所屬科目:教甄◆物理科專業
4. 考慮一體積為 V 的正立方體密閉容器,容器內裝有單原子理想氣體,氣體每一分子的質量均為 m,且容器內的分子總數為 N。根據氣體動力論的假設,試推導出容器內氣體壓力 P,與氣體分子速率平方的平均值之關係式。(6 分)
5. 物體自高處落下時,除了受到重力之外,還有空氣阻力 F, 此阻力與物體的下墜速度 v 成正比,即 F=-kv(k>0)。 小澄同學觀測一質量 0.3 kg 的小物體自高處落下,其速度 v 與時間 t 的關係如圖,已知重力加速度 g=10 m/s2。在時間 t=0.6 s 的瞬間,空氣阻力對小物體作功的瞬時功率約為若干?(6 分)
7. 長度 L、質量為 M 的張緊弦線兩端固定,小鳶撥動此弦線使其振動形成駐波,在振動停止之前,小鳶始終可以看到如圖所示的弦線,在兩最大 位移間振動的視覺暫留影像。若小鳶的視覺暫留時間為 Δt,則此弦線兩端的最小張力應為若干?(6 分)
10. X 射線管中電子的加速電壓為 410 V 時,加速後電子的物質波波長為 λ,而所放射出的 X 射線最短波長為 λ′,則之值約為若干?(答案取 2 位有效數字。已知電子的質量為kg,電子的電量為 C,真空中的光速為 3.0×108 m/s,普朗克常數為 J.s)(6 分)
11. 某行星繞太陽的橢圓軌道示意圖如圖所示,行星在近日點時與太陽的距離為 r1,在遠日點時與太陽的距離為 r2,則該行星在近日點時轉彎的曲率半徑為何?(8 分)
12. 由七段導線組成的一橫置日字型電路,每段長度均為 、電阻均為 R;電路以等速度 v 由磁場為零的空間進入一範圍甚廣之均勻磁場中,磁場方向垂直進入紙面,且其量值為 B,如下圖所示。若最右邊導線進入磁場瞬間定為時間 t =0,試畫出導線 ab 間的電流 I(由 a 向 b 為正)隨時間 t 的變化關係圖,並須標註 I 軸和 t 軸的刻度。(8 分)
13. 在「等位線與電場」實驗中,使用到的實驗器材有碳質板、直流電源、檢流計、金屬探針等,如下圖所示。在測量等電位線時,須將上述器材以導線連接。試畫出兩種測量等電位線的連接器材方式,且標示各器材位置的示意圖,並針對此兩種連接方式簡要說明如何畫出其中一條等電位線。(8 分)
14. 下圖所示為一種打樁機的簡化模型,它可藉由鐵塊從靜止開始自由下落,將鐵樁打入堅硬的岩層中,其中質量 m1的鐵塊最初高度為 h1,而質量 m2的鐵樁露出 在地面上的高度由 h2減少為 h3。已知鐵塊與鐵樁碰撞 後瞬間合而為一,若鐵樁在岩層中所受的阻力量值固定不變,重力加速度為 g,則鐵樁在岩層中移動的時間為何?(8 分)