臺北市立成功高階國中 113 學年度 第 1 次正式教師甄選【物理科】初試試題

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第1頁,共8頁 

 

臺北市立成功高級中學

113 學年度 

第

1 次正式教師甄選【物理科】初試試題 

 

請不要翻到次頁! 

※

請先目視確認准考證號碼是否與桌面、答案本上的准考證號碼是否一致無誤。

如有不同應立即請監試人員處理。使用非本人答案本作答者,不予計分。

 

 

請閱讀以下測驗作答說明

 

⚫  測驗時間90分鐘,鐘聲響起即可開始作答、鐘聲響畢請立即停筆。 

⚫  考試結束,答案本和試題務必繳回,未繳回者以零分計算。 

⚫  考試時發現試題本錯誤、缺漏、污損或印刷不清時,應立即舉手請監試人員處

理。如屬試題疑義(如題意不清、資訊錯誤或遺漏等)則請依題意判斷。 

 
 
 

請聽到鈴(鐘)聲響後再翻頁作答 

 

※應考人請於鈴鐘響後、翻頁前,先填寫准考證後二碼  ___ ___ 

 

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第2頁,共8頁 

非選擇題(共

100 分)全卷作答時須詳述演算過程與清楚標明答案 

一、計算題(共

15 題,共 75 分) 

1.  有一質量為 m 的小物體,靜置於光滑斜面最上端位置,小物體

與斜面、斜面與水平地面間均無摩擦,斜面與地面夾角為

θ

,

如圖示。假設斜面斜邊長為

L,質量為 M,重力加速度為 g,求

小物體從頂端自由滑到底面的過程中,地面對系統的作用力為
何?

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.  有一平行板電容器,內部為真空,兩個電極板的間距為 d,每一

個正方形電極板的長均為

2d。電容器內沒有電場,只有垂直進入

紙面的均勻磁場

B,如圖所示。電子從電容器左端的正中央以初

速

v

0

射入,其方向平行於電極板之一邊。電子的電荷以-e表示,

質量以

m 表示,重力可不計。欲使電子不撞擊電極板,磁場 B 的

大小有何限制?

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.  取 1 莫耳單原子理想氣體,其溫度 T 與體積 V 的關係為 

𝑇 = 𝛾𝑉

2

,其中𝛾為定值。已知理想氣體

常數為

R,則當氣體體積由 3V 變成 1V 時,求此過程需吸收或釋放多少熱能?(答案以𝛾

、

𝑅

、

𝑉表

示

) (5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 

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第3頁,共8頁 

 
4.  無限長均勻帶電細導線 AE,彎成如圖示平面圖形,其中 BCD 是

半徑為

a 的半圓弧,O 為圓心,且 AB 段平行 DE 段。若導線單

位長度帶正電荷λ,庫倫常數為

k,求圓心 O 點的電場強度?(5

分

) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.  質量為

 𝑚

0

 的靜止的原子核,放出一個α粒子後轉變成質量為 𝑚

1

 的原子核,質量為 𝑚

1

 的原子核

又接著放出第二個α粒子而轉變為另一個新原子核。已知此新原子核靜止,α粒子的質量為 𝑚

𝛼

,

求放出的第二個α粒子的動能。

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.  有一電子在均勻不隨時間變化的磁場 B 內垂直於磁場而運動。假設此電子運動遵守波耳對氫原子

結構的假設,且電子由第一激發態躍遷至基態時發射出電磁波,已知電子質量為

m,電量為 e

,

則

此電磁波的波長為何?

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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第4頁,共8頁 

7.  桌面上有一質量為 m 的小球,連接一力常數為 k 的鉛直輕彈簧。最初彈簧處於

原長,彈簧上端受外力以

v 的速度向上運動。當彈簧開始運動至第一次達到最

大伸長量時,外力所作的功為何?

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.  在水平桌面上有 A、B 兩物體,以細繩及滑輪連接,如圖所

示。已知

A 物體質量 10 公斤,B 物體質量 5 公斤,滑輪及細

繩的質量和摩擦力均不計。若

A、B 間動摩擦係數 0.2,B 與

地面間動摩擦係數亦為

0.2,在外力 F 為 60 牛頓時,求 A 和

B 的加速度各是多少?(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.  在一個橫截面面積為 S 的密閉容器中,有一個質量為 m 的活塞把

容器中的理想氣體分成兩部份。活塞可在容器中無摩擦地滑動,活
塞兩邊氣體溫度相同,壓力均為

P,體積分別是 V

1

和

V

2

,如圖所

示。現用某種方法使活塞稍微偏離平衡位置,然後放開,活塞將在
兩邊氣體壓力的作用下來回運動,若容器保持靜止,整個系統可看
成是恆溫的,試求活塞運動的週期。

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

m 

P 

P 

V

1

 

V

2

 

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第5頁,共8頁 

10. 在一水平地面以速度

𝑣

0

為12  m s

⁄ 鉛直向上發射一砲彈,其質量𝑀

為50 kg。當砲彈上升到最高點時,爆炸分裂成 A

、

B 兩塊,各沿

水平方向射出,測得

A

、

B 兩者的落地點相距 30  m,且落地時兩

者的速度方向相互垂直,如圖所示。若不計空氣阻力,重力加速度
g=10 m/s

2

,且質量

A 大於 B,則 A 的質量應為何?(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11. 半徑為 R 的半圓形玻璃磚,O 為圓心,已知此玻璃磚的折射率

√2。一束與

MN 平面成 45∘且與玻璃磚橫截面平行的光束,由空氣射向玻璃,如圖所
示。則經過玻璃折射後,能從

MN 平面射出的光束寬度為何?(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12. 如圖的線路,其中 A、D 電阻均為 2r,B、C、E 電阻均為 r。請以

克希荷夫定則方式求出

X、Y 間的等效電阻值。(4 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

r 

r 

r 

2r 

2r 

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第6頁,共8頁 

13. 有一不帶電實心金屬球,球心位於原點 O 處,半徑為 R。將一點電荷 q 置於球外距離球心 d 處(d 

> R),即坐標為(0, 0, d)處,並將此金屬球接地,如左下圖所示。 
此時金屬球上的感應電荷分佈並不均勻,但可假設感應電荷造成電場的效果相當於一個位於

(0, 0, 

z’)的點電荷 q’,其中 z’。已知此兩點電荷 q 與 q’,會在半徑為 R、球心在原點的球面上造成
一個電位等於零

(V=0)的等電位面,如右下圖所示,符合接地金屬球電位為零的情況。試求: 

(1) q’=?(以 q

、

d

、

R 表示)(4 分) 

(2) z’=?(以 q

、

d

、

R 表示)(4 分) 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14. 亥姆霍茲線圈是由一對半徑均為 R

、

各繞有

N 匝的圓形線圈所組成,線

圈平行並列,中心軸線穿過二線圈的圓心,且兩圓心距離與線圈半徑相
等。已知線圈載有電流

I,真空磁導率為𝜇

0

,在中心垂直軸上的連心線

中心

P 點處磁場量值為𝐵

𝑃

,而其中一圓形線圈圓心

O 點的磁場量值為

𝐵

𝑂

,如圖所示。試求

𝐵

𝑂

𝐵

𝑃

=?

(請計算至小數點以下兩位。√2 ≈ 1.41、√3 ≈

1.73、√5 ≈ 2.24、√7 ≈ 2.65、√10 ≈ 3.16) (4 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
15. 水波槽實驗中,兩同頻率且同相的點波源 S

1

、

S

2

,產生的水波波長為𝜆,兩者

距離𝑆

1

𝑆

2

= 5𝜆。如圖所示,水面上一點 P 與 S

1

的連線𝑃𝑆

1

,與𝑆

1

𝑆

2

垂直,則從

𝑆

1

往

P 點方向前進,第 3 次碰到節點的位置,與𝑆

1

距離為何?

(4 分) 

 
 
 
 

 

 

R 

q 

z 軸 

d 

O 

P 

O 

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第7頁,共8頁 

二、申論及證明題(共

4 題,共 25 分) 

1.  已知基本常數分別為:庫侖常數 k、電子質量

𝑚

𝑒

、基本電荷

e、普朗克常數 h、真空光速 c。請利

用波耳的氫原子模型及基本常數,計算出芮得柏常數

(Rydberg constant) 𝑅

𝐻

。

(5 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.  在 111 學年度的物理科分科測驗中,有一題目如下:(8 分) 

 

對不同程度的學生,我們會採取不同的方式講解題目。請依下列情境進行教學: 
(1)對普通班的學生,以物理觀念做定性講解(不牽涉計算),說明哪幾個選項是正確的? 
(2)對數理資優班的學生,以理論推導(計算)方式證明哪幾個選項是正確的? 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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第8頁,共8頁 

3.  一質量為 m 的行星繞行質量為 M 的太陽作橢圓軌道運動,平均軌道半徑為 a (橢圓軌道的半長

軸

),已知萬有引力常數為 G、繞行週期為 T,試證明: 

行星繞太陽的總力學能𝐸 = −

𝐺𝑀𝑚

2𝑎

  (4 分) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.  在氣體動力論章節中,需要對學生說明容器器壁壓力的來源,請問:(8 分) 

(1)  在推導時,對於氣體分子的假設為何?   

(2)氣體分子對器壁產生的作用力之推導過程中,會使用時間

Δ𝑡 =

2𝐿

𝑣

𝑖

(設 L 為正方形密閉容器邊長,

𝑣

𝑖

為速度沿某空間軸分量),而此時間與氣體分子接觸器壁時間並不同,如何向學生說明解釋? 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

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