科學教育月刊 第
458 期 中華民國 112 年 5 月
- 42 -
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽
--選擇題測驗試題
(上)
國立臺灣師範大學
科學教育中心
一 般 資 訊
‧
Avogadro’s constant
𝑁
𝐴
= 6.022 × 10
23
𝑚𝑜𝑙
−
1
‧
Electronic charge
𝑒 = 1.602 × 10
−
19
𝐶
‧
Molar gas constant
𝑅 = 8.314
‧
Molar gas constant
𝑅 = 0.0821
‧
Molar gas constant
𝑅 = 1.982
‧
Planck’s constant ℎ = 6.626 × 10
−
34
𝐽 𝑠
‧
Speed of light (in vacuum)
𝑐 = 2.998 × 10
8
‧
1 atomic mass unit 1
𝑢 = 931.5
‧
Specific heat of water = 4.2
( )( )
‧
1 Dalton = 1.661 × 10
−
27
𝑘𝑔
‧
1
𝑒𝑉 = 1.602 × 10
−
19
𝐽
‧
1bar= 10
5
𝑃 𝑎 = 10
5
𝑁𝑚
−
2
= 1
𝑎𝑡𝑚
‧
1
𝐴
0
= 10
−
10
𝑚
‧
Acceleration due to gravity
𝑔 = 9.8
‧
1 Litre = 10
3
𝑐𝑚
3
= 10
−
3
𝑚
3
‧
Density of water = 1000
‧
Mechanical equivalent of heat = 4.186
‧
1 atmosphere = 101325 P
‧
Refractive index of water = 1.33
‧
1 mL=1
𝑐𝑚
3
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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選擇題
MCQ (30 Points)
Q1:
(1.0pt)
在 旋 轉 木 馬 前 面 （ 外 面 ）， 警 笛 (siren) 以 恆 定 頻 率 響 起 。 如 果 旋 轉 木 馬 以 順 時 針 方 向 旋
轉 ， 警 笛 位 置 如 圖 所 示 。
以 下 是 坐 在 旋 轉 木 馬 上 的 人 觀 察 到 的 較 高 頻 率 、 較 低 頻 率 和 原 始 頻 率 的 一 些 條 件 。
科學教育月刊 第
458 期 中華民國 112 年 5 月
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從 以 下 四 個 選 項 中 選 擇 正 確 的 說 法 。
1. 在 12點 鐘 和 6點 鐘 位 置 聽 到 原 始 音 高 。
2. 在 9點 鐘 和 3點 鐘 位 置 聽 到 原 始 音 高 。
3. 在 3點 鐘 位 置 聽 到 較 高 的 音 調 ， 在 9點 鐘 位 置 聽 到 較 低 的 音 調 。
4. 在 9點 鐘 位 置 聽 到 較 高 的 音 調 ， 在 3點 鐘 位 置 聽 到 較 低 的 音 調 。
a. 1,4
b. 2,3
c. 1,3
d. 2,4
Q.2.
(1.0pt)
一 束 光 束 從 垂 直 方 向 無 限 延 伸 的 區 域 1 傳 播 到 垂 直 方 向 無 限 延 伸 的 區 域 4（ 如 圖 所 示 )。區
域 1、2、3、4 的 折 射 率 分 別 為 1.62、1.60、1.55 和 1.50。若 光 束 恰 好 未 射 入 區 域 4，則 入 射
角 θ 的 正 弦 值 sin θ 為 何 ？
(a) 區 域 Region 1 (b) 區 域 Region 2 (c) 區 域 Region 3 (d) 區 域 Region 4
a.
.
.
b.
.
.
c.
.
.
d.
.
.
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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Q.3.
(1.0pt)
在 下 面 的 電 路 中 ， 通 過 電 阻
𝑅1 (=2 Ω) 的電流為I ，則I 為多少安培?
a. 0.5 A
b. 1.0 A
c. 1.8 A
d. 2.0 A
Q.4.
(1.0pt)
電 熱 水 壺 的 加 熱 器 是 由 一 根 長 度 為 L、 直 徑 為 d 的 金 屬 絲 製 成 。 連 接 到 固 定 電 壓 源 時 ， 使
0.5 kg 的 水 溫 度 升 高 40 K 需 時 4 分 鐘 。 若 此 加 熱 器 被 新 加 熱 器 代 替 ， 該 新 加 熱 器 是 由 與
原 加 熱 器 相 同 材 料 的 兩 根 金 屬 絲 組 成 ， 每 根 金 屬 絲 的 長 度 為 L、 直 徑 為 2d。 下 列 有 關 加 熱
等 量 的 水 、 造 成 相 同 溫 差 所 需 時 間 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ (整 個 系 統 是 隔 熱 的 )
a.
若 兩根 金 屬 絲串 聯 ， 則 需時 4分 鐘
b.
若 兩 根 金 屬 絲 並 聯 ， 則 需 時 2分 鐘
c.
若 兩 根 金 屬 絲 串 聯 ， 則 需 時 1分 鐘
d.
若 兩 根金 屬 絲並 聯 ， 則 需時 0.5分 鐘
Q.5.
(1.0pt)
在 齋 戒 月 時 ， 考 慮 質 量 為 200 kg 的 砲 彈 從 哈 利 法 塔 前 的 大 砲 以 與 水 平 線 成 60 度 的 角 度 以
100 公 里 /小 時 的 速 度 射 出。若 砲 彈 發 射 時 的 初 始 動 能 為 K，則 在 拋 射 過 程 中，砲 彈 在 最 大
高 度 處 的 動 能 為 何 ?
科學教育月刊 第
458 期 中華民國 112 年 5 月
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a. K
b. K/2
c. K/4
d. K/3
Q.6.
(1.0pt)
一 光 線 的 偏 向 角 接 近 等 邊 玻 璃 棱 鏡 P 的 最 小 偏 向 角。現 附 加 與 P 相 同 的 玻 璃 棱 鏡 Q 和 R，
三 者 彼 此 靠 近，如 圖 所 示。如 果 從 P 出 射 的 光 線 進 入 Q 並 繼 續 前 進，進 入 到 R，則 此 光 線
從 R射 出 時
a. 偏向角變大
b. 和僅有P 時的偏向角相同
c. 完全內反射
d. 沒有偏向角
Q.7.
(1.0pt)
當 兩 個 力 學 波 在 空 間 一 個 小 區 域 相 遇 時 ， 兩 個 波 就 會 發 生 疊 加 ， 稱 為 波 的 干 涉 。 下 列 敘
述 何 者 錯 誤 ？
a. 可以將它們各自的位移相加來得到兩個波的合成位移。
b. 離開該區域的波攜帶的能量比發生疊加前的能量少。
c. 各個波的頻率在疊加後不會改變。
d. 離開該區域後，兩波的特徵與疊加前相同。
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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Q.8.
(1.0pt)
馬 先 生 在 物 理 實 驗 室 裡 做 實 驗，他 將 兩 個 線 圈
(線 圈A 和 線 圈B) 串 連 到 一 個檢 流 計，然 後
將 棒 狀 磁 鐵 從 線 圈 中 掉 下，如 圖 所 示。當 磁 鐵 通 過 線 圈
A 時 指針 不 動，當 磁鐵 通 過 線圈 B
時 則 觀 察 到 一 個 大 的 偏 折。兩 個 線 圈 的 形 狀、尺 寸 和 材 料 和 繞 的 線 圈 數 完 全 一 樣，磁 鐵 掉
下 通 過 任 何 一 個 線 圈 時 的 速 度 也 幾 乎 一 樣 。 他 做 了 以 下 幾 個 結 論 ：
(a) 線 圈 Coil A (b) 線 圈 Coil B (c) 檢 流 計 Galvanometer
(A) 通過線圈A 的淨磁通量是零。
(B) 當棒狀磁鐵通過線圈A，在線圈A 和線圈B 中的感應電動勢方向恰好相反。
(C) 如果棒狀磁鐵的磁極方向相反，通過線圈A 時檢流計上會有偏折。
(D) 線圈A 上的繞線方式與線圈B 的不一樣。
上 面 的 敘 述 何 者 正 確
?
a. A
b. B
c. C
d. D
科學教育月刊 第
458 期 中華民國 112 年 5 月
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Q.9.
(1.0pt)
一 個 標 準 的 乒 乓 球 從 大 理 石 地 板 上 方
1 公 尺 處 掉 下來，乒 乓 球在 停 止 前 彈跳 了 好 幾 次，在
每 次 的 彈 跳 後 乒 乓 球 的 高 度 較 前 次 高 度 降 低 了
20%。范 小 姐 觀 察了 這 個 現 象，並 且 畫 下了
兩 個 物 理 量 對 時 間 圖 ， 如 下 圖 所 示 。 請 指 出 這 兩 個 對 應 到 縱 軸 上 物 理 量 是 什 麼 ？
(空 氣 阻
力 可 忽 略
)
(a) 時 間 Time ( 單 位 秒 in seconds)
a. 高度與速度
b. 速度與動能
c. 位能與動能
d. 速度與位能
Q.10.
(1.0pt)
在 太 陽 系 中 水 星 是 移 動 最 快 的 行 星 ， 其 平 均 的 繞 日 軌 道 速 度 是
47 km/s， 地 球 則 以 比 較 慢
的 平 均 繞 日 軌 道 速 度
30 km/s 運 行。水 星的 繞 日 半 徑是 多 少 天 文單 位。提 示：一 個 天 文單
位 非 常 相 近 於 地 球 的 軌 道 半 徑 。
a. 0.25
b. 0.40
c. 0.50
d. 0.70
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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Q.11.
(1.0pt)
利 用 鹼 滴 定 來 決 定 酸 混 合 液 的 組 成。教 師 以
4 毫 升的4M HCl、4 毫 升 的18
𝑀 𝐻2𝑆𝑂4 和未
知 體 積 的
4
𝑀 𝐻𝑁 𝑂3，然後加入蒸餾水配製成3 升的酸混合物溶液。教師欲以碳酸鈉水溶
液
(
𝑁 𝑎2𝐶𝑂3.10𝐻2𝑂) 做為鹼來進行滴定，並將2g 的碳酸鈉(𝑁 𝑎2𝐶𝑂3.10𝐻2𝑂) 溶解於水中，
然 後 加 入 蒸 餾 水 稀 釋 至
100 毫升。在 滴 定後，教 師 觀察 到15 毫 升的 酸 混 合 液需 要 使 用7.5
毫 升 的 碳 酸 鈉 溶 液 才 能 完 全 中 和 。 試 問
: 酸 混 合 液中 硝 酸 根 離子 的 質 量 （以 克 計 ） 為：
a. 0.12𝑔
b. 3.1𝑔
c. 0.31𝑔
d. 1.2𝑔
Q.12.
(1.0pt)
阿 聯 酋 擁 有 大 量 的 石 灰 石 儲 量，特 別 是 在 阿 聯 酋 東 部 和 北 部 地 區。傑 貝 爾 哈 菲 特 山（
Jabal
Hafeet） 是 哈 傑爾 山 脈( Hajar) 的一 部 分， 主 要 由 第三 紀 沉 積 岩石 灰 石 構 成。 石 灰 石 的主
要 組 成 為 方 解 石 ， 而 方 解 石 的 化 學 組 成 為 碳 酸 鈣 ， 大 量 用 於 建 築 材 料 。
a. 26.31𝑔
b. 13.15𝑔
c. 6.31𝑔
d. 13.69𝑔
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458 期 中華民國 112 年 5 月
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Q.13.
(1.0pt)
太 空 梭 的 助 推 器 以 過 氯 酸 銨
(
𝑁 𝐻4𝐶𝑙𝑂4) 和鋁粉混合物做為固體燃料。點燃該混合物時，
其 產 物 是 分 別 為
: 固 體 氧 化 鋁 、 氯 化 氫 氣 體 、 水 和 氮 氣 。 使 用 以 下 數 據 並 找 出 在298K 反
應 時 鋁 的 標 準 莫 耳 熱 焓 變 化 值 。
注 ： 以 上 數 值 為 標 準 莫 耳 熱 焓
a. − 976.9 𝑘𝐽
b. − 973.3 𝑘𝐽
c. − 862.5 𝑘𝐽
d. − 813.2 𝑘𝐽
Q.14.
(1.0pt)
未 知 質 量 的 高 錳 酸 鉀 固 體 以 過 量 的 過 氧 化 氫 反 應 ， 二 氧 化 錳 （
𝑀𝑛𝑂2 ) 為其中一種產物，
並 在
STP 下 生 成168L 的 氧氣。試 問 : 高 錳 酸 鉀 的質 量(kg) 為何 ？ STP 時 氣體 的 莫 耳體 積
為
22.4 L/mol
a. 3.16 kg
b. 0.158 kg
c. 0.790 kg
d. 7.90 kg
Q.15.
(1.0pt)
X 光繞 射 結 果 顯示 鹼 土 金 屬具 有 面 心 立方(FCC) 的結 構，其 單位 晶 胞 長 度均 為0.197 nm。
若 此 金 屬 的 密 度 為
1.55
𝑔 𝑐𝑚−3，取40 g 金屬中含有的原子數為：（提示：每個FCC 單位
晶 胞 含 有
4 個 金屬 原 子 ）
a. 3.37 × 1024
b. 6.74 × 1024
c. 1.35 × 1025
d. 2.70 × 1025
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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Q.16.
(1.0pt)
下 表 中 的 圖 代 表 電 導 滴 定。從 圖 中 選 擇 適 當 的 選 項 以 匹 配 滴 定 中 的 每 個 項 目。滴 定 中 的 所
有 項 目 均 指 水 溶 液。
（ 提 示：電 導 取 決 於 自 由 離 子 的 數 量 以 及 離 子 的 性 質。忽 略 稀 釋 效 應 ）
圖 形 和 圖 表 規 格 ：
X = 從 滴 定 管 中加 入 的 溶 液體 積 ； Y = 電 導
(i）乙 酸 與 氨(在滴 定 管 中 ）
(ii) 硝 酸 銀 與 氯化 鉀(在 滴 定管 中 ）
(iii) 硝 酸 與 氨(在滴 定 管 中 ）
(iv) 硫酸 鎂 與 氫氧 化 鋇(在 滴定 管 中 ）
P
Q
R
S
圖 形
滴 定
(i)
(ii)
(iii)
(iv )
a. (𝑖) ⟶ (𝑅), (𝑖𝑖) ⟶ (𝑆), (𝑖𝑖𝑖) ⟶ (𝑄), (𝑖𝑣) ⟶ (𝑃 )
b. (𝑖) ⟶ (𝑅), (𝑖𝑖) ⟶ (𝑆), (𝑖𝑖𝑖) ⟶ (𝑃 ), (𝑖𝑣) ⟶ (𝑄)
c. (𝑖) ⟶ (𝑃 ), (𝑖𝑖) ⟶ (𝑆), (𝑖𝑖𝑖) ⟶ (𝑅), (𝑖𝑣) ⟶ (𝑄)
d. (𝑖) ⟶ (𝑆), (𝑖𝑖) ⟶ (𝑄), (𝑖𝑖𝑖) ⟶ (𝑅), (𝑖𝑣) ⟶ (𝑃 )
Q.17.
(1.0pt)
當 將
1 克 金 屬（ 原子 量89）丟入 稀 硫 酸 中時，會 放 出大 量 氣 體。收集 所 有 氣體 並 乾 燥 以去
除 水 分，測 知 該 氣 體 在
STP（273 K，1 個 大氣 壓 ）下 佔據 了378
𝑐𝑚3 的體積。使用1A 的
電 流 將 所 得 溶 液 在 鉑 電 極 之 間 電 解
15 分鐘 。
[STP 下 的 莫 耳體 積 為22.4L/mol]
對 上 述 整 個 過 程 ， 以 下 說 明 ：
科學教育月刊 第
458 期 中華民國 112 年 5 月
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(1) 金屬 硫 酸 鹽是
𝑀𝑆𝑂4
(2) 在陽 極 放 出氧 氣 。
(3) 收集 的 氣 體為 氫 氣 。
(4) 在陽 極 產 生二 氧 化 硫 。
(5) 金屬 硫 酸 鹽是
𝑀2(𝑆𝑂4)3
(6) 電解 回 收 的金 屬 百 分 比約 為26-28%。
選 擇 正 確 的 選 項 ：
a. 只有選項1、3、4 是正確的
b. 只有選項2、3、5、6 是正確的
c. 只有選項3、4、5 是正確的
d. 只有選項1、2、3、6 是正確的
Q.18.
(1.0pt)
離 子 交 換 樹 脂 用 於 軟 化 水。它 們 含 有 與 “ 硬 ” 離 子 交 換 的 鈉 離 子，例 如
𝐶𝑎2+ 和𝑀𝑔2+. 樹
脂 不 是
100% 有效 的，即 樹 脂中 存 在 的 所有 鈉 離 子 不會 立 即 交 換，可 能 需 要將 溶 液 反 覆通
過 交 換 管 柱 才 能 達 到 完 全 效 率 。
市 售 離 子 交 換 樹 脂 的 平 均 實 驗 式 為
𝐶8𝐻7𝑆𝑂3𝑁 𝑎. （平均實驗式量= 206）。一個100 𝑐𝑚3 含
有 溶 液
0.3
𝑚𝑜𝑙 𝐿−1的𝑀𝑔2+ 僅通過20 克離子交換樹脂管柱一次。如果樹脂的交換效率只
有
25%，在 通 過管 柱 後 得 到的 溶 液 中 ，
𝑀𝑔2+ 和𝑁 𝑎+ 的摩耳濃度分別為多少?
a. 0.13M 和0.26M
b. 0.26M 和0.17M
c. 0.18M 和0.24M
d. 0.21M 和0.14M
Q.19.
鉛 蓄 電 池 充 電 過 程 中 涉 及 的 電 極 反 應 有 ：
在 某 鉛 蓄 電 池 中 含 有
2 L 硫 酸 水 溶 液 ， 己 知 電 解 液 的 密 度 為 1.14
𝑔/𝑚𝐿(20% 𝐻2𝑆𝑂4 𝑏𝑦
𝑚𝑎𝑠𝑠) 。使用1.67 A 的平均電流充電，直到密度升至1.28𝑔/𝑚𝐿(36.9 % 𝐻2𝑆𝑂4 𝑏𝑦 𝑚𝑎𝑠𝑠) 。
2021 年第十八屆國際國中科學奧林匹亞競賽—選擇題測驗試題(上)
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充 電 過 程 的 持 續 時 間 是 多 少 ？ 假 設 在 充 電 過 程 中 酸 溶 液 的 體 積 保 持 不 變 。
a. 80 小時
b. 100 小時
c. 160 小時
d. 188 小時
Q.20.
(1.0pt)
排 列 分 子
𝐻2𝑂,𝐻2𝑆 ,𝐵𝐹3 和𝑁 𝐻3，按照它們偶極矩增加的順序。
a. BF3 < NH3 < H2S < H2O
b. H2S < NH3 < BF3 < H2O
c. BF3 < H2S < H2O < NH3
d. BF3 < H2S < NH3 < H2O
Q.21.
(1.0pt)
某 生 態 學 家 在 一 個 隔 離 的 小 島 上 發 現 一 個 小 水 體 ， 在 其 中 觀 察 到 不 同 的 生 物 ， 他 將 這 些
生 物 依 照 下 表 中 的 描 述 歸 類 為 不 同 的 營 養 階 層 。
營 養 階 層
營養階層名稱
發 現 的 生 物
描 述
第 一 營 養 階 層
生 產 者
植 物 性 浮 游 生 物
植 物 性 浮 游 生 物 為 自 營 生
物 ， 生 產 自 己 所 需 的 有 機
養 分 。
第 二 營 養 階 層
一 級 消 費 者
動 物 性 浮 游 生 物
動 物 性 浮 游 生 物 為 草 食 性
生 物 ， 它 們 攝 食 植 物 性 浮
游 生 物 為 能 量 來 源 。
第 三 營 養 階 層
二 級 消 費 者
小 型 食 浮 游 生 物 魚 類
這 些 小 型 魚 類 為 初 級 肉 食
性 動 物 ， 它 們 攝 食 動 物 性
浮 游 生 物 作 為 能 量 來 源 。
為 了 研 究 這 些 生 物 間 的 交 互 作 用 ， 此 生 態 學 家 在 此 水 體 中 引 進 肉 食 性 魚 類 族 群
(只 吃 其他
的 小 型 魚 類
)， 下列 有 關 此 外來 種 引 進 之後 長 期 結 果的 敘 述 ， 何者 正 確?
a. 自營生物的生物量會增加
b. 自營生物以及草食性生物的生物量都會減少
c. 草食性生物的生物量會增加
d. 草食性生物的生物量會減少，自營生物的生物量會增加
【 待 續 】