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109 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 109 年指考

共 7 頁 物 理 考 科

• 1 -

第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占 8 0 分 ）

一 、 單 選 題 （ 占 6 0 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。

第 1-2 題 為 題 組

新 型 冠 狀 病 毒 與 流 感 病 毒 可 使 人 類 感 染 致 病 ， 甚 至 危 害 生 命 ， 因 此 必 須 防 止 病 毒 傳

播 。 進 出 公 共 場 所 用 額 溫 槍 量 測 額 溫 、 戴 口 罩 及 利 用 紫 外 線 消 滅 病 毒 等 都 是 可 行 的

措 施 。 回 答 第 1-2 題 。

1. 新 型 冠 狀 病 毒 防 疫 期 間 ， 常 使 用 額 溫 槍 量 測 人 體 額 溫 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？

(A) 額 溫 槍 量 測 額 溫 的 物 理 原 理 與 偵 測 宇 宙 背 景 輻 射 類 似

(B) 額 溫 槍 偵 測 的 主 要 波 段 為 紫 外 線 範 圍

(C) 額 溫 槍 偵 測 到 主 要 波 段 的 輻 射 強 度 越 強 ， 表 示 額 溫 越 低

(D) 額 溫 槍 偵 測 到 最 大 輻 射 強 度 的 輻 射 頻 率 ， 隨 額 溫 升 高 而 變 小

(E) 額 溫 槍 需 與 額 頭 表 面 皮 膚 達 熱 平 衡 才 能 準 確 量 測 額 溫

2. 表 面 沾 有 流 感 病 毒 的 口 罩，可 使 用 波 長 為 253 nm 的 紫 外 線 − C照 射，破 壞 病 毒 的

去 氧 核 糖 核 酸 （ DNA ） 及 核 糖 核 酸 （ RNA ） 結 構 ， 達 到 消 滅 病 毒 的 效 果 。 若 以

強 度 為 6,600 μW/cm 2 的 紫 外 線 − C垂 直 照 射 口 罩 表 面 2 s，則 兩 秒 鐘 內 每 平 方 公 分

的 紫 外 線 − C光 子 數 約 為 若 干 ？（ 普 朗 克 常 數 h = 6 × 10 − 34 J s⋅ ，光 速

c = 3 × 108 m/s

）

(A) 2 × 10 13 (B) 6 × 10 14 (C) 8 × 1015

(D) 1 × 10 16 (E) 9 × 1017

3. X 射 線 應 用 於 醫 學 影 像 及 晶 體 結 構 分 析 ， 其 頻 率 範 圍 約 在 3 × 1017 Hz至 3 × 1019 Hz。

下 列 有 關 X射 線 的 敘 述 何 者 正 確 ？ （ 光 速 c = 3 × 108 m/s）

(A) X射 線 可 顯 示 骨 骼 結 構 影 像 ， 是 由 於 波 的 干 涉 所 產 生

(B) X射 線 可 顯 示 晶 體 結 構 ， 是 由 於 其 高 穿 透 力 特 性 所 產 生

(C) X射 線 的 路 徑 不 受 磁 場 與 電 場 的 影 響

(D) 用 狹 縫 間 距 為 0的 雙 狹 縫 即 可 觀 察 到 X射 線 的 干 涉 條 紋

(E) 氫 原 子 光 譜 的 來 曼 系 就 有 X射 線 的 頻 率

4. 一 質 點 作 週 期 運 動 ， 經 測 量 發 現 ， 位 移 平 方 的 平 均 等 於 X 2 ， 動 量 平 方 的 平 均 等

於 P 2 ， 總 力 學 能 等 於 E ， 下 列 何 者 的 因 次 與 週 期 相 同 ？

(A) X P 2 2 /E

(B) X P 2 2 /E

(C) X E 2 2 /P 2

(D) E X 2 /P 2

(E) E P 2 /X 2

第 3 頁 109 年指考

共 7 頁 物 理 考 科

• 3 -

8. 若 行 星 繞 行 恆 星 的 軌 道 可 視 為 圓 形 軌 道，表 1 所 列 行 星 軌 道 運 動 的 物 理 量 均 與 其

軌 道 半 徑 R 的 N 次 方 成 正 比，例 如 行 星 週 期 T ∝ R3/ 2，即 N = 3/ 2。下 列 N 1 、 N 2 與 N 3

的 大 小 關 係 何 者 正 確 ？

表 1

物 理 量 繞 行 週 期 T 繞 行 速 率 V 動 能 K

相 對 軌 道 圓 心

的 角 動 量 L

N 3/2 N 1 N 2 N 3

(A) N 3 > N 1 > N 2 (B) N 3 > N 2 > N 1 (C) N 1 > N 2 >N 3

(D) N 2 > N 1 > N 3 (E) N 2 > N 3 >N 1

9. 一 直 徑 為 d 的 圓 柱 狀 銅 棒，加 工 製 成 半 徑 為 R、間 隙 為 x 的

開 口 圓 環 狀 零 件 ， 如 圖 4 所 示 。 若 均 勻 加 熱 該 零 件 ， 則 下

列 有 關 x 、 R 和 d 長 度 變 化 的 敘 述 何 者 正 確 ？

(A) x 、 R 和 d 皆 不 變

(B) x 減 少 ， R 和 d 增 加

(C) x 和 R 減 少 ， d 增 加

(D) d 減 少 ， x 和 R 增 加

(E) x 、 R 和 d 皆 增 加

10. 一 體 積 可 變 的 密 閉 容 器 內 裝 有 可 視 為 理 想 氣 體 的 定 量 氦 氣，當 氣 體 的 體 積 為 V 0 、

溫 度 為 絕 對 溫 度 T 0 時，氣 體 分 子 的 方 均 根 速 率 為 v 0 。經 由 某 一 過 程 達 到 熱 平 衡 後，

氣 體 的 體 積 變 為 V 0 / 2、 溫 度 變 為 4 T 0 ， 則 此 時 氣 體 分 子 的 方 均 根 速 率 為 何 ？

(A) v 0 / 2 (B) v 0 (C) 2 v 0 (D) 4 v 0 (E) 8 v 0

11. 進 行「 載 流 導 線 的 磁 效 應 」的 示 範 實 驗 時，將 導 線 連 接 可 變 電 阻 及 電 源 後，卻 沒 有

看 到 指 北 針 的 指 針 偏 轉，下 列 使 用 三 用 電 表 檢 修 該 實 驗 電 路 的 方 式，何 者 不 正 確 ？

(A) 為 測 量 導 線 電 阻 值，先 選 擇 三 用 電 表 的 電 阻 檔，再 將 兩 支 量 測 棒 碰 觸 短 路 ，

作 歸 零 校 正

(B) 將 導 線 連 接 電 源 後 ， 再 以 電 阻 檔 量 測 導 線 電 阻 ， 確 定 導 線 是 否 為 斷 路

(C) 三 用 電 表 和 電 源 並 聯 ， 以 電 壓 檔 量 測 ， 確 定 電 源 有 電 壓 輸 出

(D) 三 用 電 表 測 得 電 壓 和 電 阻 值 ， 計 算 電 流 的 大 小 是 否 足 夠 使 指 針 偏 轉

(E) 三 用 電 表 和 電 路 串 聯 ， 以 電 流 檔 量 測 ， 確 定 迴 路 上 有 電 流 通 過

12. 某 城 市 的 輕 軌 電 車 自 上 方 電 線 引 電 ， 其 引 電 構 造 側 視 圖 ， 如 圖 5 所 示 ， 電 線 連

接 直 流 高 壓 電 源，在 空 中 沿 水 平 延 伸，可 視 為 一 載 流 長 直 導 線。若 電 線 離 地 面 3m

且 電 流 為 150 A ， 為 探 討 電 線 的 高 電 流 產 生 的 磁 場 是 否

對 行 人 有 害，試 計 算 在 其 正 下 方 1 處 所 產 生 磁 場 的 量

值 ， 約 為 該 處 地 球 磁 場 的 幾 倍 ？ （ 該 處 的 地 球 磁 場 約

0 10 × − 4 T， 磁 導 率 約 4 π × 10 − 7 T m /A⋅ ）

(A) 40 (B) 4 (C) 0.

(D) 0 (E) 0.

####### 電線

圖 5

d

R

x

圖 4

109 年指考 第 4 頁

物 理 考 科 共 7 頁

• 4 -

13. 有 一 雙 狹 縫 裝 置 ， 其 狹 縫 間 距 為 d， 屏 幕 與 雙 狹 縫 平 行 、 距 離 為 L， 以 一 束 綠 色

雷 射 光 經 空 氣 垂 直 射 入 雙 狹 縫，在 屏 幕 上 相 鄰 兩 亮 紋 間 距 為 x 1 。若 改 在 平 靜 的 水

中 進 行 上 述 實 驗 ， 其 餘 條 件 皆 相 同 ， 在 屏 幕 上 相 鄰 兩 亮 紋 間 距 為 x 2 ， 則 x 2 /x 1 之

值 為 何 ？ （ 已 知 水 的 折 射 率 為 4 / 3 ）

(A) 3 / 2 (B) 4 / 3 (C) 1 (D) 3 / 4 (E) 2 / 3

14. 兩 塊 完 全 相 同 的 直 角 三 角 形 玻 璃 塊，將 其 中 一 塊 倒 置，使 其 斜 面 互 相 平 行，且 兩 平

行 斜 面 間 的 灰 色 區 域 填 入 某 種 均 勻 透 明 介 質 ， 如 圖 6 所 示 。 以 一 道 雷 射 光 束 由 左 方

垂 直 入 射，若 不 考 慮 所 有 的 反 射 光 線，則

右 方 哪 些 線 條 是 可 能 的 折 射 光 線 ？

(A) 1 、 2 、 3 中 的 任 一 條 都 有 可 能

(B) 4 、 5 、 6 中 的 任 一 條 都 有 可 能

(C) 7 、 8 、 9 中 的 任 一 條 都 有 可 能

(D) 1 、 4 、 7 中 的 任 一 條 都 有 可 能

(E) 3 、 6 、 9 中 的 任 一 條 都 有 可 能

15. 長 笛 與 單 簧 管 為 常 見 的 管 樂 器，長 笛 的 管 柱 兩 端 皆 為 開 口，單 簧 管 的 管 柱 一 端 封 閉

而 另 一 端 開 口。吹 奏 時，透 過 按 壓 管 柱 的 音 孔，可 改 變 管 內 空 氣 柱 長 度，當 吹 氣 通

過 簧 片 或 管 口 產 生 聲 音 的 頻 率 與 空 氣 柱 振 動 頻 率 相 同 時，會 發 生 共 振 並 在 管 內 空 氣

柱 形 成 駐 波。若 忽 略 聲 音 駐 波 的 管 口 修 正 量，當 長 笛 吹 奏 出 基 音 的 頻 率 與 單 簧 管 第

一 泛 音 的 頻 率 相 同 時 ， 此 時 長 笛 空 氣 柱 長 度 為 單 簧 管 空 氣 柱 長 度 的 幾 倍 ？

(A) 1 / 2 (B) 2 / 3 (C) 3 / 4 (D) 4 / 3 (E) 3 / 2

16. 已 知 氫 原 子 的 能 階 公 式 為

13 / 2 eV

En = − n ，其 中 n 為 主 量 子 數。一 個 動 能 為 12 eV

的 電 子 與 基 態 的 氫 原 子 發 生 碰 撞，下 列 何 者 可 能 為 激 發 後 的 氫 原 子 所 發 出 的 光 子

能 量 ？

(A) 0 eV (B) 1 eV (C) 1 eV (D) 12 eV (E) 12 eV

17. 核 反 應 ： 甲 →乙 +丙 ， 產 生 的 乙 、 丙 粒 子 垂 直 經 過 出 紙 面 方 向 的 均 勻 磁 場 之 軌 跡

紀 錄 ， 如 圖 7 所 示 。 若 忽 略 重 力 與 空 氣 阻 力 ， 已 知 乙 、 丙 的

電 量 大 小 相 同，且 對 應 軌 跡 的 圓 弧 半 徑 比 R乙 : R 丙 =5 : 3，則 甲 、

乙 、 丙 三 粒 子 動 量 的 量 值 比 p甲 : p 乙 :p丙 為 何 ？

(A) 8:5:

(B) 8:3:

(C) 2:5:

(D) 2:3:

(E) 1 :1 :

18. 實 驗 室 常 因 應 用 上 的 需 要 而 自 行 設 計 分 壓 器 。 圖 8 為 以 兩 串 聯 電 阻 R 1 、 R 2 和 一 電

壓 源 Vin 組 成 分 壓 器 的 電 路，其 中 R 1 = 75 Ω 及 Vin = 100 V，

若 負 載 RL 的 電 壓 Vout 為 25 V，且 流 經 RL 的 電 流 為 900 mA ，

則 R 2 的 電 阻 值 為 何 ？

(A) 25 Ω (B) 75 Ω (C) 100 Ω

(D) 175 Ω (E) 250 Ω

1 2 3 4 5 6 7 8 9

圖 6

雷射光束 直角三角 形玻璃塊 直角三角 形玻璃塊 - • • • • • • - • • • • • • - • • • • • • - • • • • • • - • • • • • • - • • • • • •

圖 7

甲

乙

####### 丙

分壓器

圖 8

109 年指考 第 6 頁

物 理 考 科 共 7 頁

• 6 -

22. 下 列 有 關 聲 波 的 敘 述 ， 哪 些 正 確 ？

(A) 探 測 魚 群 的 聲 納 主 要 是 利 用 聲 波 的 反 射 性 質 來 探 測 水 中 魚 群 的 位 置

(B) 聲 波 由 水 中 傳 入 空 氣 中 時 ， 其 波 長 變 長

(C) 若 月 球 上 空 有 東 西 爆 炸 ， 在 爆 炸 處 附 近 的 太 空 人 聽 不 到 爆 炸 聲

(D) 甲 的 聲 音 低 沉 但 較 大 聲 ， 乙 的 聲 音 尖 銳 但 較 小 聲 。 在 無 風 的 環 境 ， 兩 人 站 在

與 丙 等 距 離 的 兩 個 地 點 同 時 向 丙 喊 話 ， 丙 會 先 聽 到 甲 的 聲 音 再 聽 到 乙 的 聲 音

(E) 日 常 生 活 中 聲 波 的 繞 射 現 象 比 可 見 光 的 繞 射 現 象 容 易 顯 現，主 要 原 因 是 聲 波

的 波 長 與 一 般 物 體 的 尺 度 較 為 接 近 ， 而 可 見 光 的 波 長 太 短

23. 智 慧 型 手 機 的 照 相 裝 置 主 要 包 括 兩 部 分：鏡 頭 透 鏡 和 位 於 成 像 平 面 的 感 光 元 件。為

了 使 遠 近 不 同 的 物 體 均 能 成 像 於 感 光 元 件 上，透 鏡 和 感 光 元 件 之 間 的 距 離，需 靠 手

機 的 自 動 控 制 機 件 ， 使 其 在 4 mm 到 4 mm 之 間 變 動 。 已 知 照 相 裝 置 可 以 將 無 窮 遠

處 的 物 體 透 過 透 鏡 成 像 於 感 光 元 件 上，若 鏡 頭 透 鏡 可 視 為 單 一 薄 透 鏡，且 透 鏡 的 焦

距 固 定 ， 則 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？

(A) 鏡 頭 透 鏡 為 凹 透 鏡

(B) 鏡 頭 透 鏡 的 焦 距 約 為 4 mm

(C) 鏡 頭 前 的 物 體 在 感 光 元 件 上 所 成 的 像 為 正 立 實 像

(D) 鏡 頭 前 的 物 體 ， 只 要 其 物 距 大 於 36 mm ， 都 可 以 清 楚 對 焦

(E) 當 物 距 為 4 m 時 ， 透 鏡 和 感 光 元 件 之 間 的 距 離 為 4 mm

24. 高 速 鐵 路 列 車 通 常 使 用 磁 剎 車 系 統。磁 剎 車 工 作 原 理 可 簡 述 如 下：將 磁 鐵 的 N 極

靠 近 一 塊 正 在 以 逆 時 鐘 方 向 旋 轉 的 圓 形 鋁 盤，使 磁 力 線 垂 直 射 入（ 以 ╳ 表 示 ）鋁

盤 內 ， 鋁 盤 隨 即 減 速 ， 如 圖 10 所 示 。 圖 中 磁 鐵 左 方 鋁 盤 的 甲 區 域 （ 虛 線 區 域 ）

朝 磁 鐵 方 向 運 動 ， 磁 鐵 右 方 鋁 盤 的 乙 區 域（ 虛 線 區 域 ）朝 離 開 磁 鐵 方 向 運 動 。 下

列 有 關 鋁 盤 磁 剎 車 的 敘 述 哪 些 正 確 ？

(A) 鋁 盤 甲 區 域 的 應電 流 會 產生 穿 出紙 面 的應 磁 場

(B) 鋁 盤 乙 區 域 的應 電流 會 產 生穿 出 紙面 的 應磁 場

(C) 磁 場 與 應 電 流 之 間 的 作 用 力，會 產 生 將 鋁 盤 減

速 旋 轉 的 淨 力 矩

(D) 應 電 流 在 鋁 盤 產 生 的 熱 能，是 將 鋁 盤 減 速 的 最

主 要 原 因

(E) 若 將 實 心 鋁 盤 換 成 布 滿 小 空 洞 的 鋁 盤 ， 則 磁 鐵

對 空 洞 鋁 盤 所 產 生 的 減 速 效 果 與 實 心 鋁 盤 相 同

第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占 2 0 分 ）

說明：本部分共有二大題，答案必須寫在「答案卷」上，並於題號欄標明大題號（一、

二）與子題號（ 1 、 2 、......），若因字跡潦草、未標示題號、標錯題號等原

因，致評閱人員無法清楚辨識，其後果由考生自行承擔。作答時不必抄題，

但必須寫出計算過程或理由，否則將酌予扣分。作答使用筆尖較粗之黑色墨

水的筆書寫，且不得使用鉛筆。每一子題配分標於題末。

圖 10

甲區域 乙區域

╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳

鋁盤轉軸 磁鐵

第 7 頁 109 年指考

共 7 頁 物 理 考 科

• 7 -

一. 兩 物 體 碰 撞 並 與 彈 簧 作 用 的 運 動 ：

1. 大 小 相 同 的 甲 、 乙 兩 個 均 勻 物 體 ， 質 量 分 別 為 3 m、 m。 甲 物 體 自 靜 止 沿 固 定

於 地 面 的 光 滑 曲 面 下 滑 後，與 靜 止 在 光 滑 水 平 地 面 上 的 乙 物 體 發 生 正 面 彈 性

碰 撞 ， 如 圖 11 所 示 。 若 甲 物 體 的 質 心 下 降 高 度 為 h ， 重 力 加 速 度 為 g ， 則 碰

撞 後 瞬 間 ， 甲 、 乙 兩 物 體 的 速 率 各 為 多 少 ？ （ 以 m 、 g 、 h 表 示 ） （ 4 分 ）

2. 承 第 1 小 題 ， 碰 撞 後 隔 一 段 時 間 ， 當 甲 、 乙 兩 物 體 相 距 r 時 ， 乙 物 體 恰 正 向 接

觸 前 方 一 處 於 自 然 長 度 、 力 常 數 為 k 、 右 端 固 定 於 牆 壁 之 理 想 彈 簧 （ 其 質 量

可 忽 略 不 計 ） ， 如 圖 12 所 示 。 乙 物 體 壓 縮 彈 簧 後 反 彈 ， 當 作 簡 諧 運 動 的 彈 簧

第 一 次 恢 復 至 原 自 然 長 度 時 ， 乙 物 體 恰 與 甲 物 體 發 生 第 二 次 碰 撞 。

（ a） 乙 物 體 剛 接 觸 彈 簧 時，甲、乙 兩 物 體 間 的 距 離 r 為 何 ？（ 以 m 、 g 、 h、 k

表 示 ）（ 3 分 ）

（ b）在 乙 物 體 與 甲 物 體 發 生 第 二 次 碰 撞 前，從 彈 簧 開 始 接 觸 乙 物 體 至 彈 簧 到

達 最 大 壓 縮 量 時 ， 彈 力 對 乙 物 體 所 作 的 功 與 最 大 壓 縮 量 之 值 各 為 何 ？

（ 以 m 、 g 、 h 、 k 表 示 ）（ 3 分 ）

二. 物 理 老 師 在 課 堂 介 紹 平 行 板 的 等 電 位 線 與 電 場，同 學 為 探 討 其 他 形 狀 電 極 等 電

位 線 與 電 場 的 分 布 情 形 ， 向 實 驗 室 借 用 到 3 個 圓 柱 形 金 屬 電 極 （ 圓 柱 直 徑 3

公 分 、 高 度 5 公 分 ）、 1 條 長 條 形 金 屬 電 極（ 長 、 寬 、 高 各 為 30 公 分 、 3 公 分 、

5 公 分 ）、 2 組 金 屬 探 針 、 1 台 直 流 電 源 供 應 器 （ 0~ 15 V ）、 數 條 導 線 、 數 張 方

格 紙 ， 欲 進 行 「 等 電 位 線 與 電 場 」 的 實 驗 。

1. 除 上 述 所 列，尚 需 要 哪 些 必 要 的 實 驗 器 材，才 能 完 成 等 電 位 線 與 電 場 的 實 驗 ？

（ 列 出 至 少 兩 項 器 材 名 稱 ） 。 （ 2 分 ）

2. 實 驗 器 材 架 設 完 畢 後 ， 寫 出 如 何 以 金 屬 探 針 量 測 得 到 等 電 位 線 ， 並 說 明 如 何

繪 出 電 力 線 的 方 法 。 （ 3 分 ）

3. 若 兩 圓 柱 形 金 屬 電 極 相 距 20 公 分 ， 左 邊 圓 柱 為 正 極 、 右 邊 圓 柱 為 負 極 （ 相 對

位 置 的 俯 視 圖 ， 如 圖 13 所 示 ）， 畫 出 兩 圓 柱 形 金 屬 電 極 四 周 的 等 電 位 線 與 電

力 線 的 分 布 情 形 （ 以 虛 線 代 表 等 電 位 線 ， 以 實 線 代 表 電 力 線 ） 。 （ 3 分 ）

4. 根 據 平 行 板電 極 與圓 柱電 極 的 實驗 ， 推 論並 畫出 一 個 圓柱 形 與 一條 長條 形 金 屬電

極 之 間 的 電力 線 分布 情形 （ 圓 柱形 與 長 條形 金屬 電 極 相距 20 公 分， 左邊 長 條 形金

屬 為 正 極、 右 邊圓 柱 形金 屬 為 負極 ， 相對 位 置的 俯 視 圖， 如 圖 14 所 示） 。 （ 2 分）

圖 11

h

甲

乙

3 cm

20 cm

3 cm

圖 13

30 cm 3 cm

20 cm

圖 14

r

甲 乙

圖 12

####### 1

109 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 的 非 選 擇 題 評 量 重 點 為 考 生 是 否 能 夠 清 楚 表 達 分 析 推 論 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，並 得 到 正 確 答 案 ，則 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 ， 則 可 獲 得 部 分 分 數 。 本 公 告 謹 提

供 滿 分 的 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 1 5 日 出 刊 的 《 選 才 電 子 報 》。

1 0 9 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 （ 4 分）

題目中的甲物體從光滑曲面下滑後，以 v甲 表示甲物體在光滑水平地面上，未與乙物體發

生一維正面彈性碰撞前的速度。根據力學能守恆定律可知

12

3 (3 )

2

mgh = m v甲

經計算後得 v甲 = 2 gh

以 v' 甲 、 v' 乙 分別表示甲、乙兩物體在光滑水平地面上，發生一維正面彈性碰撞後瞬間的

速度；m甲 、m乙 分別表示題目中甲、乙兩個物體的質量；v乙 為乙物體發生正面彈性碰撞

前的速度，此速度量值為零。

解 法 一

由動量守恆定律與力學能守恆定律可知

(3 m v) 甲 = (3 m v) ' 甲 +( m v) '乙

1 (3 ) 2 1 (3 ) ' 2 1 ( ) ' 2

2 2 2

m v甲 = m v 甲 + m v乙

經整理後得

1

' 2

2

v 甲 = gh、

3

' 2

2

v 乙= gh

因此發生碰撞後瞬間，甲、乙兩物體的速率分別為

####### 2

1

' 2

2

v 甲 = gh、

3

' 2

2

v 乙 = gh

解 法 二

由一維空間的彈性碰撞公式可知

2

'

m m m

v v v

m m m m

−

= +

+ +

甲 乙 乙 甲 甲 乙 甲 乙 甲 乙

2

'

m m m

v v v

m m m m

−

= +

+ +

甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙

代入題目給定的各參數值，經計算整理後得

3 1

' = 2

3 2

m m

v v gh

m m

−

=

+

甲 甲

2 3 3

' = 2

3 2

m

v v gh

m m

×

=

+

乙 甲

因此發生碰撞後瞬間，甲、乙兩物體的速率分別為

1

' 2

2

v 甲 = gh、

3

' 2

2

v 乙 = gh

解 法 三

由動量守恆定律可知

m v甲 甲 + m v乙 乙 = m v甲 '甲 +m v乙 '乙

根據兩物體的正面一維彈性碰撞性質可知，不論兩物體的質量為多少，兩物體碰撞前後

的相對速度量值相同，但方向相反，因此可得

v甲 − v 乙 = − ( ' v 甲 −v' 乙)

代入題目給定的各參數值，經計算整理後得

1

' 2

2

v 甲 = gh、

3

' 2

2

v 乙= gh

因此發生碰撞後瞬間，甲、乙兩物體的速率分別為

1

' 2

2

v 甲 = gh、

3

' 2

2

v 乙 = gh

####### 4

第 二 題

第 1 小題 （ 2 分）

第一項器材：

可以形成迴路，但不會因電阻過低造成短路的器材，例如：電場形成盤、裝有可導電

之水溶液的透明壓克力水槽、鹽水槽等。

第二項器材：

可量測電流、電壓的器材，例如：三用電表、伏特計、安培計、檢流計、數位多用電

表等器材。

第 2 小題 （ 3 分）

步驟 1 ：兩探針放入電場形成盤中，固定一根探針的位置，並移動另一根探針，找出檢

流計讀數為零的探針位置並記錄之。

步驟 2 ：繼續移動探針，找出其他檢流計讀數為零的數個探針位置並記錄之，接著將這

些位置點連起來，所獲得的連線即為一條等電位線。

步驟 3 ：改變固定探針的位置，並重複步驟 1 與步驟 2 ，找出多條不同電位的等電位線。

步驟 4 ：繪出垂直於等電位線的線，即為電力線，且電力線會由正電極指向負電極。

第 3 小題 （ 3 分）

參考圖案：

####### 5

第 4 小題（ 2 分）

參考圖案：