108年 - 108 大學入學考試中心_指定科目考試：物理#83600

1. 原子核 由質子與中子組成，試問原子核的 直 徑 大小最可能落在下列尺標圖的哪 個區間？(A) (B)(C)(D)(E)

4. 在 圖 1 所 示 的「 水 波 槽 實 驗 」裝 置 中，下列關於 其 分 項裝置的敘述，何者正確？ (A) 長方形木條起波器的目的 是 要 產生圓形波 (B) 可變電阻 是用來 改變電流，以調整光照的 強 度 (C) 白紙上顯示的相鄰兩 亮紋間距恰等於水波的 波長 (D) 水波槽的四周需用海綿條圍住，以避免水 波 頻率改變 (E) 水波的波谷 在 強 光 通 過 時，會 有 類似凹透鏡 的效果，在白紙上顯現出暗紋

6. 一細繩上出現沿水平方向行進的週期性橫波，以致繩上各點均作簡諧振動，在 某時刻其中一段的波形如圖 2 所示， x與 y 分別代表繩上各點（簡稱質點）的水平位置 坐標與垂直位置坐標，已知此時質點 P 的 速 度方向 為 垂直向下，高度低於其平衡位置。 當波繼續行進，質點 P 位於最低點 時，下列 敘述何者正確？ (A) 質 點 a 的 y < 0 (B) 質 點 a 的 y = 0 (C) 質 點 b 的 y < 0 (D) 質 點 b 的 y = 0 (E) 質 點 a 到達最高點

8. 甲、乙、丙三條導線的長度、截面積及在相同外加電壓下的電流如表 1 所示。 假設各導線的溫度相同，且都遵守歐姆定律，則依表 1 判斷，在該溫度下，此 三條導線材料的電阻率大小順序為何？ (A) 甲 >乙 >丙 (B) 乙 >甲 >丙 (C) 丙 >乙 >甲 (D) 甲 >丙 >乙 (E) 丙 >甲 >乙

9. 如 圖 3 所示，在 yz 平面的環形金屬線圈以坐標系原點 O 為中心， xy 平面為水 平面，地球磁場指向 + y 方向。位於原點 O 處的小磁針，可 繞 z 軸 在 xy 平面自由轉動，當環形線圈中的電流為 2.0 安 培時，磁針與 +x 軸的夾角為 37°。若要使磁針與 +x 軸的夾 角變為 45°，則環形線圈中的電流應調整為多少安培？ (A) 1.0 (B) 1.5 (C) 2.0 (D) 2.7 (E) 3.5

12.手 機 的 無 線 充 電 是 近 年 來 發 展 出 來 的 新 科 技，它 使 用 到 的 物 理 原 理 是 電 磁 感 應。 假設一手機內有邊長為 0.050 m、匝 數 為 1000 匝的正方形線圈， 今將此 正 方 形線圈置於 垂直於線圈面且 隨時間變動的均勻磁 場 B 中 ， 如 圖 4 所示。 當 磁 場 B 的時變 率 時 ， 則 正 方 形線圈兩端 間 的 應 電動勢為下列何者？ (A) 25 mV (B) 250mV (C) 2.5 V (D) 25 V (E) 250 V 

14. 假設一太空船連同太陽帆的總質量為 1.0× 10³ kg  ，其太陽帆面積為  1.0× 10⁶m² ，帆上單位面積接受太陽來的光子功率為 1.5 ×10³ W/m ²。若太陽帆 能夠將光子完全反射，則此太空船因為光子照射造成的最大加速度量 值最接近下列何者 ？ 取真空中光速 c =  3.0× 10⁸ m/s 。 (A)  (B) (C) (D) (E)

17. 如 圖 5 所示， 一個被固定在 鉛直面上 ， 半徑為 r 的 圓形光滑軌道 玩 具 ， 將 質 量 分別為 m 與 2m 的甲與乙 兩 質 點，靜 置 於 光 滑 圓 形軌道內緣，甲離水平地面的高度為 r，而乙位 於軌道最低點。當甲自靜止開始沿著軌道下滑 後，與乙發生 正 面 彈性碰撞。碰撞後乙 沿軌道 可爬升的最大鉛直高度為 下 列 何 者 ？ (A) r (B) 2/3r (C) 1/2r(D) 4/9r (E) 1/3r

18. 如 圖 6 所示， 一質量為 m 的小物體靜止在傾角為 60 度、長度為 L且固定不動 之斜面的最低點 P。現 對 此 物體施加 量 值 不變、方向始終沿斜面方向向上的力 F ，使物體沿斜面運動到達斜面長度 L / 2的 Q 點，在 Q 點時立即撤去外力 F 。若要使物體能夠到達斜面最高 點 R，則 外 力 F 的 量 值 至 少 需為多少 ？ 設 物體與斜面之 動 摩擦係數為 µ 、重力加速度為 g 。 (A) (B)  (C)  (D) (E)

23. 甲生在整理實驗器材時，發現有雙狹縫片與單狹縫片共 5 片，其規格標籤都脫落了， 導致無法從外觀分辨規格。於是他將這 5 片狹縫片編號為 S1~S5，接著利用同一單 色雷射光源做干涉與繞射實驗來比較狹縫片之間的關係。實驗時光屏與狹縫間的距 離保持固定，並僅依序更換 5 片狹縫片，觀看光屏上的干涉或繞射圖像，其示意如 圖 8 所示，並在光屏上定出 Pi、 Qi 兩點（ i =1~5），且數出 Pi、 Qi 之間的暗紋數目 n（包含 Pi、 Qi 兩處之暗紋），量測結果如表 2 所示。下列關於甲生實驗的敘述， 哪些正確？(A) S1 為雙狹縫片； S2 為單狹縫片 (B) S3 的相鄰縫距是 S1 相鄰縫距的 2 倍 (C) S5 的縫寬是 S4 縫寬的 4 倍 (D) 如 果 僅 將光屏和狹縫片的距離變成原來的兩倍，則 S3 的 n會變成 28 (E) 如 果 僅 將 光 屏 和 狹 縫 片 的 距 離 變 成 原 來 的 兩 倍，則 S5 的 P Q5 5 會變成 24 mm

1. 傳統鑷子 ： 用兩邊長各為 L、末端重合成 V字形的鑷子，去夾半 徑 為 R、質量 為 m 的玻璃小球。夾小球時，鑷子在鉛垂面 上，若 每邊對小球 施力量值為 F ，恰 可將小球夾起，鑷子 與小球的接觸點，如圖 10所 示。試畫出 小 球 所受各外力的 力 圖（ 需標示各外力的名稱 ），並計算 出鑷子與小球之間 的靜摩擦係數 µ 至少為若干 ？ 設重力加速度為 g。

2. 光學鑷子 ： （ 應用高度聚焦的雷射光束來控制微小 物 體 ） 當雷射 光 穿透折射率比周圍介質還大的球 形 微 粒（ 以 下簡稱為微粒）時，雷射光束會折 射偏向， 代 表 光 束 中 光子的動量 發生了 變化， 由牛頓第三運動定律 可知， 光子可施力於微粒 上 。 當微粒 的大小遠大於雷射 光 的波長 時，可用幾何光學來解釋光學鑷子 的原理。如圖 11所示， 若 僅 考慮通過 會 聚透鏡後 的 雷射光束 中，行進 方 向 交 會 於微粒 球 心 O下 方 的 B點 之 編 號 1、2兩 條 光 線，它們射入微粒後會發生 偏折，再由 微 粒 的上方射出 時，則 因光線被折射， 光 子 會施於微粒 一個作 用 方 向 向 下 的 合 力  ， 而 將微粒 向下推移。編號 1、 2兩條光線 射入微粒前 後 ， 光子的動量 分別為 與 ，與。 如 圖 12所示，若改變兩條光線的入射方向使 行 進 方向交會點在 微 粒 球 心 O上 方 的 C點，試 參考圖 11的動量表示方式，僅需考慮光的折射，畫出雷 射 光 的光子路徑、雷射光 的光子在射入微粒前後的動量 與、 與並標示出動量變化 、 、 以 及 微 粒 受光子合力 作 用 的方向。