大學入學考試中心分科測驗物理考科考試說明

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大學入學考試中心 

 

 

 

 

分科測驗 

物理考科考試說明 

—

111 學年度起適用— 

 

 
 

 

 

中 華 民 國

108 年 9 月  

 

 

 

 

 

 

著作權屬財團法人大學入學考試中心基金會所有,僅供非營
利目的使用,轉載請註明出處。若作為營利目的使用,應事

前經由財團法人大學入學考試中心基金會書面同意授權。 

 

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分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

1 

分科測驗 

物理考科考試說明 

 

前言 

111 學年度起,「分科測驗物理考科」將依據 108 學年度實施之「十二年國民基本教

育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自然科學領域」(以下簡稱自然領綱)命

題。本考試說明即針對實施自然領綱後,施測之分科測驗物理考科,說明命題方向與自然

領綱的關係,俾使考生準備考試有所參考。本說明分成幾個重點,分別是測驗目標、測驗

內容、試題舉例。 

 

壹、測驗目標 

就測驗目標而言,希望藉由不同的評量方式,測量出考生的學習成果。配合自然領綱,

物理考科的測驗目標直接或間接包含學習表現之科學認知、探究能力、科學的態度與本質。

本測驗目標,參考修訂之認知層次分類法(Bloom, 1956; Anderson et al., 2001),配合分科

測驗的特性修訂而成,就物理考科而言,希望能夠藉由下列四項測驗層次,評量考生在物

理方面的學習成果: 

1. 測驗考生的基本物理知識與概念 
2. 測驗考生對於物理的理解能力 

3. 測驗考生應用概念解題的能力 

4. 測驗考生分析整合的能力 

分科測驗物理考科的測驗層次細目如下: 

一、測驗考生的基本物理知識與概念 

1a.  知道基本的物理名詞、定義及現象 

1b.  知道基本的物理規則、學說、定律及原理 

1c.  知道重要物理現象的尺度或物理量的單位 
1d.  知道重要科學史的發展歷程 

 

 

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物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

2 

二、測驗考生對於物理的理解能力 

2a.  了解基本的物理規則、學說、定律及原理 

2b.  了解文本、數據或圖表等資料的意義 

2c.  了解實驗原理、過程、儀器的用途與材料的特性 
2d.  了解科學理論的侷限性 

三、測驗考生應用概念解題的能力 

3a.  套用單一物理定義、公式、定律或原理解題 

3b.  應用圖示、模型或抽象知識來表達物理概念、方法及原理 

3c.  應用物理概念或模型解釋物理現象 
3d.  應用物理概念於生活情境或其他學科 

四、測驗考生分析整合的能力 

4a.  根據資料進行歸納、假說或演繹 

4b.  融會貫通多個概念、公式、定律或原理以解決問題 
4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 

4d.  分析實驗變因、比較實驗結果或解釋實驗數據 

 

貳、測驗內容 

一、測驗範圍 

分科測驗物理考科的測驗內容,將自然領綱中所列之第五學習階段-物理科學習內容

加以整合,涵蓋能量的形式、轉換及流動(B);物質系統(E);自然界的現象與交互作

用(K);科學、科技、社會及人文(M);資源與永續發展(N)五大主題以及涵蓋在五

大主題的實驗課程,如表一所示。分科測驗物理考科的測驗範圍,包括普通高級中學部定

必修物理、部定加深加廣選修物理及相關實驗。其中選修物理包括:力學一;力學二與熱

學;波動、光及聲音;電磁現象一;電磁現象二與量子現象。此外,基於學習的連貫性,

物理考科的測驗範圍涵蓋進入第五學習階段以前的先備知識。 

 

 

 

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分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

3 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、題型與配分 

111 學年度起分科測驗物理考科的題型與配分,共分為二部分。第壹部分為選擇題型,

第貳部分為混合題型或非選擇題型,整卷滿分 100 分。選擇題型包括單選題與多選題,共

約占 70 分;混合題型與非選擇題型,共約占 30 分。 

   

 

表一、各主題與次主題 

主題 

次主題 

能量的形式、轉換及流動(B) 

能量的形式與轉換(Ba) 

溫度與熱量(Bb) 

物質系統(E) 

自然界的尺度與單位(Ea) 

力與運動(Eb) 

自然界的現象與交互作用(K) 

波動、光及聲音(Ka) 

萬有引力(Kb) 

電磁現象(Kc) 

量子現象(Kd) 

基本交互作用(Ke) 

科學、科技、社會及人文(M) 

科學發展的歷史(Mb) 

科學在生活中的應用(Mc) 

資源與永續發展(N) 

能源的開發與利用(Nc) 

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物理考科

 

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4 

參、試題舉例 

一、測驗考生的基本物理知識與概念 

例 1. 

動量守恆是物理學中重要的定律,日常生活中也常運用此定律解釋運動現象。下列何

者是動量的國際標準單位(SI 單位)? 

(A)

2

kg m /s

 

(B)

kg m/s

 

(C)

2

kg m/s

 

(D)

2

m/s

 

(E)

kg/s

 

(

108 年研究用試卷) 

參考答案:

B 

測驗目標:1a.  知道基本的物理名詞、定義及現象 

學習表現:探究能力-思考智能  tr-Va-1 

測驗內容:必修物理  PEa-Ⅴc-1 科學上常用的物理量有國際標準單位。 

PEa-Ⅴc-2 因工具的限制或應用上的方便,許多自然科學所需的

測量,包含物理量,是經由基本物理量的測量再計算

而得。 

選修物理  力學二與熱學 

PEb-Ⅴa-10 質點的動量等於質點的質量乘以速度,其時間變化

率等於質點所受作用力。衝量等於動量的變化。 

說明: 

此試題測驗考生對於國際標準單位(SI 單位)之了解以及基本物理公式認知。 

1. 「國際單位制」簡稱「SI」,其定義七個基本物理量及對應單位如下: 

基本物理量 

國際標準單位 

單位符號 

長度 

公尺 

m 

質量 

公斤 

kg 

時間 

秒 

s 

電流 

安培 

A 

溫度 

克耳文 

K 

發光強度 

燭光 

cd 

物質數量 

莫耳 

mol 

2. 動量=質量

速度;速度=位移

/時間 

故動量的國際標準單位應表示為

/

公斤×公尺 秒 。 

3. 綜合上述分析,本題正確答案為(B)。 

 

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物理考科 

 

 

5 

例 2. 

再生能源是可以在短期內透過自然過程不斷補充的能源,也是人類有生之年都不會耗

盡的能源。根據這個說明,下列用於發電的能源,何者不是再生能源? 

(A)太陽能 

(B)風力能 

(C)潮汐能 

(D)地熱能 

(E)核能 

(

108 年研究用試卷) 

參考答案:

E 

測驗目標:1a.  知道基本的物理名詞、定義及現象 

學習表現:科學認知 

測驗內容:必修物理  PNc-Ⅴc-2 核能發電與輻射安全。 

說明: 

本題測驗考生對周遭環境認知,以及地球永續發展。 

1. 依據能源是否能在短期獲得補充而分為以下兩類: 

(1) 可再生能源:太陽能、水力、風力、地熱等,因能接續獲得補充,故稱為可再生

能源。 

(2) 非再生能源:化石燃料、核能皆是短期內無法補充。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(E)。 

 

例 3. 

下列為五種電磁波源,何者之光譜最接近黑體輻射? 

(A)氫氣放電管:為不連續的光譜線 

(B)火山熔岩:其光譜與溫度有關且為連續光譜 

(C)紅光雷射:其波長介於 630 nm 到 670 nm 之間 

(D) FM  調頻廣播:其波長介於 2.8 m 到 3.4 m 之間 

(E) X  射線:其波長介於 0.01 nm 到 1 nm 之間 

(改寫自

102 學年度指考) 

參考答案:B 

測驗目標:

1a.  知道基本的物理名詞、定義及現象 

1c.  知道重要物理現象的尺度或物理量的單位 

學習表現:探究能力-思考智能  tr-Va-1 

測驗內容:必修物理  PKc-Ⅴc-6 電磁波包含低頻率的無線電波到高頻率的伽瑪射

線,在日常生活中有廣泛的應用。   

PKd-Ⅴc-3 原子光譜。 

選修物理  電磁現象二與量子現象 

PKd-Ⅴa-3 普朗克分析黑體輻射現象,提出量子論之解釋。 

 

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物理考科

 

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6 

說明: 

此題測驗考生對於不同電磁波的尺度和形成原因等相關概念。 

1. 各選項說明如下: 

(A) 黑體輻射是波長範圍較寬廣的連續光譜,且與黑體的平衡溫度有關。氫氣放電管

所產生之光譜線為不連續光譜,非黑體輻射。 

(B) 符合連續光譜,且其光譜與溫度有關。 

(C) 紅光雷射波長值在 630 nm 到 670 nm 之間,但雷射光譜不符合連續光譜。 
(D) FM 調頻廣播,波長僅在 2.8 m 到 3.4 m 之間,不符合黑體輻射特性。 

(E) X 射線,波長介於 0.01 nm 至 1 nm 之間,不屬黑體輻射。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(B)。 

 

例 4. 

五位同學談到他們最敬佩的科學家在近代物理上的貢獻: 

甲同學說:「普朗克首提量子論,完整解釋黑體輻射能量分布的實驗結果,開啟近代

物理研究之門」 

乙同學說:「拉塞福由

α 粒子的散射實驗,發現了原子核內的中子與質子,使人類對

原子核結構的了解更為深入」 

丙同學說:「侖琴發現 X 射線,對近代科學的發展及醫學上的應用,貢獻極大」 

丁同學說:「波耳依據德布羅意的物質波假說,提出氫原子角動量與能量的量子化,

使人類對原子結構的了解跨進一大步」 

戊同學說:「愛因斯坦不但以光量子說完美解釋光電效應的實驗結果,又提出相對論,

開啟近代物理的新頁」 

以上五位同學的談話內容,正確的為哪幾位? 

(A)僅有戊 

(B)僅有甲、丙 

(C)僅有甲、丙、戊 

(D)僅有甲、乙、丙、戊 

(E)甲、乙、丙、丁、戊 

(

100 學年度指考) 

參考答案:

C 

測驗目標:1d.  知道重要科學史的發展歷程 

學習表現:科學的態度與本質  an-Va-1 

測驗內容:選修物理  電磁現象二與量子現象 

PKd-Ⅴa-3 普朗克分析黑體輻射現象,提出量子論之解釋。 

PKd-Ⅴa-6 拉塞福提出正電荷集中在核心,電子分布在外的原

子模型。 

 

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物理考科 

 

 

7 

PKd-Ⅴa-2  X 射線比起可見光來能量較高、波長較短,可用來

分析晶體結構,並且有許多其他的應用。 

PKd-Ⅴa-7 波耳假設角動量的量子化,提出氫原子模型,成功

解釋氫原子光譜。 

PKd-Ⅴa-5 德布羅意提出物質波理論:物質都具有波與粒子的

二象性,並經實驗驗證。 

PKd-Ⅴa-4 愛因斯坦分析光電效應,提出光量子論。 

說明: 

此題測驗考生近代物理發展的歷史中,對每位科學家與其貢獻是否有正確認識。 

1. 各同學說明如下: 

甲:普朗克藉由假設 E nh

數學式,完全吻合黑體輻射實驗數據,其中

n

為量子數,

h 為普朗克常數。 

乙:拉塞福由α粒子的散射實驗,發現正電荷聚集在稱為原子核的極小範圍內,並

未發現中子與質子。 

丙:侖琴因發現

X 射線,而獲得第一屆諾貝爾物理學獎的殊榮。X 射線的穿透力很

強,在醫學界引起了重視。

X 射線的產生,是因為陰極射線的電子流高速射入

正極靶內的物質時,由於帶電荷的電子瞬間減速,所放射出來的高頻電磁波。 

丁:德布羅意利用波耳的氫原子模型,再以物質波數學式得到定態的電子,其物質

波形成駐波。駐波的能量存在波動的區域內,這正對應於電子可以保持在定態

軌道上運動的解釋。 

戊:愛因斯坦之光量子理論,當原子放出或吸收光的能量時,是以整個光子的能量

來轉移,而光強度代表光行進路徑上,單位時間內通過單位截面積的光子數目。

若光子的頻率高於底限頻率,使得電子能克服金屬的束縛而逸出,即使入射光

的強度低,仍立即有光電子的產生,因為入射光子數目少,使得光電子的數目

也少,解釋了光電效應實驗結果。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(C)。 

 

 

 

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物理考科

 

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8 

二、測驗考生對於物理的理解能力 

例 5. 

假設地球可視為密度均勻的孤立球體,比較以下甲、乙、丙三處的重力加速度,由大

至小排列順序為下列何者? 

甲:臺灣東岸海平面一處。 

乙:大氣層對流層頂。 

丙:福衛五號人造衛星軌道(地面上空高度 720 公里)。 

(A)丙乙甲 

(B)甲乙丙 

(C)乙丙甲 

(D)甲丙乙 

(E)乙甲丙 

(

107 學年度指考) 

參考答案:

B 

測驗目標:1b.  知道基本的物理規則、學說、定律及原理 

2b.  了解文本、數據或圖表等資料的意義 

學習表現:探究能力-思考智能  tr-Va-1 

測驗內容:選修物理  力學一 

PKb-Ⅴa-1 萬有引力定律的說明。 

說明: 

此題測驗考生對於大氣的分層、重力場與距離平方成反比的概念。 

1. 甲、乙、丙三處離地心距離分別為

km

e

R

、 +20  km

e

R

、 +720  km

e

R

。

e

R 為地球半徑。 

2. 重力加速度

2

2

/

1/

g

GM r

r

,所以甲、乙、丙三處的重力加速度為甲>乙>丙。 

3. 綜合上述分析,本題正確答案為(B)。 

 

例 6. 

下列有關熱的敘述何者正確? 

(A)當兩物體接觸時,熱量會由溫度高的物體流向溫度低的物體 

(B)互相接觸的兩物體在達到熱平衡後,含有相同的熱量 

(C)溫度高的物體比溫度低的物體含有更多的熱量 

(D)熱為能量的一種形式,且可完全用來作功 

(E)物體吸收熱量之後,其溫度必會升高 

(改寫自

100 學年度指考) 

參考答案:

A 

測驗目標:1a.  知道基本的物理名詞、定義及現象 

2a.  了解基本的物理規則、學說、定律及原理 

學習表現:科學認知 

測驗內容:必修物理  PBb-Ⅴc-4 由於物體溫度的不同所造成的能量傳遞稱為熱。 

PBb-Ⅴc-2 實驗顯示:把功轉換成熱很容易,卻無法把熱完全轉

換為功。 

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分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

9 

說明: 

測驗考生對於「了解熱平衡中能量的傳遞;透過作功可以輕易地把能量轉換成熱,

卻無法把熱完全用來作功」物理原理的認識。 

1. 各選項說明如下: 

(A) 根據熱平衡定義:當兩個溫度不同的物體欲達成熱平衡時,熱量會由高溫物體流

向低溫物體,當溫度相同時,即達到熱平衡狀態。 

(B) 達成熱平衡時,兩物體的溫度相同,但兩物體所含的熱量不一定相同。 

(C) 溫度高低所代表的是物體的冷熱狀態或分子平均動能的大小,並不代表物體所

含熱量的多寡。 

(D) 熱能為能量的一種形式。能量轉換中能輕易轉成熱能,卻無法將熱能完全用於作

功。例如:核能發電是將核能→熱能(液態水轉成水氣)→電能(水氣帶動渦輪

機發電),仍有熱能散失。 

(E) 不一定,吸收熱量可能發生狀態的改變,而狀態改變時,溫度維持不變(例如:

o

0 C

的冰吸熱後轉變成

o

0 C

的水)

。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(A)。 

 

例 7. 

在「水波槽實驗」中,除已裝置好的儀器,如下圖 1 所示的乾電池、可變電阻、起波

器、水波槽、支架外,還有石蠟、阻波器、

玻璃板及支持物、水、白紙等。試回答下

列問題: 

 

 

 

 

 

 

 

(1) 試問還需要哪一項器材,才能操作此實驗? 

(2) 試寫出電路中串接可變電阻的目的何在? 

(3) 在觀察水波通過狹縫的繞射現象時,會因石蠟條形成的狹縫略為過寬而無法清楚

顯示。試問在不改變石蠟狹縫寬度及水深的前提下,應如何處理,才能讓繞射現象

清楚顯示出來? 

(改寫自

86 學年度聯考) 

起波器

 

水波槽

 

乾電池

 

白紙

 

可變電阻

 

圖

1

 

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分科測驗考試說明

 

 

 

 

10 

參考答案:

(1) 強光源(LED) 
(2) 可以調整起波器振動的頻率,造成不同的波長 

(3) 調整可變電阻大小,以改變起波器的振動頻率,使水波長比石蠟狹縫寬

度大 

測驗目標:2c.  了解實驗原理、過程、儀器的用途與材料的特性 

2d.  了解科學理論的侷限性 

學習表現:探究能力-問題解決  pe-Va-1、pe-Va-2 

認識科學本質  an-Va-1 

測驗內容:選修物理  波動、光及聲音 

PKa-Ⅴa-5 線性波相遇時波形可以疊加。 

實驗   

三、水波槽實驗   

說明: 

測驗考生對水波槽實驗之實驗操作以及步驟的理解。 

【第

1 小題】 

水波槽實驗要呈現影像,必須要有強光源照射才能投影。當光線通過水波波峰(似

凸透鏡;可匯聚光線,在白紙屏幕上形成明紋)和水波波谷(似凹透鏡,可發散光線,

在白紙屏幕上形成暗紋),分別在白紙屏幕上顯示明暗相間的條紋。注意,由於並非

使用平行光源,故兩明(暗)線間隔,為投影在白紙屏幕上的水波波長(視波長),

但並不等於實際水波波長。 

【第

2 小題】 

當可變電阻 R 改變,故功率隨之改變(

2

P

I R

),影響起波器的頻率

f

及水波波

長

。藉由適當調整可變電阻 R ,以觀察水波型態。 

【第

3 小題】 

改變可變電阻 R ,使得起波器產生的水波頻率

f

降低,但水波波長

則增加。當

水波波長大於石蠟狹縫寬度,繞射現象便能清楚顯示。繞射現象明顯的程度與障礙物

的大小或孔隙開口大小有關,也和水波波長有關。當水波行進中遇到障礙物或孔隙時,

若水波的波長遠小於障礙物或孔隙的大小,則水波看似直線前進,而不易觀察到繞射

現象;若水波的波長接近障礙物或孔隙的大小時,則能明顯觀察到水波的繞射現象。 

 

 

 

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物理考科 

 

 

11 

三、測驗考生應用概念解題的能力 

例 8. 

一支均勻直尺的長度為 30 cm,若在直尺上距離直尺左端 25 cm 處放置一質量為 50 g 

的小物體,則須於直尺上距離直尺左端 20 cm 處支撐直尺,方可使其維持水平狀態。

該直尺的質量為多少 g? 

(A) 20 

(B) 30 

(C) 50 

(D) 60 

(E) 70 

(

107 學年度指考) 

參考答案:

C 

測驗目標:3a.  套用單一物理定義、公式、定律或原理解題 

3b.  應用圖示、模型或抽象知識來表達物理概念、方法及原理 

學習表現:探究能力-思考智能  tr-Va-1 

測驗內容:選修物理  力學一 

PMc-Ⅴa-1 以物理原理解釋自然現象,例如:光的各種現象、

天體運動、各種力的作用。 

說明: 

此題測驗考生是否了解「力矩=力×力臂」的物理定義,以及當順時針方向的力矩

與逆時針方向的力矩大小相等時,達到轉動平衡的概念。 

1. 依據力矩平衡,依題意繪製: 

 

 

 

 

 

 

 
2. 以力矩平衡計算式: 

(20 15)

50 (25 20)  

 

 = 50 gw

W

W

 

3. 綜合上述計算分析,本題正確答案為(C)。 

 

 

 

0 cm 

15 cm 

30 cm 

25 cm 

W 

50 gw 

△ 

20 cm 

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物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

12 

例 9. 

某生清晨為鬧鐘喚醒,以電動牙刷洗漱後,吃完用烤麵包機烤的土司,出門搭公車上

學。途中遇到同學提起,猛然發現忘了整理昨天數學課的筆記,拿出手機相機拍攝同

學的筆記參考,再使用太陽能電池計算機輔助驗算。在這段過程中所應用的工具(以

底線表示)中,下列選項最可能應用到光電效應者為何? 

(A)鬧鐘和電動牙刷 

(B)電動牙刷和公車 

(C)烤麵包機和手機相機 

(D)手機相機和太陽能電池計算機 

(E)烤麵包機和太陽能電池計算機 

(改寫自

108 學年度學測) 

參考答案:

D 

測驗目標:

3d.  應用物理概念於生活情境或其他學科 

學習表現:探究能力-思考智能  tr-Va-1 

測驗內容:選修物理  電磁現象一 

PMc-Ⅴa-2 電路、電磁波、透鏡、核能、光電效應的應用。 

電磁現象二與量子現象 

PMc-Ⅴa-2 電路、電磁波、透鏡、核能、光電效應的應用。 

說明: 

本題測驗考生是否了解生活情境中常見的工具與電器是應用何種物理原理。 

1. 題幹所提及之工具與電器所應用的物理原理: 

鬧鐘:響鈴的工作原理為電流磁效應的應用。藉由此效應產生電磁鐵,再由移動、

碰撞金屬片而斷路,如此產生重複敲打動作。 

電動牙刷:由充電電池提供能量(化學能轉為電能)

,藉由電流磁效應帶動馬達運轉,

以達到自動、快速刷毛的振動。 

烤麵包機:應用的物理原理屬於電流熱效應。藉由電流通過電阻時生成熱能(電能

轉變成熱能)

,將麵包烘烤至酥脆。 

公車:應用的物理原理屬於燃油燃燒轉換成機械能的能量轉換。 

手機相機:其感光元件會依入射光線的強度不同釋放出不同程度的光電子,後續電

路再依光電子數量以重建光源影像。 

太陽能電池計算機:以光電板被光照射時產生的光電子來產生直流電,以提供計算

機能量之使用。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(D)。 

 

 

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分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

13 

每列有

N

1

個放電單元 

N

2

 

r 

R 

圖

2 

 

例 10. 

電鰻可利用體內組織構成的放電單元產生高電壓以驅動電流。圖 2 的電路是電鰻在水

中掠食時放電組織產生高電壓的示意圖,其中每一放電單元產生的電動勢為

,其內

電阻為 r ,每一列串聯線路各含有

1

N

個放電單元,全部共有

2

N

列線路並聯在一起。電

鰻放電組織與周遭的水與獵物串聯形成迴路,若周遭的水與獵物合計的電阻為

R

,則

此電鰻可對 R 產生的最大電流為下列何者? 

(A) 

1

2

1

2

N N

N r

N R

 

(B) 

1

2

1

2

N N

N R

N r

 

(C) 

2

1

2

N

N R

N r

 

(D) 

1

1

2

N

N r

N R

 

(E) 

2

1

(

)

N

N r

R

 

(

107 學年度指考) 

參考答案:

A 

測驗目標:

3c.  應用物理概念或模型解釋物理現象 
3d.  應用物理概念於生活情境或其他學科 

學習表現:探究能力-思考智能 

tm-Va-1 

探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:選修物理  電磁現象二與量子現象 

PKc-Ⅴa-4 電位差等於電流乘以電阻,此為歐姆定律。 

PKc-Ⅴa-6 電路有串聯、並聯及迴路等形式,電路中的能量及電

量必須守恆。 

說明: 

此題以電鰻透過體內組織放出高壓電,鋪陳與建構圖像模型,讓考生應用已知的

串並聯及歐姆定律,解釋此物理現象。此題利用電鰻放電的生物現象,結合生物與物

理,符合「跨學科」探究之學習。 
1. 每一列放電單位相當於

1

N 個電動勢

串聯,故其每一列電動勢為

1

N

。 

2. 並聯

2

N 個放電單位,電動勢不變。故電鰻的總電動勢

total

1

N

。 

 

 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

14 

3. 整隻電鰻的內電阻相當於將

1

N 個電阻

r

先串聯形成等效電阻

1

N r ,再將

2

N 個等效電

阻

1

N r 進行並聯。故電鰻總電阻為

1

2

=

/

R

N r N

電鰻

。 

4. 整個迴路的總電阻值:

total

1

2

+

(

/

)

R

R

R

N r N

R

電鰻

。 

5. 最大電流 I 為: 

total

1

1

2

total

1

2

1

2

 = 

(

/

)

N

N N

I

R

N r N

R

N r

N R

。 

6. 綜合上述計算分析,本題正確答案為(A)。 

 

例 11. 

柯南與小哀在研究室裡研究磁力相關原理,柯南將一條平行於 x 軸的導線通以沿 x

軸

方向的電流,如圖 3 所示,其中 x 、 y 軸在紙面上。若小哀打開一均勻磁場,使導線懸

浮於空中,即磁力指向 z

軸方向,或是說磁力垂直穿出紙面,則此均勻磁場的方向為

何? 

(A) 

y

軸方向 

(B) 

y

軸方向 

(C) 

z

軸方向 

(D) 

z

軸方向 

(E) 

x

軸方向 

 

(改寫自

106 學年度指考) 

參考答案:

A 

測驗目標:3a.  套用單一物理定義、公式、定律或原理解題 

3b.  應用圖示、模型或抽象知識來表達物理概念、方法及原理 

學習表現:探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:選修物理  電磁現象一 

PKc-Ⅴa-8 載流導線在磁場中受力,可利用此特性設計電動機。 

說明: 

測驗考生對物理定義中電磁現象的理解程度,並應用相關概念解題。 

1. 依照右手開掌定則,電流方向為大拇指指向、磁場方向為四指指向、導線受力方向

為掌心方向。 

2. 由右手開掌定則,大拇指指向 x

軸(因為電流方向朝 x

軸),掌心方向指向 z

軸

(因為導線受力向上,即為 z

軸)

,此時四指指向

y

軸即為磁場方向。 

3. 綜合上述分析,本題正確答案為(A)。 

 

x 

z 

I 

y 

 

圖

3 

background image

分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

15 

四、測驗考生分析整合的能力 

例 12. 

以每個電子的動能均為 K 的低能量電子束,射向間距為 d 的雙狹縫,然後在距離狹縫

為 L 之屏幕平面上,以探測器測出屏幕平面各位置電子數目的密度,在 L

d 時,發

現接近中央線兩相鄰電子數目密度最小處的間隔為

y

;若將電子的動能改為 4K ,則

兩相鄰密度最小處的間隔約為下列何者? 

(A) 

4 y

 

(B) 

2 y

 

(C) 

y

 

(D) 

1

2

y

 

(E) 

1

4

y

 

(

107 學年度指考) 

參考答案:

D 

測驗目標:4b.  融會貫通多個概念、公式、定律或原理以解決問題 

4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 

學習表現:探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:選修物理  波動、光及聲音 

PKa-Ⅴa-13 光有干涉與繞射的現象,其亮紋和暗紋決定於相位差。 

電磁現象二與量子現象 

PKd-Ⅴa-5 德布羅意提出物質波理論:物質都具有波與粒子的

二象性,並經實驗驗證。 

說明: 

此題測驗考生對電子物質波與電子雙狹縫干涉之分析推論。 

德布羅意受到光子理論的啟發,指出物質應該與光一樣,同時具有波動與粒子的

二象性,進而提出「物質波」的概念。科學家戴維森與革末用鎳金屬晶體作電子束繞

射實驗,證明電子具有波動性,同時驗證德布羅意的假設。讓電子束通過雙狹縫,也

會產生類似光波通過雙狹縫的干涉現象,而該實驗更可了解物質波的特性。電子依一

定的機率分布,隨機在屏幕上出現,直到電子數累積夠多時,干涉條紋才慢慢浮現。

因此物質波是一種機率波,可以描述物質在某處出現的機率。 
1. 「物質波」的數學式,可表示為:

/

h p

,其中

為物質波波長,h 為普朗克常數,

p

為粒子的動量。 

2. 若電子的動能為 K 且質量為

m

,則電子的物質波波長

/

/

2

h p

h

mK

。 

3. 光波的雙狹縫干涉,屏幕上相鄰兩暗紋或相鄰兩亮紋的間距為

/

y

L

d

 

,故結合

/

y

L

d

 

與

/

/

2

h p

h

mK

,可得到: 

=

( )

2

L

L h

Lh

y

d

d p

d

mK

 

 

4. 若電子的動能改為 4K ,所以兩相鄰電子數目密度最小處的間隔變為

/ 2

y

。 

5. 綜合上述計算分析,本題正確答案為(D)。 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

16 

例 13. 

因家貧年少失學的法拉第,數學根底不如一般科學家雄厚,然而他所發明的電力線和

磁力線的描述方式,對於了解「場」的概念,有極大助益。

如圖 4 為空間中某區域的電力線分布,其電場方向如箭頭

所示。 

(1) 下列敘述何者正確? 

(A)甲點之電位低於乙點之電位 

(B)甲點的電場較乙點強;若該圖線為磁力線,甲點的磁

場亦較乙點強 

(C)若甲點沒有電荷存在,則可以有兩條電力線通過甲點,但磁力線則不可能有兩

條通過甲點 

(D)帶電粒子在甲點所受靜電力之方向即為甲點電場之方向,但磁力線必與帶電粒

子之受力方向垂直 

(E)在甲點附近沿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,但磁場所施之磁力總會作功 

(2) 將不正確選項填入表格,並說明錯誤之處。 

 

 

 

 

 

(改寫自

103 學年度指考) 

參考答案:

(1) B 

(2)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

不正確選項

 

 

 

 

 

說明

 

 

 

 

 

 

 

不正確選項

 

(A) 

(C) 

(D) 

(E) 

說明

 

甲 點 之 電 位

高 於 乙 點 之

電位。 

 

 

電 力 線 方 向

為 正 電 荷 的

受力方向,故

只 能 有 一 條

電 力 線 通 過

甲點。 

帶 電 粒 子 必

須帶正電,所

受 靜 電 力 之

方 向 才 是 電

場方向。 

沿 電 力 線 移

動 帶 電 粒 子

時,粒子受靜

電力作功;磁

力 因 與 位 移

方向垂直,故

磁 力 作 功 為

零。 

乙 

甲 

圖

4 

background image

分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

17 

測驗目標:4b.  融會貫通多個概念、公式、定律或原理以解決問題 

4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 

學習表現:探究能力-思考智能 

tc-Va-1 

測驗內容:選修物理  電磁現象一 

PKc-Ⅴa-1 可以用電力線表示出電場的大小與方向。   

PKc-Ⅴa-3 在電場中,單位電荷在某點所具有的位能,即為該點

之電位。 

說明: 

此題考生須分辨電力線及磁力線的異同,融合相關電荷、電位、靜電力及作功等

概念,分析題目給予的圖形,以進行推論。 

【第 1 小題】 

1. 各選項說明如下: 

(A) 電力線的方向是由高電位指向低電位,故甲點之電位高於乙點之電位。 
(B) 甲點的電力線密度較乙點高,故甲點的電場較乙點強;若該圖線為磁力線,磁力

線上任一點的切線方向,即為該點的磁場方向,且磁力線的疏密程度代表磁場的

強弱。故甲點的磁場亦較乙點強。 

(C) 電力線方向為正電荷的受力方向,只能有一條電力線通過甲點,除非該點是電荷

所在位置;磁力線是封閉曲線,且每點的磁場方向為磁力線的切線方向,都是獨

特唯一的,因此不可能有一點同時有兩條磁力線通過。 

(D) 該帶電粒子必須帶正電,所受靜電力之方向才是電場方向。磁力線方向為磁場方

向,必與受力方向垂直,但帶電粒子必須運動才會受磁力作用。 

(E) 沿電力線移動帶正電粒子時,若電力與移動方向相同,則電力作正功;磁力因與

位移方向垂直,故磁力作功為零。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(B)。 

【第 2 小題】 

此題考生不但要能判別出錯誤選項,更要指出選項的錯誤之處,測驗考生是否理

解電荷、電場、磁場、電力線、磁力線、電位與作功等相關概念,以及對電場、磁場

及其相關電磁現象的綜合表達敘述能力。 

 

 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

18 

例 14. 

閥門是控制流體通過的閘道,生活中常見的水龍頭就是一種水的閥門。視不同的使用

需要,閥門有多種設計,圖 5 為甲、乙、丙、丁四種氣體閥門,其開關旋鈕的旋轉圈

數對應流量係數的關係圖,在閥門兩端的壓力差固定時,此四種閥門的流量係數正比

於單位時間通過的氣體量。 

 

 

 

 

 

 

 

下列關於閥門使用選擇的敘述,哪些正確? 

(A)實驗引入微量氣體時,乙的流量控制比甲更精細 

(B)實驗中丁比乙更難對微小氣體流量精細控制 

(C)若希望旋轉 2 圈時,引入較大量的氣體,選乙比選甲好 

(D)若希望旋轉第 1 圈時,就能流過較大量的氣體,選丙比選丁好 

(E)乙流量小又非線性變化,故所得氣體流量測量值的不確定度較丙大 

(改寫自

106 年研究用試卷) 

參考答案:

AB 

測驗目標:

4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 
4d.  分析實驗變因、比較實驗結果或解釋實驗數據 

學習表現:探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:必修物理  PMc-Ⅴc-3 科學的態度與方法。 

說明: 

本題測驗考生對生活情境中相關物理概念的理解,以及能否分析文字或圖表,來

推論相關實驗的變因、解釋及結論等。 

1. 各選項說明如下: 

(A) 甲、乙旋轉圈數相同時,其流量係數甲大於乙,且因流量係數正比於單位時間通

過的氣體量,故乙的流量控制比甲更精細。 

(B) 乙、丁比較,當旋轉圈數相同時,流量係數丁大於乙,故對流量精細控制乙較丁

好。 

(C) 旋轉圈數 2 圈時,甲的流量係數約為

3

5 10

;乙約為

4

2.5 10

。故對引入大量氣

體之前提下,甲較乙好。 

圖

5 

旋
轉

圈

數

 

8 
6 
4 
2 

0  5  10  15  20  25 

流量係數(×

) 

甲 

旋
轉

圈

數

 

8 
6 
4 
2 

0  5  10  15  20  25 

流量係數(×

) 

乙 

旋

轉
圈

數

 

2 

1.5 

1 

0.5 

0  5  10  15  20  25 

流量係數(×

) 

丁 

丙 

background image

分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

19 

(D) 丙、丁比較,旋轉 1 圈,丙流量係數約為

1

1.5 10

,丁流量係數約為

1

2.5 10

,

故流過較大量氣體的前提下,丁比丙好。 

(E) 乙、丙於相同圈數比較下,對氣體流量測量值,乙的精確度高且不確定度小。 

2. 綜合上述分析,判斷乙閥門最適合用於微小流量且精細控制,其流量測量值的不確

定度最小,但不適合流量較大的氣體。本題正確答案為

(A)(B)。 

 

例 15. 

物理老師以影片介紹「動量與角動量」單元後,再分組討論和表達分享學到的物理概

念。以下是分組代表上臺報告影片中的內容大意: 

甲:捕手接到飛來的棒球之前,棒球具有動量,當棒球落入手套後,其動量瞬間變為

零。如果捕手能延長接球的時間,可減小手套受到的衝擊力。 

乙:跳高選手在竿前起跳,落在厚的海綿墊時,身體在停止前經歷的時間較長,所受

的撞擊力因而減小,才不致受傷。 

丙:汽車備有安全帶或安全氣囊,目的是發生碰撞危險時,可以減少碰撞期間的動量

變化,藉此減輕對人體的傷害。 

丁:冬季奧運的花式溜冰選手將雙手抱在胸前內縮身體,使得身體轉速加快;若將雙

手往外伸展,轉速則變慢,此部分動作滿足角動量守恆。 

戊:從克卜勒第二定律,得知地球繞太陽公轉遵循角動量守恆。 

根據以上分組代表甲、乙、丙、丁、戊等五位同學的報告內容,回答下列問題: 

(1) 哪一位同學報告的物理概念不正確? 

(A)甲 

(B)乙 

(C)丙 

(D)丁 

(E)戊 

(2) 奧運跳水選手跳離跳水臺後,落水前的過程中,選手可透過收縮或伸展身體而改變

轉速。此物理概念與甲至戊的哪些分組代表提出的概念相同? 

(A)甲 

(B)乙 

(C)丙 

(D)丁 

(E)戊 

(

108 年研究用試卷) 

參考答案:

(1) C 

(2) DE 

測驗目標:

3d.  應用物理概念於生活情境或其他學科 
4b.  融會貫通多個概念、公式、定律或原理以解決問題 

學習表現:探究能力-思考智能  tc-Va-1 

測驗內容:選修物理  力學二與熱學 

PEb-Ⅴa-10 質點的動量等於質點的質量乘以速度,其時間變化

率等於質點所受作用力。衝量等於動量的變化。 

PEb-Ⅴa-14 一質點的角動量等於其位置向量和動量的向量外積,

其時間變化率等於質點所受的力矩。 

 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

20 

說明: 

此題測驗考生對於基本物理定義的了解,以及對陳述方式進行資料評估。 

【第

1 小題】 

1. 各分組代表說明如下: 

甲:捕手接到飛來的棒球之前,棒球具有動量;當棒球落入手套後,其動量瞬間變

為零。如果捕手能延長接球的時間,則棒球的動量對時間的變化率則會降低,因

此可減小手套受到的衝擊力。 

乙:跳高選手在竿前起跳而落到地面,容易因地面的作用力太大而受傷;若可落在

足夠厚的海綿墊時,身體在停止前經歷的時間較長,選手的動量對時間的變化率

則會降低,所受的撞擊力因而減小,才不致受傷。 

丙:汽車備有安全帶或安全氣囊,目的是發生碰撞的危險時,延長碰撞時的作用時

間。由於動量變化量一定,延長作用力的作用時間,可使得平均作用力較小,藉

此減輕對人體的傷害。 

丁:冬季奧運的花式溜冰比賽,例如選手將雙手抱在胸前內縮身體,身體轉速加快;

若將雙手往外伸展,轉速則變慢。由於過程中未受到外力矩作用,故該旋轉動作

滿足角動量守恆。 

戊:克卜勒第二定律(也就是等面積定律)

,其涵義為:地球相對於太陽而言,所受

的力矩為零,遵循單一質點角動量守恆。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(C)。 

【第

2 小題】 

1. 奧運跳水選手跳離跳水臺後,僅受到地球的重力作用,但重力作用在奧運跳水選手

的質量中心,對選手產生的力矩為零,因此選手落水前的過程中,滿足角動量守恆。

選手可透過收縮或伸展身體而改變相對於質心的轉速,如收縮身體,轉速變快。 

2. 根據第 1 小題各分組代表說明,其中甲、乙、丙,物理概念屬於動量;丁、戊,物

理概念屬於角動量守恆。 

3. 綜合上述分析,本題正確答案為(D)(E)。 

 

background image

分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

21 

例 16. 

吹風機是用來加速濕頭髮乾燥或是替頭髮做出造型的工具。市面上有琳瑯滿目的負離

子吹風機,號稱可以產生幾百萬個電子,與空氣中的氧原子結合,讓其成為帶負電的

氧離子。頭髮被吹風機吹整時,因為幾百萬個負氧離子被吹附於頭髮上,使頭髮根根

帶負電,互相排斥,吹完頭髮後蓬鬆好梳理。 

美髮師購買一組空氣離子計數器,測試剛買的負離子吹風機,發現的確有百萬負離子

的濃度;且距離越遠,負離子濃度越低。美髮師發現負離子的產生,主要是經由對空

氣施加高電壓所致。但工作室裡使用 5 年的負離子空氣清淨機,已測不到負離子產生。 

美髮師發現某市售負離子產生器模組的電源標籤,如表 1 所示;輸入電源為

180 220 V

之交流電,輸出電壓為

6 7 kV

之高壓直

流電,最大功率

2 W

,最大電流

50 mA

,

負離子產生量為每分鐘 1000 萬

4000 萬

個,放電端為碳刷頭。 

 

 

根據上述短文,以下敘述何者正確? 

(A)負離子產生器經過長時間使用後,效果不變 

(B)距離負離子產生器無論多遠,效果相同 

(C)負離子產生器,利用高壓放電現象產生負離子 

(D)為產生更多負離子,可將輸入電源改為

110 V

之交流電 

(E)負離子吹風機,宣稱使頭髮蓬鬆好梳理,與負氧離子無直接關係 

(

108 年研究用試卷) 

參考答案:

C 

測驗目標:

3d.  應用物理概念於生活情境或其他學科 

4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 

學習表現:探究能力-問題解決 

pa-Va-1 

測驗內容:必修物理  PMc-Ⅴc-2 電在生活中的應用。 

說明: 

此題以生活情境中常見之電器用品吹風機為題材,以負離子吹風機產生電子,再

與空氣中的氧結合形成負氧離子,進而使得頭髮吸附了負氧離子,而當每根頭髮帶同

性電荷時,於同性電荷相斥作用下,頭髮自然好梳理。考生可藉由題幹中的文字敘述

理解此現象。 

 

 

表 1 

電源工作條件 

輸入  AC  180 220 V /  Max 50 mA

   

輸出 

DC 6 7 kV

   

Max 2 W

   

1000 萬

4000 萬個負離子

/

分鐘 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

22 

1. 各選項說明如下: 

(A) 「工作室裡使用 5 年的負離子空氣清淨機,已測不到負離子產生。」可以合理推

論負離子產生器經過長時間使用後,效能、效率會減低。 

(B) 「測試剛買的負離子吹風機,……;且距離越遠,負離子濃度越低。」因此可推

論距離越遠,效能會越差。 

(C) 由表 1 得知,當負離子產生量為每分鐘 1000 萬至 4000 萬,需要輸入電壓 180 V

至

220 V 之交流電及輸出電壓 6  kV 至 7  kV 之高壓直流電,故推論負離子生成

需要高壓放電。 

(D) 將交流電利用變壓器調整至適當電壓,再藉由整流、濾波、穩壓電流方式處理後,

將交流電轉為直流電,故改變輸入電壓亦會改變輸出電壓,而使負離子產生器無

法正常運作。 

(E)負離子吹風機,是利用負氧離子同性電會相斥的現象,使得頭髮變蓬鬆且易梳理。 

2. 綜合上述分析,本題正確答案為(C)。 

 

例 17. 

核能發電反應機組停機後,雖然核分裂連鎖反

應會停止,但是反應後的產物仍具有放射性,

也會持續產生餘熱而造成高溫,需要持續輸入

冷卻水降溫避免機組過熱,且必須在精密控制
下才能停機。若停機後的餘熱發電功率為

r

P ,

核能機組正常發電功率為

P

,以

/

r

P P W

為縱

軸,則其隨時間改變的曲線如圖 6 所示。假設

核電廠某一老舊機組正常發電功率為每小時

64 萬度,而某用戶每個月用電度數為 320 度,

則停機經過一天後,該時的餘熱用來發電一小

時的電能,與該用戶用電約多久時間的電能相

等? 

(A) 3 小時 

(B) 3 天 

(C)30 天 

(D) 300 天 

(E) 3000 天 

(改寫自

102 學年度學測) 

參考答案:

D 

測驗目標:2b.  了解文本、數據或圖表等資料的意義 

4c.  分析文本、數據或圖表等資料以解決問題 

學習表現:探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:必修物理  PNc-Ⅴc-2 核能發電與輻射安全。 

 

圖

6 

關機後經過的時間 

1

秒 

10 

秒 

1 

分 

10 

分 

1 

時 

5 

時 

1 

天 

10 

天 

W 

7 % 
6 % 
5 % 
4 % 
3 % 
2 % 
1 % 
0 % 

background image

分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

23 

說明: 

此題測驗考生對電功率的理解,以及相關數值運算的能力。 

1. 能源的開發與利用,涉及能源開發的效率與對環境的影響,需要多方面的考量。相

較其他發電方式,核能機組基於安全性考量,必須在特定控制程序下停機。一般核

電機組的發電功率大約為

1 GW

,而老舊機組的發電功率則較低,題目取「正常發電

功率為每小時 64 萬度」,除了方便計算,也貼近事實。測驗內容是認識能源開發與

利用的各種面向,與用電安全等議題,以及對日常生活可能的衝擊。

 

5

5

3

8

6.4 10

/

(6.4 10 ) (10 ) (1/1) W

6.4 10 W

0.64 GW

P

度 小時

   

2. 依據題目提供圖表得知,當停機經過一天後,核能機組餘熱發電功率

r

P 約為核能機組

正常發電功率

P

的 0.5%,故

5

(6.4 10

) (0.005)

3200

r

P

P W

 

度/小時

度/小時

。 

以餘熱功率發電 1 小時所發出之電能為

(3200

/

) (1

)

3200

度 小時

小時

度

,相當於

可讓每個月用電度數為 320 度的用戶,使用

3200 

/ (320

/ ) 10

度

度 月

月

的電能,故答

案為

(30

/ ) (10 )

300

天 月

月

天

。 

3. 綜合上述分析,本題正確答案為(D)。 

 

例 18. 

一組學生在做完電子荷質比實驗後,想到可使用其中的「亥姆霍茲線圈」測量光電效

應實驗中光電子的動能。經討論後,將實驗裝置安排如圖 7 所示,其中兩線圈的中心

軸沿著 x 軸方向,而光電效應實驗的兩個金屬電極與可調變的直流電源相接,在負極

中央開洞,使得光電子以垂直 x 軸的方向入射兩線

圈中央的磁場區,回答下列問題: 

(1) 欲得知金屬電極在入射光頻率

f

的照射下的截

止電壓V ,學生將電源電壓設定為零,調整亥姆

霍茲線圈中的電流使得兩線圈中間的磁場量值

為 B 後,再測量進入兩線圈間中心磁場區光電
子的運動半徑最大值為

m

R 。說明如何由此決定

截止電壓V (以電子質量 m 、電荷 e、磁場 B 與
半徑最大值

m

R 表示答案)。 

(2) 學生欲測量金屬電極的功函數,但只有兩個入射光頻率

1

f 、

2

f 可使用,且

1

2

f

f

,

因此將亥姆霍茲線圈中的電流分別調整為

1

i

、

2

i

,且

1

2

i

i

。由於實驗難免有誤差,

試在答題卷上以

f

為橫軸,

2

m

R

為縱軸作圖,並說明如何利用

1

f 、

2

f 與

1

i

、

2

i

,以

決定功函數。 

(改寫自

107 學年度指考) 

電源 

電極 

圖

7 

線圈 

background image

物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

24 

參考答案:

(1) 

2

2

m

/ (2 )

V

eB R

m

 

(2)  

 

 

 

 

 

 

 

 

測驗目標:

4a.  根據資料進行歸納、假說或演繹 

學習表現:探究能力-思考智能 

tr-Va-1 

探究能力-問題解決 

pa-Va-2 

測驗內容:選修物理  電磁現象一 

PKc-Ⅴa-9 在平面上運動的帶電質點受到垂直於平面之均勻磁

場的作用,會受力並做等速圓周運動。 

電磁現象二與量子現象 

PKd-Ⅴa-4 愛因斯坦分析光電效應,提出光量子論。 

說明: 

【第

1 小題】 

電子在磁場中所受向心力為

2

m

/

mv

R

evB

,經過整理可以求得速率

v

與運動半徑最大

值

m

R 的關係為

m

/

v

m

eBR

。由方程式 

2

2

2

2

2

m

m

1

(

)

2

2

2

eBR

e B R

m

eV

mv

m

m

 

可得截止電壓為

2

2

m

/ (2 )

V

eB R

m

。 

【第

2 小題】 

由

2

2

2

m

/ (2 )

hf

W

eV

e B R

m

,經過整理可得 

2

m

2

2

2

(

)

mh

W

R

f

e B

h

 

若以

2

m

R

為縱軸、 f 為橫軸,此等式為一直線方程式,其中斜率為

2

2

(

)

0

2

/ e B

mh

,橫

軸𝑓的截距為

/

W h

。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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分科測驗考試說明 

物理考科 

 

 

25 

方法一 

若線圈電流

i

越大,則產生的磁場

B

越大,且斜率越小,因此可以畫出下圖: 

 

 

 

 

 

 

 

兩直線交點即為截距

/

W h

,因此可得功函數。 

方法二 

若線圈電流

i

越大,則產生的磁場

B

越大,且斜率越小。然而實驗難免有誤差,

兩直線可能有不同的截距,因此得到圖形如下: 

 

 

 

 

 

 

由兩截距的算數平均數為

/

W h

,可求得功函數W 。 

 

這題結合了「亥姆霍茲線圈」、「光電效應」、「電荷在磁場中的受力」等觀念,

並且經理論推導得出光電子的運動半徑與入射光頻率的關係,接著求出金屬功函數。

第(1)小題屬於基本題,必須對光電效應與光電子的運動半徑有進一步了解,才有辦法

作答;第(2)小題必須知道功函數的意義,並寫出實驗時要如何從圖表中決定功函數的

數值。 
 

例 19. 

小明的家人在市場買了真空包裝的肉,回家打開切成肉片,發現切面泛著淡淡的偏綠

色的金屬幽光,有些地方還看到彩虹色的金屬光澤,如圖 8 所示,心想是不是肉被金

屬汙染了呢? 

於是小明上農委會的「農業知識入口網站」詢問,駐站專家表示,無論新鮮的肉或煮

熟的肉,經過鋒利的刀具切割後,在切面上有時可見彩虹光澤,主要是因為切面上有

肌肉纖維所致,如圖 9 所示,是很正常的物理現象,這種現象在孔雀羽毛和魚的鱗片

皆可見。但其原理與光通過三稜鏡所產生的現象並不相同。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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物理考科

 

分科測驗考試說明

 

 

 

 

26 

 

 

 

 

小明於探究與實作課程中與同學小儒及阿平提出「肌肉切割後會產生金屬光澤」的現

象,拿出 X、Y、Z 三種不同刀子,先用同等力道切割紙張的張數判斷刀子鋒利程度,

再以不同角度方式切肉,並把有無金屬光澤的結果記錄於表 2: 

表 2 

 

X 

Y 

Z 

以同等力道切割紙張劃破張數 

12 張 

6 張 

1 張 

切割方向與肌肉纖維平行 

 

 

 

切割方向與肌肉纖維夾 45 度 

 

 

 

切割方向與肌肉纖維垂直 

 

 

 

(1) 依據「農業知識入口網站」駐站專家的說法,下列關於光的物理現象,何者最適合

說明肉的切面有彩虹色的金屬光澤? 

(A)干涉 

(B)漫射 

(C)色散 

(D)反射 

(E)折射 

(2) 依據表 2 結果,阿平由探究所得的結果形成五點論點 

論點甲:刀子越鋒利,越容易產生金屬光澤 

論點乙:拿出第四把刀子S,當切割方向與肌肉纖維平行,就不會產生金屬光澤 

論點丙:僅由Y刀切割的結果,可以確定切割方向會影響金屬光澤的產生 

論點丁:僅由X、Y兩把刀切割的結果,可以推論切割方向與肌肉纖維垂直就可以

產生金屬光澤 

論點戊:拿出第五把刀子T,以同等力道可以劃破5張紙,當切割方向與肌肉纖維夾

45度,就不會產生金屬光澤 

小明反思「探究成果」,發現有兩個論點屬科學邏輯謬誤的過度推論。試將過度推

論的論點填入表格,並說明原因。

 

圖

8 

圖

9 

肌肉纖維 

橫切面 

肌肉纖維束方向 

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