106指考物理非選擇題參考答案

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106
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的評量重點為考生是否能夠清楚表達推理過程,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,且得到正確答案方可得到滿分若考生的觀念正確也用對相關公式
計算錯誤可獲得部分分數本公告謹提供各大題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 815 日出刊的《選才電子報》
106 學年度指定科目考試物理考科非各大題的參考答案說明如下:
第一題
1小題a
1小題b
雙狹縫干涉兩相鄰暗紋(或兩相鄰亮紋)之間距
L
yd
λ
∆=
,故
dy
L
λ
⋅∆
=
2小題
方法一:
單狹縫繞射兩相鄰非中央亮帶暗紋之間距
L
ya
λ
∆=
,故
L
ay
λ
=
雙狹縫
屏幕
d
y
L
雷射光束
2
方法二:
單狹縫繞射中央亮帶的寬度
22
L
Wy
a
λ
=∆=
,故
2L
aW
λ
=
方法三:
利用雙狹縫干涉的暗紋間距
與繞射中央亮帶的寬度
W
比較,設比值為
n
,則
2/ 2
/
W La d
nyLd a
λ
λ
= = =
,故
2dy
aW
=
第二題
1小題
正向力
cosN mg
θ
=
,故摩擦力
cos
f N mg
mm θ
= =
。摩擦力對物體所作的功為
cosW f S mgL
=⋅=
2小題
方法一:
利用能量守恆,
2
0
1
sin cos
2
mgL mv mgL mgd
θ m θm
+= +
,可解得
2
02 (sin cos )
2
v gL
dg
θm θ
m
+−
=
方法二:
先求出物體滑至斜面底部速度
v
,速度求法有以下兩種。
1.
利用運動學求出物體滑至斜面底部速度
v
物體在斜面上的加速度可由牛頓第二
運動定律
sin cosmg mg ma
θ
−=
求得
sin cosag g
θ
=
,由
22
0
2v v aL= +
2
0
2v v gL(sin cos )
θm θ
=+−
3
2.
利用能量守恆求出物體滑至斜面底部速度
v
22
0
11
sin cos
22
mv mgL mgL mv
θm θ
+− =
,可得
2
0
2 (sin cos )v v gL
θm θ
=+−
所以
22
0
2 (sin cos )
22
v v gL
dag
θm θ
m
+−
= =
。此 外,
d
亦可由能量守恆
2
1
2mv mgd
m
=
22
0
2
22
v v gL(sin cos )
dgg
θm θ
mm
+−
= =
方法三:
先求出第 3小題物體抵達水平地面開始滑行到停止下來所花的時間
2
0
2 (sin cos )v gL
tg
θm θ
m
+−
=
及物體滑至斜面底部速度
2
02 (sin cos )v v gL
θm θ
=+−
,速度求法有兩種。
1.
利用運動學求出物體滑至斜面底部速度
v
物體在斜面上的加速度可由牛頓第二
運動定律
sin cos
mg mg ma
θ
−=
求得
sin cos
ag g
θ
=
,由
22
0
2v v aL= +
2
0
2
v v gL(sin cos )
θm θ
=+−
2.
利用能量守恆求出物體滑至斜面底部速度
v
22
0
11
sin cos
22
mv mgL mgL mv
θm θ
+− =
,可得
2
0
2 (sin cos )v v gL
θm θ
=+−
由速度
v
及時間
t
,可得
2
0
2 (sin cos )
1
22
v gL
d vt g
θm θ
m
+−
= =
此外,由
mg ma
m
=
可得水平滑行時摩擦力引起之等減速度
ag
m
=
,亦可得
2
20
1 2 (sin cos )
22
v gL
d at g
θm θ
m
+−
= =
4
3小題
方法一:
不求出物體滑至斜面底部速度
mg ma
m
=
可得等減速度
ag
m
=
。由
2
1
2
d at=
可得
2
0
2 (sin cos )
2v gL
d
tag
θm θ
m
+−
= =
方法二:
利用能量守恆求出物體滑至斜面底部速度
v
22
0
11
sin cos
22
mv mgL mgL mv
θm θ
+− =
,可得
2
0
2 (sin cos )
v v gL
θm θ
=+−
再由水平地面滑行時之等減速度
ag
m
=
可得
2
0
2 (sin cos )
v gL
v
tag
θm θ
m
+−
= =
方法三:
利用運動學求出物體滑至斜面底部速度
v
物體在斜面上的加速度可由牛頓第二
運動定律
sin cosmg mg ma
θ
−=
求得
sin cosag g
θ
=
假設在斜面上滑行
時間為
t
則滑至斜面底部速度
0( sin cos )vv g g t
θ
=+−
在斜面上滑行距離為
[]
00
2 ( sin cos )
22
vv t
L t v tg g
θ
+
==+−
,可解得
2
00
2 ( sin cos )
sin cos
v v Lg g
tgg
θ
θ
−+ +
=
,故滑至斜面底部速度
2
00
( sin cos ) = 2 (sin cos )v v g g t v gL
θ θ
=+− +
,再由水平地面滑行時之等
減速度
ag
m
=
,可得
2
02 (sin cos )v gL
v
tag
θm θ
m
+−
= =
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