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113物理分科測驗11

使用一焦距為 6.0cm 的薄凸透鏡觀察一隻沿著透鏡主軸爬行的螞蟻,發現螞蟻的成像為正立放大,且在 0.5 秒間像距從 30cm 改變至 24cm,則螞蟻在這觀察的 0.5 秒間爬行的平均速度為何?
(A)以 0.2cm/s 接近鏡心
(B)以 0.4cm/s 遠離鏡心
(C)以 0.4cm/s 接近鏡心
(D)以 1.0cm/s 遠離鏡心
(E)以 1.0cm/s 接近鏡心

[單選題]
答案

正立放大虛像,像距為負。成像公式 \(\frac{1}{p} + \frac{1}{q} = \frac{1}{f}\):
\(q=-30\)時得 \(p=5 \text{cm}\);\(q=-24\)時得 \(p=4.8 \text{cm}\)。
平均速度 \(v = \frac{4.8-5}{0.5} = -0.4 \text{cm/s}\)(接近鏡心)。故選(C)。答案:C 報錯
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113物理分科測驗24

[題組:24-26題]
◎一台具有三段變速系統的腳踏車(如圖10),其前齒盤的齒數為38齒,後齒盤組有相同轉軸但齒數分別為14、19與26齒的3個齒盤。鍵條套在前齒盤和後齒盤上,當前齒盤轉動1齒,後齒輪盤也跟著轉動1齒;且齒盤齒數與齒盤半徑成正比。
24 齒數為n的齒盤邊緣的切線速度定為\(v_n\),角速度定為\(\omega_n\),法線加速度(向心加速度)定為\(a_{Nu}\)。若變速系統將鍵條套在前齒盤與齒數19齒的後齒盤上,當前、後齒盤轉動時,下列敘述哪些正確?(多選)(5分)
(A)後齒盤:\(v_{26}/v_{14}=13/7\)
(B)後齒盤:\(\omega_{26}/\omega_{14}=7/13\)
(C)後齒盤:\(a_{N26}/a_{N14}=1\)
(D)前齒盤與後齒盤:\(\omega_{38}/\omega_{19}=1/2\)
(E)前齒盤與後齒盤:\(v_{38}/v_{19}=2\)

[題組題]
答案

後齒盤同軸故角速度相同,切線速度 \(v \propto R \propto n\),故(A)對:\(v_{26}/v_{14}=26/14=13/7\)。
(B)錯:\(\omega\)相同。
(C)錯:\(a_N \propto R\),比為26/14=13/7。
前後齒盤由鏈條連接,切線速度相同,角速度 \(\omega \propto 1/R \propto 1/n\),故(D)對:\(\omega_{38}/\omega_{19}=19/38=1/2\)。
(E)錯:切線速度相同。故選(A)(D)。答案:AD 報錯
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113物理分科測驗26

[題組:24-26題]
26 若腳踏車以等速度前進,且後輪半徑為33cm,當前齒盤轉速為60rpm(每分鐘轉數)時,腳踏車前進的速率為4.0m/s,則後齒盤的齒數為多少?(單選)(3分)
(A)14 (B)19 (C)26

[題組題]
答案

前齒盤轉速60rpm=1rps,後齒盤轉速 \(\omega_r = \frac{38}{n}\times1 \text{rps}\),後輪線速度 \(v = \omega_r R = \frac{38}{n}\times 2\pi\times0.33 = 4.0\),得 \(n \approx 19.7\),選(B)19齒。答案:B 報錯
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109學測自然試題-44

43-44為題組

44.若取重力加速度為10 m/s\(^2\),則甲時刻到乙時刻之間,舉重選手挺舉槓鈴所施之平均作用力約是多少牛頓?
(A) 100 (B) 500 (C) 1000 (D) 1500 (E) 3200

[單選題]
答案

質量m=100 kg。甲到乙之間,速度從約1.2 m/s增加到約2.4 m/s,時間約0.5 s。加速度a=Δv/Δt=(2.4-1.2)/0.5=2.4 m/s²向上。合力F_net = ma = 100×2.4 = 240 N向上。合力 = 舉力 - 重量。重量W=mg=100×10=1000 N向下。故舉力F = F_net + W = 240 + 1000 = 1240 N。約為1000 N,選(C)。 報錯
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107學測自然試題-16

若以速率對時間關係圖來描述一小球在空氣中由高空靜止落下的運動,則下列哪一示意圖最能描述小球受到空氣阻力影響時的運動過程?

[單選題]
答案

小球受重力加速,空氣阻力隨速率增加,加速度減小,最終達終端速度,速率趨於定值。圖形應為速率隨時間增加但斜率漸減,趨近水平。故選 (D)。 報錯
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107學測自然試題-56

55-56為題組
若圖 18 中五條虛線分別代表五個不同時刻,則下列哪一個時刻前後約 0.1 s 之間,質量 \( M \) 的物體是在作手機被放手後的自由落體運動?
(A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊

[單選題]
答案

自由落體時,物體僅受重力,彈簧無作用力,感測器讀數為0。圖18中加速度為0的時刻為丙。故選 (C)。 報錯
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106學測自然試題-60

60-61為題組
某人駕駛汽車在筆直水平路面上行駛,遇紅燈而停,綠燈亮時車開始前進並設此時刻為 \( t = 0 \),由此時刻到 \( t = 85 \) 秒的期間,汽車加速度 \( a \) 與時間 \( t \) 的關係如圖11所示。
下列關於此汽車運動的敘述,哪些正確?(應選2項)
(A) 汽車在0到20秒間作等速運動
(B) 汽車在20到60秒間靜止不動
(C) 汽車在20到60秒間以等速前進
(D) 汽車在60到85秒間速度可能小於0
(E) 汽車在 \( t = 85 \) 秒時恰好停止

[多選題]
答案

(C)正確,20-60秒a=0為等速運動。(E)正確,85秒時速度由v-t圖下面積計算應為0。(A)錯誤,0-20秒a>0為加速。(B)錯誤,20-60秒為等速非靜止。(D)錯誤,60-85秒a<0但速度仍>0。故選 (C)(E)。 報錯
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110學測自然試卷_58

58-59 為題組
質量 \( m \) 的物體在空氣中鉛直落下時,因受到向上阻力 \( f \),其運動方程式為
\[ ma = mg – f \],式中 \( a \) 為物體下落的加速度,\( g \) 為重力加速度。已知阻力 \( f = kv^2 \),其中 \( v \) 為物體速率,常數 \( k \) 則視物體實際受到阻力的截面積而定;截面積越大則 \( k \) 越大。當速率 \( v \) 增大時,\( f \) 也會增大,直到 \( f = mg \) 時,\( a \) 就等於零,物體開始以等速率 \( v_1 \) 下降,此 \( v_1 \) 稱為終端速率。依據上述回答58-59題。

58. 一跳傘者背負降落傘,以初速率 \( v_0 \) 從靜止的熱氣球上鉛直跳下,在打開降落傘之前達到終端速率 \( v_1 \),然後打開降落傘,降落傘張開後使截面積增大,在落地前達到另一終端速率 \( v_2 \)。下列關係式何者正確?
(A) \( v_0 > v_1 \) (B) \( v_1 > v_2 \) (C) \( v_0 > v_2 \) (D) \( v_2 > v_1 \) (E) \( v_2 = v_1 \)

[單選題]
答案

終端速度v\(_t\) = √(mg/k)。傘張開後k增大,v\(_t\)減小。故v\(_1\) > v\(_2\)。答案:(B) 報錯
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110學測自然試卷_59

59. 承上題,此跳傘者除背負相同降落傘外,另攜體積甚小的重物,再次由同一熱氣球以相同初速鉛直跳下,在打開降落傘前,達到終端速率 \( v_3 \),然後打開降落傘,在落地前達到另一終端速率 \( v_4 \)。下列關係式哪些正確?(應選2項)
(A) \( v_1 > v_3 \) (B) \( v_4 > v_3 \) (C) \( v_4 > v_2 \) (D) \( v_3 > v_2 \) (E) \( v_4 = v_2 \)

[多選題]
答案

質量增加使終端速度增加(v\(_3\) > v\(_1\))。傘張開後k相同,質量大者終端速度大(v\(_4\) > v\(_2\))。答案:(C)(D) 報錯
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112學測自然試卷_33

在落體實驗中將半徑相同、質量為 1 g、4 g、9 g 的三個球,從離地同一高度處由靜止落下,測得各球下落的速率 v 在 t > 50 s 後均趨於穩定,其比值為 1 : 2 : 3,如圖 11 所示。若空氣施予各球的阻力與浮力的合力,其量值 F 與下落速率 v 的關係可近似為 F = αv^β ,其中常數 α 和 β 均與球的質量無關,則依據圖示資料,β 最接近下列何者?
(A) β = -1
(B) β = 0
(C) β = 1/2
(D) β = 1
(E) β = 2

[單選題]
答案

終端速度時阻力=重力,F=mg∝v^β。質量比1:4:9,速度比1:2:3,故m∝v²,β=2,(E)正確 報錯
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