)風力發電：動能→電能
(D)太陽能電池：光能→電能
(E)天然氣發電：化學能→電能

答案

(A)錯，乾電池是化學能→電能。(B)對，水力是水的位能→電能。(C)對，風力是風的動能→電能。(D)對，太陽能電池是光能→電能。(E)錯，天然氣發電是化學能→熱能→機械能→電能，非直接。故正確為(B)(C)(D)？但應選2項。通常選(B)(D)或(C)(D)。根據常見分類，太陽能電池和水力發電是直接轉換？水力發電需經渦輪機（機械能），非完全直接。太陽能電池是直接光→電。風力發電是風能→機械能→電能。嚴格說只有太陽能電池是直接轉換。但題目可能放寬「一次直接」指主要能量形式直接轉換，且描述正確。選項(B)(C)(D)能量形式描述正確，且轉換過程相對直接（雖有中間機械能，但常被視為一次轉換）。但(E)明顯多步驟。故可能選(B)(C)或(B)(D)或(C)(D)。根據常見答案，太陽能電池(光→電)和水力發電(位能→電)常被視為直接，風力(動能→電)也是。但題目要求選2項，可能為(C)(D)或(B)(D)。推測答案為(C)(D)。報錯
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108學測自然試題-54

54-56為題組
一座水庫的蓄水量與從壩底算起的水位關係如表3所列，水位250公尺時為滿水位。在滿水位下方120公尺處，設置壓力水管將水引入發電機，進行水力發電。發電機位於滿水位下方160公尺處，如圖20所示，且越接近壩底，水壩的厚度越厚。（取重力加速度g為10 m/s²，水的密度為1.0 g/cm³）
54. 依據圖20所示的水力發電設計，就能量轉換的觀點，下列敘述何者正確？
(A)水的熱能轉換成電能 (B)水的化學能轉換成電能
(C)水的重力位能轉換成電能 (D)電能轉換成水的力學能
(E)水的彈性位能轉換成電能

答案

水力發電是水的重力位能→水的動能→渦輪機動能→電能。答案(C)。報錯
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108學測自然試題-56

54-56為題組
56. 已知發電廠設計的水流量為30 m³/s，若本發電裝置僅可將水力所提供能量的25%轉換為電能，且水庫在維持滿水位情況下發電，則本發電廠的最大發電功率約為多少？
(A) 12 MW (B) 4 MW (C) 12 kW (D) 4 kW (E) 1.5 kW

答案

有效落差為發電機位置深度160m（題目：發電機位於滿水位下方160m處）。功率P = ηρgQh = 0.25 × (1000 kg/m³) × (10 m/s²) × (30 m³/s) × (160 m) = 0.25 × 1000 × 10 × 30 × 160 = 0.25 × 48，000，000 W = 12，000，000 W = 12 MW。答案(A)。報錯
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107學測自然試題-40

37-40為題組
有關生物捕獲能量以推動生命現象的敘述，下列哪些正確？（應選 2 項）
(A)新型隱球菌可以利用放射線提高電子傳遞鏈的速率
(B)新型隱球菌可以利用放射線增加每個NADH提供的總能量
(C)隱球菌吸收核反應的熱能再轉換為ATP等化學能
(D)酵母菌的黑色素對應於射線類似植物的葉綠素對應於可見光
(E)某些真菌可以黑色素介入而增加射線照射時的電子傳遞活性

答案

由文章可知：(A)正確，黑色素介入提高電子傳遞速率。(E)正確，黑色素增加射線下的電子傳遞活性。(D)是類比說法可能正確。故選 (A)(E)。報錯
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106學測自然試題-17

16-17為題組
若甲生爬樓克服重力所消耗的能量，等於上樓所增加的重力位能，則甲生相當於爬了幾個樓層的高度？
(A) 1 (B) 3 (C) 5 (D) 7 (E) 9

答案

消耗能量6000 J = mgh = 50×10×h，得h=12 m。每層樓高3 m，故12/3=4層？但選項無4。可能從一樓爬到頂樓，若一樓地面到頂層地板，假設每層樓高3m，則n層樓高為3n公尺。6000=50×10×(3n) → 6000=1500n → n=4。但選項無4，可能題意為樓層數（從1樓到n樓）為n-1？若從1樓地面到頂樓地板，若頂樓為5樓，則高度為4×3=12m，符合。故爬了4個樓層高度，但選項無4。檢查計算：6000 J = 50×10×h → h=12 m，12/3=4層。可能答案為 (C)5？若包含頂樓則為5層樓建築。故選 (C)。報錯
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110學測自然試卷_57

57. 下列哪些過程中有涉及到力學能的能量轉換？（應選3項）
(A) 陽石墜落到月球表面的過程
(B) 彈簧與物體組合成的系統做週期性振盪運動
(C) 燃燒煤產生熱的過程
(D) 太陽能發電的過程
(E) 水力發電的過程

答案

隕石墜落(位能→動能)、彈簧振盪(動能↔位能)、水力發電(位能→動能→電能)涉及力學能轉換。答案：(A)(B)(E) 報錯
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111學測自然科試題_05

若質量為720公斤的球體，具有3600千焦耳的動能，則此球體的速率約為多少公尺/秒？
(A)\(10^2\) (B)\(10^3\) (C)\(10^4\) (D)\(10^5\) (E)\(10^6\)

答案

動能 \(K = \frac{1}{2}mv^2\)。\(3600 \times 10^3 = \frac{1}{2} \times 720 \times v^2\)，\(v^2 = \frac{7200000}{360} = 20000\)，\(v \approx 141\, \text{m/s} \approx 10^2\) 等級，故選(A) 報錯
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112學測自然試卷_34

下列甲～戊為 5 個與能源有關的敘述：
甲：核能發電廠利用核分裂發電後，反應爐內的原子總質量會比發電前少
乙：發電廠利用核分裂發電時，鉑235燃料的全部質量都可轉換為熱能而用以發電
丙：以變壓器供電的電器，即使關機，只要變壓器接在插座上而通有電流就會耗電
丁：在相同車型與行駛條件下，兩車各載一人與一車載兩人的燃油消耗相同
戊：相同耗電功率的 LED燈與白熾燈泡，其發光與照明的效能一定相同
在上述項敘述中，正確的為下列何者？
(A) 甲乙丙 (B) 甲丁戊 (C) 乙丙戊 (D) 乙丁 (E) 甲丙

答案

甲（質量虧損）、丙（變壓器待機耗電）正確。乙（質量不全轉換）、丁（載重影響油耗）、戊（發光效率不同）錯誤。故選(E) 報錯
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112學測自然試卷_37

37-40題為題組
煤主要作為燃料，在 2020 年提供了全球超過 1/3 的電力，但煤的使用會破壞環境，是造成氣候變遷最大的人為二氧化碳（CO₂）來源。為了實現巴黎協定將全球暖化控制在 2℃以下的目標，從 2020 年到 2030 年，煤的使用量需要減半。利用水力以取代燃煤來發電，是很多國家降低 CO₂排放量所採取的對策之一。
假設你被要求提出一個水力發電廠的規畫案，目標是要使它一年可達成的 CO₂減排量 M 為 10⁹ kg。已知水庫供水與下游水邊排水都無問題，每部發電機提供電能的功率設定為 P₁ = 10⁹ W，水庫水面與發電機進水口的水位落差為 h = 100 m；當水庫的水在到達發電機進水口時，每單位質量所具有的動能為 u_w。表 5 列出的甲～己（括弧內為其符號）為規劃時需要考慮的一些參數。
表 5
甲（q₁）：燃煤發電時每單位電能耗用的煤質量
乙（q₂）：每單位質量的煤發電時排放的 CO₂質量
丙（μ）：每單位時間流入發電機的水質量
丁（ε）：發電機將水力轉換為電力的效率
戊（T）：每部發電機每日發電的平均時間
己（N）：安裝的發電機數目
依設計，預定的水位落差 h 為 100 m，若取重力加速度 g =10 m/s²，則 u_w 約為多少 J/kg？
(A) 10⁰ (B) 10¹ (C) 10² (D) 10³ (E) 10⁴

答案

u_w = gh = 10 × 100 = 1000 J/kg = 10³ J/kg，(D)正確報錯
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113學測自然試題-19

臺灣目前的核能電廠利用核燃料以發電，全部過程中主要牽涉到以下哪些形式的能量轉換與反應？（應選3 項）
(A)質能轉換
(B)聲能轉電能
(C)熱能轉動能
(D)核融合
(E)核分裂

答案

(A)(C)(E) 核能電廠使用核分裂反應(E)，根據質能互換原理(A)，核能轉為熱能，熱能推動渦輪產生動能(C)，再轉為電能。核融合(D)目前尚未商用化，聲能轉電能(B)不是主要過程。報錯
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