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113物理分科測驗21

[題組:21-23題]
◎在「認識電磁波」的實驗單元,實驗室中備有微波發射器和微波接收器各一個、平行金屬條偏振板(板面可轉動)兩片、刻度尺(當作支架軌道)一個,以及其他所需實驗儀器。
21 在微波發射器與接收器中放置一與 xz 平面平行之平行金屬條偏振板,其中金屬條沿 z 軸方向,實驗裝置如圖 9 所示。微波沿 +y 方向入射,其電場振動方向在 xz 平面上,當微波已穿過偏振板後,則穿透波的電場方向為沿 軸方向(填入 x、y 或 z)。理由為何?(3分)

答案

穿透波電場方向沿 x 軸。理由:金屬條沿 z 軸,會阻擋 z 方向電場分量,故穿透波電場振動方向為 x 方向。答案:x,理由略解如上 報錯
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113物理分科測驗22

[題組:21-23題]
22 (a)寫出如何使用兩片偏振板來驗證電磁波為橫波的實驗步驟。(4分)
(b)根據實驗結果,說明電磁波不是縱波而是橫波的理由。(2分)

答案

(a) 步驟:1. 兩偏振板金屬條方向調至平行,記錄接收器讀數(最大)。2. 固定一片,旋轉另一片至垂直,記錄讀數(最小)。3. 觀察讀數隨夾角變化。
(b) 理由:電磁波具偏振性,僅橫波有此特性,縱波無。答案:(a)(b)略解如上 報錯
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114學測自然考科11

宇宙天體發出各式訊號。下列哪些訊號屬於電磁波?(應選3項)
(A)微中子
(B)無線電波
(C)紅外線
(D) X射線
(E)重力波

答案

(A)微中子:基本粒子,非電磁波。
(B)無線電波:電磁波譜長波長端。
(C)紅外線:電磁波。
(D) X射線:電磁波譜短波長端。
(E)重力波:時空扭曲波動,非電磁波。
答案:(B)(C)(D) 報錯
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105學測自然試題-38

下列有關光的敘述,哪一項錯誤?
(A)紫外線可被大氣中的臭氧層吸收
(B)雷射可用於外科手術,替代傳統的不銹鋼手術刀
(C)光碟所存的訊息,可由雷射光束讀取
(D)光纖可以導引光的方向
(E)紅外線比紫外線易破壞原子間的鍵結

答案

(A)正確。(B)正確,雷射刀。(C)正確。(D)正確,全反射。(E)錯誤,紫外線光子能量高,較易破壞化學鍵(如導致DNA損傷)。答案:(E) 報錯
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107學測自然試題-28

太陽表面在 2017 年 9 月接連發生一起被稱作「太陽閃焰」的大型爆發,規模為 10 年來最大。
科學家預計爆發所噴出的帶電粒子團兩天後抵達地球,撞擊大氣層後產生電磁波,以致影響通
訊品質。已知太陽與地球距離約為 \(1.5 \times 10^{11}\) 公尺,光速約為 \(3.0 \times 10^{8}\) 公尺/秒。下列敘述哪些正確?
(應選 2 項)
(A)電磁波並無繞射與干涉的現象
(B)電磁波在空間傳播須以帶電粒子為介質
(C)電磁波具有隨時間作週期性變動的電場與磁場
(D)帶電粒子團脫離太陽時的速率約為 \(8.7 \times 10^{5}\) 公尺/秒
(E)帶電粒子團撞擊地球大氣層之後約8分鐘,地球上才能觀測到大陽閃焰影像

答案

(C)正確。(D)計算:距離/時間=\(1.5\times10^{11}/(2\times24\times3600)\)≈\(8.7\times10^5\) m/s,正確。(E)錯誤,光速傳播約8分鐘,帶電粒子需2天。故選 (C)(D)。 報錯
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106學測自然試題-15

下列甲至丁與光有關的敘述,哪些正確?
甲:日光中帶有隨時間變化的電場
乙:X光中帶有隨時間變化的磁場
丙:微波爐可產生比可見光之波長還長的電磁波
丁:β射線是一種短波長的電磁波
(A) 只有丙 (B) 只有甲乙 (C) 只有丙丁 (D) 只有甲乙丙 (E) 甲乙丙丁

答案

甲、乙正確,電磁波含變動電場與磁場。丙正確,微波波長較可見光長。丁錯誤,β射線為電子流,非電磁波。故選 (D)。 報錯
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106學測自然試題-20

恆星表面近似黑體。依據黑體輻射,任何有溫度的物體都會自行放射各種不同波長的電磁波,其輻射強度與波長、表面溫度的關係如圖2所示。波長400~700奈米屬於可見光,且表面溫度越高的物體,輻射強度最強波段的電磁波越趨近短波。根據以上敘述與圖2,判斷以下選項何者錯誤?
(A)表面溫度8000K的恆星,只放射波長400奈米的電磁波
(B)如果恆星表面溫度為3000K,則強度最強波段的波長比700奈米長
(C)我們看到的月光都是反射自太陽光,但月球本身也會放射其他波段的電磁波
(D)在完全沒有任何燈源的暗室內,可以透過紅外光攝影機拍攝到裡面的人
(E)太陽的表面溫度接近6000K,及某顆表面溫度高達16000K的恆星,兩者皆可放射可見光

答案

(A)錯誤,黑體輻射為連續譜,非單一波長。其他選項正確。故選 (A)。 報錯
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113學測自然試題-54

【第54-56題組】做為實證科學之一,天文學的發展仰賴大量的觀測結果。近百年以來,天文觀測的手段也早就由可見光延伸到電磁波的其他波段,甚至是電磁波以外的觀測手段。這些突破性的觀測成果,更讓科學家們發現宇宙當中前人所未知的領域。
上述的重大成果也常獲得諾貝爾(物理)獎的肯定。回顧 20 世紀的諾貝爾獎中,因為天文觀測而獲獎者皆來自無線電波的觀測。我們如何解讀這個現象?(應選 2 項)
(A)科學家一開始沒有預期到天文現象上有產生其他電磁波的可能性
(B)天文現象上產生的高能量電磁波無法傳遞這麼遠的距離而到達地球
(C)除了可見光之外,無線電波也可以幾乎不受阻礙的穿過大氣層
(D)從太空中觀測,要等到20世紀中期以後進入太空時代才有可能
(E)因為當時尚未有手機、基地台等干擾,透過無線電波可以得到較好的觀測成果

答案

(C)(D) (C)無線電波可穿透大氣層,適合地面觀測;(D)太空觀測需等待太空科技發展;(A)科學家已預期其他波段存在;(B)高能電磁波可到達地球;(E)20世紀已有無線電干擾。 報錯
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113學測自然試題-56

【第54-56題組】做為實證科學之一,天文學的發展仰賴大量的觀測結果。溫室氣體會造成地表的溫度升高,這是因為這些氣體會吸收來自地表熱輻射;同樣的,這些氣體也會造成來自太空中的部分輻射無法通過大氣層。而地球大氣的組成多元,其他氣體也會影響電磁波能否通過大氣層。
(a)溫室氣體主要是吸收哪一種波段的電磁波?(1分)不過,溫室氣體主要集中在對流層,若要進行該波段的觀測,可以藉由飛機將望遠鏡攜帶至大氣層中的哪一層?(1分)
(b)說明電磁波中的紫外線無法從地面進行觀測的原因?(2分)

答案

(a) 紅外線波段。平流層。
(b) 紫外線會被大氣中的臭氧層吸收,無法到達地面進行觀測。"" 報錯
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