113 學年度普通型高級中等學校數理及資訊學科能力競賽
第 4 區複賽物理科實驗試題
編號：
一、題目：
1.色碼電阻是一種以色彩碼標示出電阻器的電阻值與誤差範圍的方式，請利用
三用電表量測並記錄顏色依序為[紅黑紅金]、[綠黑紅金]、[棕黑棕金]的色碼
電阻，並推測[綠紅棕金]之色碼電阻的電阻值應該是多少Ω？(10%)
2.應變規(strain gauge)是一種用來測量物體應變{當物體經過形變時，其長度
會發生變化，而長度變化量與原長的比值即為應變(𝜺)}的測試工具，當被測
部件受變形時，敏感柵也隨之變形，因此敏感柵的電阻值會產生相應的變化
，其電阻的變化(∆𝑅)與應變(𝜀)的關係為:
∆𝑅
𝑅
= 𝐾𝜀
其中 R 為未形變時的電阻值、K 為應變係數。請利用三用電表量測應變規未形變
時的電阻值是多少Ω？(5%)
3.請自行設計電路(例如:惠斯同電橋或其他電路)，利用所提供之實驗器材推算應變規
未形變時的電阻值是多少Ω？[需繪製所設計的電路圖](10%)
4.熱脹冷縮是指物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮的特性，其形狀、體積、密度可能
因此改變。在一維空間中的熱膨脹係數稱為線膨脹係數(𝛼)，是指固態物質當溫度
改變 1 單位時，其長度的變化和原長度的比值，不同的物質都有它的膨脹係數，
其關係式為:
𝐿 = 𝐿
0
(1 + 𝛼∆𝑇)
其中𝐿是膨脹後的長度、𝐿
0
是膨脹前的長度、∆𝑇是溫度差。請自行設計實驗，
求出應變規的應變係數(𝐾)與待測金屬片線膨脹係數(𝛼)的乘積大小為何？(15%)
二、實驗器材：
[請清點下列器材，如有短缺請立即報告補齊，自行準備之器材不在補發或
提供之範圍內。]
名稱
規格
數量
支架
高 60cm 以上
1 座
直角夾
2 個
廣用夾
長度 25cm
1 個
實驗用溫度計
最小刻度 1℃
1 支
陶瓷纖維網
1 個
鐵環
1 個
酒精燈
附打火機
1 個
燒杯
500ml
1 個
冰水
適量
抹布
1 條
剪刀
1 把
膠帶
1 捲
待測金屬片
含應變規
1 片
9V 電池
含電池扣
1 個
麵包板
1 塊
可變電阻
100Ω/500Ω/1kΩ
各 1 顆
色碼電阻
共 4 個
單芯線
8 條
鱷魚夾
6 條
三用電表
電阻量測最小單位:0.1Ω(考生自備)
1 臺
檢流計
電流量測最小單位:1μA(考生自備)
1 臺
方格紙
A4，最小刻度 1mm
1 張
計算機
科學型計算機(考生自備)
1 台
[以上器材不一定全部需要用到。]
三、說明：
1.請先核對試題及答案卷上編號與您的編號是否相同，若不同請立即報告。
2.實驗報告請書寫於答案卷上(第 3～6 頁)，內容必須包含
(1)實驗原理
(2)實驗步驟(含設計圖)
(3)數據紀錄、分析與作圖
(4)實驗討論
3.實驗操作過程之評審，主要依據實驗報告，所以務必在報告中詳細記載。
4.實驗完畢後，請將所有器材還原，桌面收拾乾淨。
※注意:待測金屬片溫度請勿超過 80℃、使用酒精燈需特別小心用火安全
※麵包板內部結構圖