112分科測驗物理非選擇題評分原則

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112
物理
112學年度分科測驗物理考科的非選擇題共有 4 202123
26 20 2分、21 題為 4分、23 題為 6分、26 題為 8 20
分。
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。考生表述的概念內容正確,解題所用的相關
滿
公式,但計算錯誤,可獲得部分分數。本公告謹提供各題滿分參考答案供各
界參考,詳細評分原則說明與部分學生作答情形,請參見本中心將於 815
日出刊的第 338
112學年度分科測驗物理考科非選擇題各題的滿分參考答案與評分原則
20
一、 滿分參考答案:
二、 評分原則:
寫出如滿分參考答案所列之一 滿 分。
21
一、 滿分參考答案:
1. 光子動量 p與其對應波長 λ的關係式為 p
= h
λ(式 1
2. 光的波長 λ、波速 c與頻率 f關係式為 λ = c/f(式 2
3. 將(式 2)代入(式 1,求得 p
= h
λ = h
c/f = hf
c = E
c
2
二、 評分原則:
寫出p
= h
λ(式 1)與λ = c/f(式 2,並將(式 2)代入(式 1)求得p
= h
λ = h
c/f = hf
c = E
c
即得該題滿分。
23
一、滿分參考答案:
因一大氣壓 76 公分水銀柱高,水銀無法隨試管上升至 80 公分,只會
停在h = 76,故水銀的位能變化來自管內升高的 6公分水銀柱,如下圖所示。
1. 末狀態的位能為U = 13.6×5×76
1000 ×10× 76
2×100 = 19.6384 J
2. 初始狀態的位能為U = 13.6×5×70
1000 ×10× 70
2×100 = 16.66 J
3. 末狀態的位能減去初始狀態的位能為
U = UU =19.6384 J 16.66 J = 2.9784 J 3 J
水銀柱h = 70增至h = 76,即等於從水銀槽移出 6公分的水銀,放到質心位置為
76+70
2 = 73公分處,此時水銀的重力位能增加
m×g×∆h
= 13.6×(76-70)×5
1000 ×10× 76+70
2×100 = 2.9784 J 3 J
h = 76
H = 80
上拉後
H = h = 70
上拉前
3
1. 上拉過程中原管內 70 公分的水銀(質量為m1 = 13.6×70×5
1000 kg上升 6公分此時
水銀的重力位能增加了m1gh1 = 13.6×70×5
1000 ×10× 6
100 = 2.856 J
2. 因大氣壓力,水銀將由槽逐步補入試管下方,均勻分布在 0 ~ 6 公分,其質量為
m2 = 13.6×6×5
1000 kgm2的質心由零位面抬高至 3公分處(質心要取其中點)故補入
試管 6公分的水銀之位能變化為m2gh2 = 13.6×6×5
1000 ×10× 3
100 = 0.1224 J
3. 故水銀的總位能變化為
m1gh1+m2gh2 = 2.856 J +0.1224 J = 2.9784 J 3 J
以外
階段一:H = 70增至H = 76h
= 70增至h
= 76
平均作用力為F = ρhAg = 13.6× (76+70)
2×5× 1
1000 ×10 = 49.64 N
位移為h = 0.06 m,故作功為F×∆h = 49.64×0.06 = 2.9784 J 3 J
階段二H = 76增至H = 80此時試管內的水銀液面高度不變h
= 76故外力對水
銀不作功。
綜合上述兩個階段,外力對水銀作功共約 3J,轉換為增加的水銀位能。
二、評分原則:
寫出末狀態的位能減去初始狀態的位能
U = U-U=13.6×5×76
1000 ×10× 76
2×100 13.6×5×70
1000 ×10× 70
2×100 =2.9784 J 3 J
即得該題滿分。
4
寫出從水銀槽移出 6公分的水銀放到質心位置為76+70
2 = 73公分處,所增加的位能為
m×g×∆h
= 13.6×(76-70)×5
1000 ×10× 76+70
2×100 = 2.9784 J 3 J
即得該題滿分。
寫出原管內的水銀與由槽逐步補入試管的水銀所增加的總位能為
m1gh1+m2gh2=13.6×70×5
1000 ×10× 6
100 +13.6×6×5
1000 ×10× 3
100 =2.9784 J ≈ 3 J
即得該題滿分。
解法
寫出以外力作功轉換成水銀的位能
F ×∆h= 13.6× (76+70)
2×5× 1
1000 ×10×0.06 = 2.9784 J 3 J
即得該題滿分。
26
一、滿分參考答案:
(a)小題(2分)
磁通量最大量值發生在單一線圈面恰與磁極面重疊時(如圖 8
示)此時垂直通過線圈的磁場僅單一方向量值為 B單一線圈面
Aπ(rO
2-rI
2)
8,故單一線圈磁通量最大量值ΦM
ΦM =
BA
= Bπ(rO
2-rI
2)
8
8
rI
rO
N
N
S
S
5
(b)小題(3分)
感應電動勢為通過線圈的磁通量時變率,承第 25 題,
通過該單一線圈磁通量Φ隨時間 t變化的關係圖如右圖
所示t
= 0t = π
8ω磁通量 0變化到M故單
一線圈感應電動勢的最大量值εM
εM = |ΔΦ(t)
Δt| = |-ΦM-0|
π
8ω-0 = (rO
2-rI
2)
(c)小題(3分)
承第(b)小題,此單一線圈發電可達到最大功率PM
PM = IV = V2
R = (εM)2
R = ((rO
2-rI
2))2
R
二、評分原則:
(a)小題(2分)
寫出
ΦM =
BA
= Bπ(rO
2-rI
2)
8
即得該題滿分。
(b)小題(3分)
寫出
εM = |ΔΦ(t)
Δt| = |-ΦM-0|
π
8ω-0 = (rO
2-rI
2)
即得該題滿分。
𝛷
t
0
𝜋
4𝜔
𝜋
2𝜔
𝜋
8𝜔
3𝜋
8𝜔
6
(c)小題(3分)
寫出
PM = IV = V2
R = (εM)2
R = ((rO
2-rI
2))2
R
即得該題滿分。
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