( ) 8.在波耳的氫原子模型中,假設E為電子繞原子核的力學能,K為電子的動能,L為電子的角動量,n為主量子數,h為普朗克常數,則下列的關係式何者正確?
參考解析
(1)力學能守恆可以得知,總能
而動能也可以得知
所以E=-K
根據波耳的量子化假設
所以答案(E)
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( ) 8.在波耳的氫原子模型中,假設E為電子繞原子核的力學能,K為電子的動能,L為電子的角動量,n為主量子數,h為普朗克常數,則下列的關係式何者正確?
參考解析
(1)力學能守恆可以得知,總能
而動能也可以得知
所以E=-K
根據波耳的量子化假設
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( )9.一細長磁鐵棒繫於棉線下端形成單擺,並於此擺的正下方放置一環形導線,如圖3所示,箭頭所示方向表示導線上電流的正方向。當時間t=0時,單擺由圖3的位置自靜止釋放而來回擺動,若此單擺的擺動可視為週期運動,其週期為T,下列何者最可能表示該導線上的電流i與時間t在單擺擺動一週期內的關係圖?
參考解析
磁棒N極接近線圈時,電流方向為正,為冷次定律。
磁棒N極遠離線圈時,電流方向為負,為冷次定律。
所以答案(E)
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( ) 7.如圖2所示,空氣中一球形水滴,紅、藍兩道平行的單色光分別從P、Q兩點入射,其入射角分別為θP、θQ,則下列相關敘述,何者正確? (A)θP<θQ,且兩色光均將在界面處同時發生反射與折射 (B)θP>θQ,且兩色光均將在界面處同時發生反射與折射 (C)θP<θQ,且僅紅光將在界面處同時發生反射與折射 (D)θP<θQ,且僅藍光將在界面處同時發生反射與折射 (E)θP>θQ,且僅紅光將在界面處同時發生反射與折射。
參考解析
(1)由圖可知θP<θQ。
(2)光由空氣射向水珠,不存在臨界角(全反射的現象),兩色光在界面處同時發生反射與折射。
可參考維基:全反射
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E5%85%A7%E5%8F%8D%E5%B0%84#%E8%87%A8%E7%95%8C%E8%A7%92
所以答案(A)
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( ) 6.某生以水波槽觀察水波的傳播,將厚玻璃板平置於水波槽底,形成淺水區與深水區,並以直線起波器產生直線波。以下各圖中,v與v′分別為深水區與淺水區的波速,箭頭所示為波傳播的方向。下列關於連續波前與波傳播方向的關係示意圖,何者正確?
參考解析
深水區到潛水區應滿足以下三個條件:
(1)水波頻率不變,而深水區波速大於淺水區,所以深水區的波長大於淺水區,因為波速=波長*頻率
(2)波速與波前是互為垂直
(3)界面處,波前與法線夾角深水區大於淺水區。
所以答案(D)
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( ) 4.空間中某區域的電力線分布如圖1,其電場方向如箭頭所示,下列敘述何者正確? (A)甲點的電場較乙點強 (B)甲點之電位低於乙點之電位 (C)若甲點沒有電荷存在,則可以有兩條電力線通過甲點 (D)帶電粒子在甲點所受之靜電力之方向即為甲點電場之方向 (E)在甲點附近以平行電力線的方向移動帶電粒子時,電場所施之靜電力不會對該粒子作功。
參考解析
(A)甲處電力線密度大於乙,所以甲處電場比乙強。
(B)電力線由高電位指向低電位,因此甲處電位高於乙。
(C)甲處有無電荷,電力線也不能相交。
(D)甲處電荷若為正電荷,受靜電力方向與甲處電場同方向;若為負電荷,受靜電力方向與甲處電場方向相反。
(E)電荷受力與電荷的位移夾角不為90°,所以靜電力對帶電質點會作功。
所以答案(A)
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( ) 5.有一質量可忽略的理想彈簧一端固定,另一端繫有一質點,在光滑水平面上作一維簡諧運動,則在一個週期內,彈性位能U隨時間t的變化圖最可能為下列何者?
參考解析
質點作簡諧運動時,彈簧形變時的位置可表示為
彈力位能就可經由計算得出
所以答案(D)
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( ) 3.已知在某一溫度下,同種氣體分子的運動速率有大有小。今將同為5莫耳及100℃的氦氣及氮氣注入同一密閉隔熱的真空鋼瓶內,鋼瓶上裝設有一速度選擇閥,當此閥門開啟時可以使到達該閥門而速率高於400公尺/秒的鋼瓶內任何種類氣體分子單向通過此閥門,而脫離鋼瓶。待氦氣與氮氣達到熱平衡後開啟此速度選擇閥一段時間,然後關閉。當存留於鋼瓶內的氦氣與氮氣再次達到熱平衡後,則下列關於鋼瓶中氦氣與氮氣的敘述,何者正確?(氦氣分子量為4,氮氣分子量為28) (A)氦氣的溫度較氮氣高 (B)氮氣的溫度較氦氣高 (C)氮氣的分壓較氦氣高 (D)氦氣的分壓較氮氣高 (E)兩種氣體的分子數目相等。
參考解析
(1)熱平衡時,氦氣與氮氣分子的平均動能相等,此時氦氣分子的方均根速率大於氮氣分子。
(2)氦氣分子離開鋼瓶的數量大於氮氣,所以留在鋼瓶內的氦氣分子較少。
(3)再次達成熱平衡時,氦氣與氮氣的溫度相等,由於氦氣分子數量較少,所以鋼瓶內氦氣的分壓小於氮氣。
所以答案(C)
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( ) 1.在吉他空腔的圓孔前以管笛吹奏某特定頻率的聲音,即使不彈奏吉他,吉他也可能會發出聲音並看到弦在振動,這主要是下列何種物理現象造成的? (A)回聲 (B)繞射 (C)反射 (D)折射 (E)共鳴。
參考解析
共鳴:管笛使吉他空腔內的空氣振動,進而使弦振動,這種現象稱為共鳴。
參考維基:共鳴
回聲:聲音的打到物體,而聲波經由反射聽到聲音,稱為回聲
繞射: 是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象
參考維基:繞射
反射:波傳播時,經由碰撞而反彈而回傳波的現象
參考維基:反射
折射:波經由不同物體間產生波長的改變而偏折的現象
參考維基:反射
所以答案(D)
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二、如圖12所示,一垂直架設且固定於地面的圓環,內側有一用絕緣材料製成的光滑軌道,軌道半徑為R,圓心為O。設重力加速度為g,若將質量為M及帶正電荷電量為Q的小球(視為質點),從P點(高度為R)以初速度V沿軌道向下射出,試回答下列各問題:
1. 小球之初速度V至少需為多少,方能作完整的圓周運動?(3分)
2. 若於此圓形軌道區域內施加與地面垂直向下之均勻電場E,則小球之初速度V至少需為多少,方能作完整的圓周運動?(4分)
3. 將第2小題的電場改為垂直射出紙面之均勻磁場B,並於P點以初速度V0射出小球,則小球到達圓環底部的過程中,磁場對小球所作的功為若干?為什麽?(3分)
參考解析
第一小題
第二小題
方法一
方法二
第三小題
磁場對小球所作的功為零。 因為施加射出紙面方向之磁場 B 時,小球所受磁力 F =Qv B ,雖然各點的速度不同,但 受力方向永遠為離心方向,與小球運動方向垂直故不作功。
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一、要驗證牛頓第二運動定律,可利用如圖11所示之水平桌面上的滑車裝置。設滑車本身的質量為M,每一帶有掛勾的槽碼(砝碼)質量均為m,重力加速度為g,而細繩質量可以忽略不計,細繩與定滑輪間、滑車與桌面間的摩擦力經特別處理而均可忽略。滑車移動過程中,滑車與滑車上的槽碼之間無相對運動。實驗時滑車的加速度可利用打點計時器來測量。
1. 當滑車上靜置5個槽碼而細繩下端懸掛1個槽碼時(如圖11),求滑車的加速度。(3分)
2. 某生欲驗證「受力不變下,物體的加速度與其質量成反比」。在實驗過程中該生讓繩下端只懸掛1個槽碼不變,而僅變動滑車上槽碼的個數,每次從滑車上移開1個槽碼,使系統總質量分別為Mt = M + 6m、M + 5m、M + 4m、M + 3m、M + 2m、M + m,測得對應的加速度a。其數據如表一所示:
表一
請利用表一中的數據在答案卷作圖區畫出適當的圖線,並簡要說明所作之圖線可以明確驗證物體的加速度a與質量Mt成反比。(5分)
3. 利用圖11的裝置欲進行實驗以驗證「在質量不變下,物體所受的作用力F與其加速度a成正比」,其主要步驟如下,試完成空格內的內容。(2分)
(A) 測量不同作用力F與其對應的加速度a。
(B) 作F對a的數據圖線,圖線應為通過原點的直線。
參考解析
第一題
方法一
方法二
第二小題
方法一
方法二
方法三
第三小題
將滑車上的槽碼一次一個的移至滑輪細繩下端懸掛著,使系統總質量始終維持定值(M+6m), 使滑車上的槽碼依次減少(分別為 4m、3m、2m、1m、0m) ,而對應作用力 F 依次增大(分別為 2mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg)。
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二、 日常生活中常利用斜面使重物自高處滑落地面。今有質量為m的物體自傾斜角為q 的固定斜面,以初速v0沿斜面下滑L的距離到達水平地面後,又繼續滑行d的距離後停止下來,如圖所示。假設物體可平順的由斜面滑入水平地面,且已知物體與斜面間及物體與水平地面間的動摩擦係數皆為m,重力加速度為g,試回答下列問題(答案以m、g、L、v0、q、m 表示)。
1. 當物體沿斜面下滑距離L至斜面底部時,摩擦力對物體所作的功為何?(3分)
2. 物體在水平地面滑行的距離d為何?(3分)
3. 物體抵達水平地面開始滑行到停止下來所花的時間為何?(4分)
參考解析
第一題.
第二題
方法一
方法二
方法三
第三題
方法一
方法二
方法三
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一、1. 某生欲以一雙狹縫來測量未知波長的雷射光,已知兩狹縫的間距為d。
(a) 試說明實驗器材的安排:須在答案卷作圖區以示意圖顯示雙狹縫、雷射及屏幕的安排,並標示各相關的物理量。(4分)
(b) 說明如何求出雷射光的波長,並指出需量測的物理量。(3分)
2. 在求出該雷射光的波長後,若僅將雙狹縫換成單狹縫,其他裝置及各器材的位置均保持不變,說明如何求出此一單狹縫的縫寬a。(3分)
參考解答
1.
(a)
(b)
雙狹縫干涉兩相鄰暗紋(或兩相鄰亮紋)之間距 L λ/d = ∆y 所以 λ = ∆ yd/L
2.
方法一
方法二
方法三
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68. 林同學在實驗室進行界面活性劑實驗,其步驟如下:
步驟1:取紅色油性染料1.0 mL加入一裝有20.0 mL石油醚的燒杯中形成紅色溶液甲。
步驟2:取溶液甲2.0 mL加入試管後,再加入2.0 mL的蒸餾水,套上塑膠蓋,搖晃試管後,靜置三分鐘,觀察並記錄試管內溶液混合後的狀況。
步驟3:取肥皂水3.0 mL加入步驟2的試管中,套上塑膠蓋,搖晃試管後,靜置三分鐘,觀察並記錄試管內溶液混合後的狀況。
步驟4:取飽和氯化鎂溶液3.0 mL加入步驟3的試管中,套上塑膠蓋,搖晃試管後,靜置三分鐘,觀察並記錄試管內溶液混合後的狀況。
下列針對此實驗過程的敘述,哪些正確?(應選3項)
(A)步驟2中,試管內分成兩層,界面清楚,紅色在上層而下層無色
(B)步驟2中,試管內分成兩層,界面清楚,水在上層而下層為石油醚
(C)步驟3中,試管內分成兩層,界面清楚,紅色在下層而上層無色
(D)步驟3中,試管內上下層界面不清楚,整支試管呈淡紅色
(E)步驟4中,試管內分成兩層,紅色在上層而下層無色
參考解析
(A)(B)染料溶於上層石油醚,水在下層
(C)(D) 有肥皂使上下層混和為同一相
(E)有 Mg ,故肥皂喪失清潔效果 。
所以答案(A)(D)(E)
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67. 草甘膦分子中含有下列哪些官能基?(應選2項)
(A)羥基 (B)羧基 (C)胺基 (D)醯胺基 (E)酯基
參考解析
所以答案(B)(C)
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66-67為題組
為了避免農田長滿的雜草與農作物競爭養分,農家常以主要成分為草甘膦的除草劑去除雜草。草甘膦的分子結構如圖24所示。
66. 下列選項中,哪一個物質的組成元素與草甘膦分子中的組成元素種類相同?
(A)胺基酸 (B)葡萄糖 (C)核苷酸 (D)脂肪酸 (E)蔗糖
參考解析
找含C 、 H 、 O 、 N 、 P ,核苷酸由五碳糖 (C 、 H 、 O) 、含氮鹼基 (C 、 H 、 O 、 N) 、磷酸 (H 、 O 、 P) 脫水化合而成,元素組成相同 。
所以答案(C)
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(A)胺基酸 (B)葡萄糖 (C)核苷酸 (D)脂肪酸 (E)蔗糖
65. 下列8類有機化合物:烷、烯、醇、醛、酮、酯、羧酸、醯胺,其最簡單成員之分子式含有兩個碳原子者,共有幾類?
(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 6
參考解析
最簡單分子式
烷:CH4 ;
烯 :C2H4 ;
醇 CH3OH;
醛 :HCHO;
酮 :CH3COCH3 ;
酯 :HCOOCH3 ;
羧酸 :HCOOH
醯胺 :HCONH2 ;
符合者有烯和酯。
所以答案(D)
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64. 有關 和 路易斯結構的敘述,下列何者正確?
(A)都只具有單鍵 (B) 不滿足八隅體規則
(C)中心原子都具有孤對電子 (D)二者的孤對電子數不同
(E)二者的總電子數相同
參考解析
(A)有雙鍵
(B)滿足八隅體規則
(C)中心無孤電子對
(D)l型p型 皆為 8個孤對電子對
(E)皆為 32 個電子
所以答案(E)
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63. 桌上有三瓶溶液,但沒有標籤可以識別。老師告知這三瓶分別是氯化鈉、硫酸鉀與硝酸銨溶液,濃度均為1.0M。試問使用濃度1.0 M的下列哪一種試劑,可以用來區別此三瓶溶液?
(A)氫氧化鈉溶液 (B)硝酸銀溶液 (C)硫酸溶液
(D)氫氧化鋇溶液 (E)碳酸氫鈉溶液
參考解析
2NaCl+ Ba(OH)2→ BaCl 2 +2NaOH 因為離子交換,無明顯變化
K2SO 4 +Ba(OH)2→ BaSO4 +2KOH 產生 BaSO4 白色沉澱
NH4 +OH→ NH3 +H2O 有 NH3 臭味氣體。
所以答案(D)
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62. 海洋面積占地球表面的70%,剖面如圖23所示,所形成的生態系受深度L, M & N及離岸遠近X, Y & Z左右,並且各具特色。下列有關各種海洋生態特性之敘述,哪些正確?(應選2項)
(A)X區會曝露在空氣中,附著性生物不能生存
(B)Y區陽光充足,初級生產力高,易形成漁場
(C)Z區底部黑暗沒有生物存在
(D)L層的Z區陽光充足,初級生產力高於Y區
(E)M及N層的水體中,其能量主要由L層提供
參考解析
(A)可以有生物生存例如藤壺
(B)對
(C)Z區底部黑暗有生物存在
(D)Y區生產力也極高,EX:大陸棚是好的漁場 。
(E)對
所以答案(B)(E)
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