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財團法人大學入學考試中心基金會
110學年度指定科目考試試題
物理考科
－作答注意事項－
考試時間：80分鐘
作答方式：
˙選擇題用 2B 鉛筆在「答案卡」上作答；更正時，
應以橡皮擦擦拭，切勿使用修正液（帶）。
˙非選擇題用筆尖較粗之黑色墨水的筆在「答案卷」上
作答；更正時，可以使用修正液（帶）。
˙未依規定劃記答案卡，致機器掃描無法辨識答案；或
未使用黑色墨水的筆書寫答案卷，致評閱人員無法辨
認機器掃描後之答案者，恐將影響成績並損及權益。
˙答案卷每人一張，不得要求增補。
第 1 頁 110年指考
共 7 頁 物理考科
- 1 -
第壹部分：選擇題（ 占 80 分）
一、單選題（ 占 60 分）
說明：第1題至第20題，每題有5個選項，其中只有一個是正確或最適當的選項，請劃記在
答案卡之「選擇題答案區」。各題答對者，得3分；答錯、未作答或劃記多於一個
選項者，該題以零分計算。
1. 關於目前所觀測到的宇宙，下列敘述或推論何者正確？
(A) 宇宙越遠處星體的遠離速率越慢
(B) 某星系發出的光譜線有紅移現象，代表該星系正在靠近觀測者
(C) 宇 宙 微 波 背 景 輻射自誕生至今，其溫度一直都是低於 5 K
(D) 越近處的宇宙現象顯示的是宇宙演化越早期的樣貌
(E) 宇 宙 微 波 背 景 輻射是目前已觀測到的所有電磁波訊號中，最古老的訊號
2. 假設在水波槽中，與水波波速可能有 關 的 物理量為重力加速度
g
、水的密度
與
水深
D
。若僅以上述三個物理量的因次來判斷波速
v
，則下列何者正確？
(A)
v
正比於
gD
(B)
v
正比於
gD
(C)
v
正比於
gD
(D)
v
正比於
gD
(E)
v
正比於
1
gD
第3-4 題 為 題 組
假設棒球的旋轉與空氣阻力可被忽略，回答第 3-4 題有關棒球的問題。
3. 某職棒投手先以固定力將靜止的棒球沿直線帶動約 1.5 m 的 長 度 後，投 出
144 km/h
的快速直球。已知棒球的質量約為 150 g，則該投手施於球的固定力量值約為何？
(A)
80 N
(B)
100 N
(C)
110 N
(D)
1 20 N
(E)
130 N
4. 棒球抵達本壘板上方時，在離地 1.0 m 的高度，被打擊者以與水平面夾角為
3
(cos )
5
的 仰 角、量值為
126 km/h
的 速 度 反 向 擊 出，該 球 在 被 擊 出 後 5.0 s 恰好
飛越全壘打牆的上空，試問球飛越全壘打牆瞬間，離地高度為多少 m？（ 假設棒
球場地面為水平， 取 重 力 加 速 度
2
= 10 m/sg
）
(A) 4 (B) 8 (C) 10 (D) 12 (E) 16
5. 甲、乙兩計時器原來置於地球表面計時，甲計時器以在鉛垂面作小角度左右擺動
的單擺週期，作為計時基準；乙計時器利用彈簧讓重物在光滑水平面上振動，以
其週期作為計時基準。現將兩計時器移至另一星球表面，該星球表面的重力加速
度量值為 地 球 表 面 的 4倍，則下 列 有 關 甲 計 時 器 擺動週期
T甲
和 乙 計 時 器 振 動 週
期
T乙
的敘述何者正確？（忽略空氣阻力）
(A)
T甲
、
T乙
均變為原來的4倍
(B)
T甲
、
T乙
均變為原來的1/2
(C)
T甲
變為原來的2倍，
T乙
不變
(D)
T甲
變為原來的1/2，
T乙
不變
(E)
T甲
、
T乙
均不變
110年指考 第 2 頁
物理考科 共 7 頁
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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
7. 有兩顆大小相同的小球，各以長度為 L、質量可忽略不計的擺繩掛在天花板同一
點， 左 邊 小 球 的 質 量 為
2m
，右 邊 小 球 的 質 量 為
3m
。某 生 拉
起兩小球至高度分別為
L
h
和
R
h
，將小球由靜止釋放，讓小
球擺向中間，使兩小球恰在最低點時發生正向彈 性 碰 撞，如
圖2所示。碰撞後，若左邊的小球擺回到最高點的高度仍然
為
L
h
，則
LR
hh：
為何？
(A) 9 : 4
(B) 3 : 2
(C) 1 : 1
(D) 2 : 3
(E) 4 : 9
8. 在聲速為 350 m/s 的 環 境 中 ，進 行 音 叉 與 氣 柱 的 共 鳴 實 驗 。 從 零 開 始 ，逐 漸 增 加
氣柱長度，並將測 得 共 鳴 時的氣 柱 長 度 ，依時 間 的 先
後順序 編 號 為 1、2、3、4，四次測得之共鳴氣柱長度
對編號作圖，如圖 3所示。實驗所用的音叉頻率，最
接近多少 Hz？
(A) 350
(B) 525
(C) 700
(D) 1050
(E) 2000
9. 圖4為 電 流 天 平 的 構 造 示 意 圖。當 U型 電 路 上 的 電 流 值 為
1
I
、螺 線 管 所 載 電 流 值
為
2
I
、 天 平 左 端 所 掛 的 小 重 物 質 量 為
m
時 ， 天 平 恰 成 平 衡 。 若 將 電 流
1
I
變
成
2
4I
，同 時
2
I
變成
1/2I
（負號表
示 電 流 方 向 與 原 來 的 方 向 相 反 ） ，則
此時可使天平平衡的小重物質量應為
何？（忽略地磁造成的影響，g為重
力加速度，L為U型電路寬度，B為
螺線管所產生的磁場）
(A) m (B) 2m
(C) 4m (D) 8m
(E) 天平無法達到平衡
P
60o
30o
160 kg
S O
圖1
L L
2m 3m
圖2
共鳴編號
共
鳴
氣
柱
長
度
（
公
分
）
圖3
0
1
2
3
4
5
0
20
40
60
mg
螺線管線圈部分
L
B
圖4
第 3 頁 110年指考
共 7 頁 物理考科
- 3 -
10. 氣泡室是裝滿液態氫的特殊容器，其內部具有均勻磁場。當帶電粒子穿過氣泡室時，
沿著粒子軌跡會產生小氣泡，是一種能用來追蹤粒子動向的工具。圖5是不同的帶
電粒子由左至右垂直射入氣泡室所產生的軌跡（磁場垂直進入紙面） ， 分別以1、
2、3編號標示，而帶電粒子因與氣泡室內的液態氫作用而損失能量，軌跡呈螺旋
形，其 中 粒 子 1、2進行逆時針旋轉、粒子 3則為順時針旋轉。下列敘述何者正確？
（ 以
i
/mv q
表示編號 i的粒子其動量除以電量的量值）
(A) 編號1、2、3的 粒 子 均 帶 正 電 ， 且
312
/ / /mv q mv q mv q
(B) 編號1、2、3的 粒 子 均 帶 負 電 ， 且
1 32
/ / /mv q mv q mv q
(C) 編號1、2的 粒 子 均 帶 正 電，編號3的 粒 子 帶 負 電，且
1 32
/ / /mv q mv q mv q
(D) 編號1、2的粒子均帶正電，編號3的 粒 子 帶 負 電，且
312
/ / /mv q mv q mv q
(E) 編號1、2的粒子均帶負電，編號3的 粒 子 帶 正 電，且
312
/ / /mv q mv q mv q
11. 科學家常用 X-射線繞 射 來 測 知 晶 體 結 構 ， 若 將 波長為
的X-射線改 用 電 子 束 取
代，並 進 行 相 同 晶體的繞射實 驗，以 測得相 同 的 繞 射 圖樣，則 電 子 的 能 量 為 何 ？
（
h
為 普 朗 克 常 數 ，
m
為電子質量）
(A)
2
22
2h
m
(B)
2h
m
(C)
2
h
m
(D)
2
2
h
m
(E)
2
2
2
h
m
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)
13. 兩 個 點光源
1
S
、
2
S
間的距離為 24 cm，使用焦距為 9 cm 的 薄 透鏡 L，垂直放置於兩
點光源
1
S
、
2
S
的連線上並調整位置，如圖 8所示，使兩個點
光源成像於同一位置，則兩點光源到透鏡的距離比為何？
(A) 3:4 (B) 3:8 (C) 2:3
(D) 1:2 (E) 1:3
圖8
薄透鏡 L
I
V
0
I
V
0
I
V
0
I
V
0
圖6
波長（nm）
強度（%）
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
400
500
600
700
800
圖7
安培計
伏特計
可變直流電源
發射極
集電極
光電子
光
I
V
0
圖5
110年指考 第 4 頁
物理考科 共 7 頁
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第14-15 題 為 題 組
地震預警是利用地震在地球內部傳播的 P波與 S波的速度差，透過偵測首先到達
的P波 來 判斷地震規模，在振動強烈的 S波到達前的時間內發出預警，以利後續
應變。回答第 14-15 題。
14. 2021 年2月7日發生芮氏規模 6.1 的 地 震，許 多 民 眾 手 機 收到多 次 國 家 級 警 報 。
該地震震 源 在 臺 灣 東 部 外 海 ， 深 度 約 為 112 km。 宜 蘭 市 地 震 監 測 站 （ 距 震 源 直
線距離約為 141 km）測得地動加速度對時間的關係，如圖9所示，圖中第 0秒
為 地 震 起 始 時 間 。
若宜蘭市預 警 系 統 可 在 P波 抵 達 後 的 7秒 內 就 完成判 斷 並 發 出 預 警 至 各 縣 市，則
對於距 震 源 直 線 距 離 約 215 km 之苗栗市，可提供的應變時間約為幾秒？（假設
P波與 S波 的 波速固定，且都由震源直 線 傳 播 到 地 表 上 的 各 地 點 。 ）
(A) 7 (B) 14 (C) 26 (D) 33 (E) 37
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)
16. 由 許 多個處 於 基 態 的 氫 原 子 所 組 成 的 系 統，吸 收 一 束 單 一 頻 率 的 光 後 各 自 躍 遷 到
主量子數為
n
的激發態，當這些處於激發態的氫原子回到基態時，可以測量到六
條 不 同 波 長 的 光 譜 線，試問
n
為何？
(A) 7 (B) 6 (C) 5 (D) 4 (E) 3
17. 在水波槽實驗中，水波槽被分為左邊的深水區和右邊的淺水區，兩區以線段 ab
為分界線，左端黑色長棒產生直線波向右傳遞，虛線表示其波前，箭頭表示波的
行進方向，下列各圖何者正確？
(A) (B) (C)
(D) (E)
P波
S波
cm/s
2
圖9
a
b
b
a
a
b
a
b
b
a
第 5 頁 110年指考
共 7 頁 物理考科
- 5 -
18. 臺東的臺灣國際熱氣球嘉年華是很受歡迎的休旅活動。要讓熱氣球升空，必須加
熱氣球裡的空氣，使氣球體積變大，以增加空氣浮力（物體所受的空氣浮力等於
物體在空氣中所排開同體積空氣的重量）。
有一熱氣球乘載四人後的總質量為
2
6.0 10 kg
（ 不 含 球 內空氣）。當加 熱 其 內 空
氣，使其體積膨脹至
33
3.0 10 m
，即可升空，此時空氣浮力等於熱氣球載人後的
總 重 量（ 含球內 的 空 氣 ）， 則 熱 氣 球 內 的 空 氣 溫 度 是 多 少 ℃？（設當時外界氣溫
為22oC，空 氣 密 度 為
3
1.2 kg/m
，氣 球 內 、外 的 空 氣 都 視 為 理 想 氣 體， 且 加 熱 時 球
外空氣的溫度、壓力不變。）
(A) 81 (B) 72 (C) 57 (D) 42 (E) 22
19. 在核電廠發生重大核安事故後，附近可檢測出放射性元素銫
137
， 銫
137
自發
衰變時， 核 子 數 減 少 至 原 來 數 目 一半所需時間（ 半 衰 期 ） 約 為 30 年。已知每1
公克銫
137
的放射性活度約為
12
3.2 10
Bq（Bq 為放射性活度的單位，1 Bq = 每
秒發生一次衰變；活度亦稱活性）；食品中放射性銫檢驗的容許量標準值為
100 Bq/kg
。
假設一尾
100 kg
的 大 型 海 魚在 15 年 前 體 內 的 放 射 性 物 質 只 有
8
2.0 10
公克的放射
性銫
137
， 現 今 對 其 殘 留 的 銫
137
進行檢驗， 若 銫
137
在這期間未被代謝出體
外，則其每公斤的放射性活度為食品檢驗容許量之標準值 的 幾 倍 ？
(A) 0.045 (B) 0.32 (C) 4.5 (D) 32 (E) 450
20. 悠 遊 卡 系 統 利 用 電 磁 感 應 原 理 來 辨 識 與 傳 遞 資 訊（ 即 無 線 射 頻 辨 識 技 術 － RFID）。
讀卡機產生變動磁場，讓悠遊卡內部迴路產生應電流，使內部晶片得以發送訊號，
讀卡機就能讀取卡內的晶片資料（如圖 10）。悠 遊 卡 迴 路 中 的 應 電 動勢
和其每
匝線圈中之磁通量時間變化率
Φ
t
的 關 係 為
Φ
QN t
，其中
N
為匝數，
Q
為悠遊卡迴路的訊
號加強係數。若悠遊卡迴路的矩形線圈尺寸為
8.00 cm 5.00 cm
、
4N
、
40.0Q
，讀 卡 機 產 生 的 磁
場垂直穿過悠遊卡線圈平面，且線圈中磁場的時間
變 化 率
0
= 2 sin(2 )
BB f ft
t
，
8
05.00 10B
T，頻
率
13.56 MHzf
， 則 悠 遊 卡 迴 路 線 圈 應 電 動 勢 的 最 大 值 約為何？
(A) 0.680 V (B) 1.20 V (C) 2.73 V (D) 3.64 V (E) 4.52 V
二、多選題（占 20 分）
說明：第21題至第24題，每題有5個選項，其中至少有一個是正確的選項，請將正確選項
劃記在答案卡之「選擇題答案區」。各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得
5分；答錯1個選項者，得3分；答錯2個選項者，得1分；答錯多於2個選項或所有選
項均未作答者，該題以零分計算。
21. 一個檢 流 計 G的 內 部 電 阻 為 1.0 kΩ， 需 要 10 μA 的電流，才能使其獲得最大讀
數（即滿刻度偏轉）。一個安培計由該檢流計及一個並聯的電阻
1
R
所 構 成 ， 如
圖11 所示，當 通 過 安 培 計 的 電 流 為 10 A 時，會 使 檢 流 計 讀 數 滿 刻 度。 另以相同
的檢流計及一個串聯的電阻
2
R
構 成 一 個 伏 特 計 ，如圖 12 所示，當伏 特 計 兩 端 的
電壓為 10 V 時，會使檢流計讀數滿刻度。下列敘述哪些正確？
讀卡機
悠遊卡
內部迴路
圖10
變 動 磁 場
線 圈
110年指考 第 6 頁
物理考科 共 7 頁
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(A) 檢流計得到滿刻度偏轉時，跨接於檢流計的電位差值為1.0 mV
(B)
1
R
約為1.0 mΩ (C)
1
R
約為10 mΩ
(D)
2
R
約為1.0 MΩ (E)
2
R
約為1.0 kΩ
質量為
m
的汽車在 與 水 平 面 夾 角 為
的斜面跑道作半徑為
R
的 圓 周 運 動，其 面對
車頭直視時的示意圖如圖 13 所示。設重力加速度的量值為
g
，下列敘述哪些正
確？
(A) 若 夾 角
0
，無摩擦力則無法作圓周運動
(B) 需 摩 擦 力 克 服 沿 斜 面 的 下 滑 力
sinmg
才可作圓周
運動
(C) 無摩擦力也可作圓周運動，此時斜面跑道對車的正
向力為
cosmg
(D) 無摩擦力也可作圓周運動，此時速率
tanv Rg
(E) 沿斜面向下的摩擦力可增加作圓周運動的向心力
23. 在「狹縫干涉和繞射」的實驗中，雙狹縫至屏幕的距離為
2.00 m
。 先 以 一 未 知 波
長的雷射光垂直入射一個狹縫間距為
100 μm
的雙狹縫做干涉實驗，測得屏幕上干
涉圖樣之中央亮帶的中央線與第二暗紋的距離為
1.95 cm
，接著利用單狹縫的繞射
現象以測量單狹縫的縫寬時，僅將雙狹縫片改為單狹縫片而其餘實驗參數不變，
測得單狹縫繞射圖樣之中央亮帶的中央線與第二暗紋的距離為
13.0 cm
，則 下 列 敘
述 哪 些 正 確 ？
(A) 雙 狹 縫 干 涉 圖 樣之中央亮帶的中央線到第三暗紋的距離為
2.60 cm
(B) 雙狹縫干涉圖樣之中央亮帶寬度為
1.30 cm
(C) 單 狹 縫 繞 射 圖 樣之中央亮帶寬度為
13.0 cm
(D) 雷 射 光 的 波 長 為
450 nm
(E) 單狹縫的縫寬為
20.0 μm
24. 在科學博覽會中，有一學生站在塑膠凳上，以手指接觸相對地面電壓為 27 萬伏
特、半 徑 為 15 cm 的 金 屬 球 時 ， 導致頭 髮 直 豎 ， 引 發 觀 眾 驚 呼 。 已知金 屬 球 表 面
的 電 場 大 於
6
3.0 10 V/m
時， 即 會 造 成 空 氣 游 離 而 放 電 。 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？（ 庫
侖常數
9 2 2
9.0 10 N m / Ck
）
(A) 學生手指接觸高電壓金屬球後，頭髮因帶同性電荷而互斥所以直豎
(B) 將懸掛在質輕細繩下的不帶電金屬小球移近高電壓金屬球時，金屬小球會立
即被排斥開
(C) 電壓固定為27萬伏特時，金屬球的半徑必須不小於9.0 cm， 才 不 至 於 發 生 放
電現象
(D) 高 電 壓 金 屬 球 在 該 生 接 觸 它 之 前 的 電 量 約 為
4
3.0 10 C
(E) 高 電 壓 金 屬 球 上 電荷透過接地之導體， 在 5.0 ms內 全 部 轉 移 到 地 面 期 間 之 平
均電流約為0.90 mA
G
圖12
G
Ｇ
圖11
圖13
第 7 頁 110年指考
共 7 頁 物理考科
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第貳部分：非選擇題（ 占 20 分）
說明：本部分共有二大題，答案必須寫在「答案卷」上，並於題號欄標明大題號（一、二）
與子題號（1、2、……），若因字跡潦草、未標示題號、標錯題號等原因，致評閱
人員無法清楚辨識，該部分不予計分。作答時不必抄題，但必須寫出計算過程或理
由，否則將酌予扣分。作答使用筆尖較粗之黑色墨水的筆書寫，且不得使用鉛筆。
每一子題配分標於題末。
一、 在『金屬的比熱』實驗單元中，有相同質量的兩個純金屬塊 A和B， 其 上 的標籤
都已脫落在 旁，標 籤 一：比 熱
0.39 J/
(g℃)，標籤二：比熱
0.15 J/
(g℃)，因而進行
實驗探討，以 測定金屬塊的比熱，並貼上正確標籤。已知水的比熱為
4.2 J/
(g℃)、
量熱器質量為 600 g。經多次實驗平均後，得到的數據取兩位有效數字節錄如表 1
與表 2。表 1為熱水加到盛有冷水的量熱器過程中所得到的實驗數據。表 2為 將
金屬塊 A投入盛有冷水的量熱器過程中所得到的實驗數據。冷水的初始溫度為冷
水加入量熱器內達到熱平衡後的溫度。
表1
質量
（g）
初始
溫度（
℃
）
熱平衡
溫度（
℃
）
熱水
200
100
65
冷水
100
15
65
1. 進行表1的 測 量 時 ， 先 將 冷 水 加 入 量 熱 器 達 到 熱 平 衡 後 再 加 入 熱 水 ， 而 不 是 直
接將熱水加入量熱器，說明此實驗步驟的目的為何？（2分 ）
2. 實驗時，金屬塊的體積相對於量熱器中水的體積有哪些限制？簡單說明理由。（2分）
3. 根據實驗數據，計算金屬塊A的 比 熱 （ 至 兩 位 有 效 數 字 ） 。 （ 3分 ）
4. 若另以電熱板對金屬塊B直接加熱，進行比熱測量實驗，實驗時以0.50 A的電
流、12 V的 電 壓 對 金 屬 塊 B加熱2.0分鐘，測得的實驗數據如表3，試判定金屬
塊B的比熱，並計算電熱板提供的熱量被金屬塊B吸 收 的 百 分 比 。 （ 3分 ）
表3
質量(g)
初始溫度(C)
最終溫度(C)
金屬塊 B
100
22
58
二、 調速器可用來 控 制 馬 達 的 轉 速 ， 其 結 構 如 圖 14 所示、圓筒狀的外殼固定不動，
中心轉軸隨馬達旋轉，軸上兩側各有一質量可忽略的短棒，其上端與中心轉軸
連接，下端各有一個質量為 1.0 kg 的 擺 錘 ， 兩 短 棒 與 中心轉軸恆在同一平面，
且此平面隨中心轉 軸 旋 轉 時，短棒可 以 自 由 張 開 或 合 攏，當
張角為 45o時，擺錘恰可觸及外殼；當轉速夠大時擺錘會貼
著 外 殼，對 外 殼 施 力， 以 傳 達 馬達轉速過大的訊息。已知外
殼的內 半 徑為 0.40 m，重力加速度
2
10 m/sg
。
1. 當擺錘恰可觸及外殼而不對外殼施 力 時 ， 計 算 此 時 中 心 轉
軸的角速度。（4分 ）
2. 當中心轉軸以角速度6 rad/s旋轉時，計算任一擺錘對外殼
施加的正向力量值。 （ 3分 ）
3. 若 擺 錘 和 外 殼 間 的 動 摩 擦 係 數
= 0.25， 當 中 心 轉 軸 的 角
速度維持6 rad/s時 ， 計 算 任 一 擺錘因 摩 擦 而 損耗的功率。
（3分 ）
表2
質量
（g）
初始
溫度（℃）
熱平衡
溫度（℃）
冷水
100
19
24
金屬塊 A
100
100
24
中心轉軸
外殼
圖14
0.40 m
45ﾟ