110指考物理第6題鋼索張力爭議回覆

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110 指考物理考科試題或答案之反映意見回覆
題號:6
題目:
6. 圖1為起重機示意圖,起重機臂 PO 和 水 平 線 的 夾 角 為 60o, 且 可 繞 O點 自 由 轉
動,其 質 量 為 200 kg 且 分 布 均 勻,鋼 索 PS 段
和水平線的夾角為 30o,PSO 位 於 垂 直 面。起
重機臂右端懸掛一質量為
160 kg
的 重 物,若 此
時處於平衡狀態,且整條鋼索質量可忽略不
計,則 鋼 索 上 的 張 力 是 多 少 牛 頓 ?( 取 重 力 加
速度
2
= 10 m/sg
)
(A) 1600 (B) 2600 (C) 3200
(D) 3600 (E) 5200
意見內容:
1. 由題目可知,重物應該是由鋼索懸掛。題目問「鋼索上的張力大小」,並未明確指出是鋼
索PS 段,因此也可能是懸掛重物段,故選項(A) 1600 應該也可以是正確答案。
2. 張力應該處處相同,若鋼索張力為 2600 N,右端重物無法達成靜力平衡。因此若考慮右
端重物的靜力平衡,應該為 1600 N,建議此題答案應為選項(A) 1600 或選項(B) 2600 皆
可。
意見回覆:
1. 原題目中僅提及鋼索 PS 段,懸掛重物的部分並無說明,因此計算鋼索張力時,應是指
PS 段的張力。
2. 此題目為實際起重機簡化後的示意圖,事實上,鋼索 PS 段的張力與懸掛重物那端的繩
張力並非完全相同。
P
60o
30o
160 kg
S O
2
題號:12
題目:
12. 某一 LED 燈組,其光強度對波長的關係如圖 6所 示 , 黃 - 紅 光 範 圍 的 光 強 度 比
藍光範圍的光強度大很多。某生以此光源照射某一金屬,進行光電效應實驗,發
現皆可產生光電子,如圖 7所 示 。 設 可 變 直 流 電 源 的 電 位 為
V
(集電極電位相對
於發射極電位)、量測到的光電流為
I
,則下列何者為該實驗所測得的
IV
關係
圖?
(A) (B) (C) (D) (E)
意見內容:
1. 現實狀況中,黃-紅光幾乎不會產生光電效應,此題目與事實不符,無法以實驗驗證,
違背科學實驗之精神。
2. 「皆可產生光電效應」可能造成解讀上的誤解。解讀一:所有光皆可產生光電子;解讀
二:LED 有藍光、紅-黃光兩種燈泡,雖皆可產生光電子,但紅-黃光燈泡產生光電子
極少;解讀三:「皆」為贅字,認定紅-黃光幾乎不會產生光電效應。
3. 飽和電流應該要出現在 V > 0 的地方。光電子的動能並非都是最大動能,光電子動能應
該符合費米-狄拉克分布,動能大的占少數,動能小的占多數,因此反向電壓一增加,
電流應該明顯下降,故在 V = 0 附近有明顯的斜率。但因選項(A)的曲線微分後可以得到
近似題目中強度對波長的關係圖,且有一些水平線段,代表可能有誤解所有光電子都是
最大動能,事實上,就算單頻光也不太會有水平線段出現。另外,動能分布超出高中範
圍,且兩段連續光譜的 I
-V
圖不易肉眼判斷。
4. 一般講的光強度是指「單位時間單位面積的光子數」,此處卻用%,意義不明。
5. 根據密立根光電實驗原圖,I
-
V圖符合指數函數。
6. 綜合上述幾點考量,此題建議送分。若要選出一個答案,此題答案為選項(D)較適合,因
V = 0 附近有較明顯的斜率。
I
V
0
I
V
0
I
V
0
I
V
0
I
V
0
3
意見回覆:
1. 解題時應根據題目中敘述的條件作答。此題使用的金屬已明確說明在該光源(意指藍光
和黃-紅光)照射下皆可產生光電子,不致於產生誤解。
2. 飽和電流並非課綱範圍,亦非本題測驗重點。
3. 此題不必計算有多少光電子,因此強度為相對值即可判斷,且題目中也有敘述「黃-紅
光範圍的光強度比藍光範圍的光強度大很多」。
4. 此題並非單頻光,無需詳細計算,僅需考慮「最大動能較大的光電子是由藍光部分產生
的,且黃-紅光部分產生的光電子數量較多」。
5. 不同頻率光源照射下,金屬表面釋放出不同動能的光電子(光子能量減功函數),反向電
壓漸減能到達集電極的電子數漸增,數目(相當電流 I)與光源強度成正比,故 I
-
V之
分布關係圖僅選項(A)為可能。
6. 綜合上述考量,選項(A)為最適當的 I
-
V關係示意圖。
4
題號:15
題目:
15. 當地震表面波在稍後到達某地區時,假設固定於地面的物體僅作水平方向的簡諧
運 動 , 其 振 幅 為 0.20 cm, 週 期 為 0.40 s,最大加速度量值為
2
m/sa
。若固 定 於 地
面的水平書架上的書本不會因地震而滑動,則書本與書架板間的靜摩擦係數不能
小 於
。以下各組
(),a
數值,何者正確?(取重力加速度
2
= 10 m/sg
)
(A) (0.25, 0.050) (B) (0.50, 0.050) (C) (0.50, 0.10)
(D) (1.0, 0.10) (E) (1.5, 0.15)
意見內容:
1. 由題意可知取兩位有效數字,經計算加速度 a約為 0.49,靜摩擦係數
約為 0.049。
2. 選項中的 a皆不是 0.49。
3. 靜摩擦係數
不能小於 0.049 即可,但選項中的
皆大於 0.049,每一個都符合不會滑動
的條件。
4. 建議此題送分。
意見回覆:
1. 根據單選題的作答說明:「每題有 5個選項,其中只有一個是正確或最適當的選項」。此
題加速度 a約為 0.49、靜摩擦係數
約為 0.049,最接近選項(B)數值。
2. 要滿足題目中所述不會滑動的條件,靜摩擦係數
不能小於某數值,因此
最小值即為
所求。
3. 根據上述考量,選項(B)為最適合答案
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