1 物 理 考 科

1 前言 根據大考中心研究，學測自然考科物理部分與指考物理考科的測驗目標不同，學測自然考科

物理部分，主要是評量考生解題時的推理論證，及對基本物理知識的瞭解程度；而指考物理考科

除測驗考生對於知識的記憶與理解外，對於應用概念解題、分析資料與綜合概念等能力亦有所鑑

別，主要著重物理定理性質之演繹，及對重要概念程序（含實驗原理、方法）之計算與驗證。正

因它們目標上的不同，進而使得試題的呈現方式亦有所不同。

2 近五年指考試題分析 (一) 配分模式簡介：

指考物理考科題型自民國 98 年起即固定為：第壹部分選擇題 24 題，包含單選題 20 題（含綜合題）每題 3 分、多重選擇題 4 題，每題 5 分，共計 80 分。其中單選題均不倒扣，多選題答對選項多於答錯選項數，得部分分數，最低分是零分，不會扣到別題分數。第貳部分非選擇題二

大題共計 20 分，合計為 26 題。試題範圍雖涵括全部高中物理的範圍，然而基礎物理(一)已於學測自然考科著墨甚多，故指考側重於基礎物理(二)B 及高三選修物理部分，對於自然組同學須掌握命題重點，方能事半功倍。茲就 104 年指考試題，依大考中心 99 課綱中所列之整合概念內容，分析其配分如表(一)。

表(一) 104 年指考主題統計命題分布與配分表 主 題 指考 104 年（配分） 主 題 指考 104 年（配分）

1.物理學與測量 0 7.熱學 6

2.物質的組成 0 8.波動（含聲波） 8

3.物質間的基本交互作用 0 9.光學 9

4.能量 0 10.電磁學 20

5.宇宙學簡介 0 11.近代物理 14

6.力學 30 12.實驗 13

年指考 趨 勢 預 測105 物理考科

文／ 陸怡中 老師

南一大考教學誌 2 指考特輯

(二) 試題性質分析：

由近五年的試題分析可以發現，其命題均偏重高三選修物理（約占 65～70%），並著重於物

理概念的辨正和應用，已少有演算複雜之解題過程。除文字敘述外，多佐以圖形配合，一則便於

考生了解題幹之敘述，另外也可測驗考生對圖形的解讀能力。無論是文字或圖形，情境敘述儘量

符合真實情況和實際適用性。考題多為物理基本觀念之理解與判斷分析，即便套用物理公式計算

，亦為幾個步驟即可解出，考生除要有清楚的邏輯思考，更要耐心看題目及對圖形判別能力的掌

握，這是非常重要的。

此外，實驗題亦是近年試題的重點之一，主要測驗考生是否了解實驗操作原理及過程、實驗

器材之選擇與安排，並能分析實驗記錄與數據。其目的除可促使學校實驗教學正常化之外，亦能

使認真做實驗的考生，掌握解答問題的關鍵。

3 近五年指考命題趨勢 1. 題目具高鑑別度：為了評量考生基本的物理知識及進階能力，近幾年指考物理多採大考中心

題庫命題的模式，由於近年寫入題庫之試題，均已分類為易、中偏易、中、中偏難、難等五

類，且經過數年測試，可信度極高。此舉除可維持題目的穩定度外，隨著評量技術日益增近

，現今大考中心幾可預期並掌握試題的難易及五標高低，而不至於有鐘擺效應（即難易交

替）的出現，尤以 103 年度與 102 年度相比，五標近乎雷同，104 年整體五標又大致上揚，這可由近五年五標分數一窺究竟。（如下表(二)）

表(二) 100～104 年度指考物理考科五標 年度 頂標 前標 均標 後標 底標

104 82 72 52 34 25

103 78 67 50 34 26

102 78 67 49 32 23

101 86 77 59 41 31

100 83 73 53 34 25

2. 跨章節命題模式：由於大考中心測驗目標載明“測驗考生分析資料與綜合概念的能力”；需融會貫通多個概念、公式、定律或原理以解決問題。此一方向不僅出現於近年學科能力測驗

，亦在近年指考試題中屢見不鮮。試題內容不僅含單一章節或小節，多單元命題方式，已於

大考中心形成慣例。

3. 主題式的題目命題：舉凡從教科書、期刊、網站及重大科技成就、科學新知及全球性議題（能源、暖化、環保等…），均為命題素材。例如：104 年第 6 題再次出現「光纖導管」之傳播原理；103 年第 2 題與第 10 題考「為何注入大量硼酸，可使核反應爐內連鎖反應停止的原因」及衍生以水來吸收停止後餘熱之量化計算；102 年第 20 題考「太陽能為極重要的綠色能源」，引申核融合反應，即為全球性議題之主題式命題。舉凡此類命題，不論是學測亦或指考

均不乏出現。

3 物 理 考 科

4 準備方向 本年度為 99 課綱之第 4 年，綜合近幾年的指考分析，提出下列準備方向供考生參考：

(一) 掌握基本觀念及其應用：

考生於復習時，務必對各章節之原理及公式充分理解，並熟悉如何應用。在最後時間內可以

歷屆考題為主要練習方向（近五年之考題需熟練，100 年以前可剔除 95 課綱刪除部分），「流行即是復古；復古即是流行」這句話頗為貼切。由於平日學校教學多以章節或單元為主，然指考試

題強調跨章節命題，如此練習可熟悉並增進七月考試的適應能力。此外大考中心之參考用試題亦

是不錯的選擇。

(二) 著重題意敘述、圖表之分析研判：

考生對於試題中出現沒有接觸過的陳述或圖表，有時會莫名缺乏信心匆匆讀題，而有急於翻

閱答案的現象，甚至連思考都省略，如此之練習毫無效果可言。其實應試關鍵就在於閱讀能力及

判斷，近年來若干考題只要有耐心分析題幹或圖表中所陳述的概念及單位，甚至不用計算即可找

到答案。故考生在平時演練時，不能一昧只憑記憶的方式做復習，多數考題已排除冗長的數學運

算，即便需要計算，步驟亦不繁雜，故再簡易的題目，也都要親自演算一遍，絕不可以認為已經

做過的題目，答案都已了然於胸就直接跳過，這樣往往達不到復習的效果。尤其是單位的換算更

是馬虎不得。例如 103 年考電阻串聯的判斷與計算，其數值即非整除，故對數值計算須多做演練。 近年考題由於題目簡化以避免冗長敘述，用字遣詞均字字斟酌，例如「時變率」這個名詞，

屢屢在歷屆考題中出現，筆者常以「動量」、「角動量」、「功」、「磁通量」等之「時變率」

，探詢同學對基本定義的認知。此外，勿以直觀論斷題目及跨單元組合問題，例如 104 年考動生電動勢與變壓器的組合堪稱一絕，其實指考有時常是將相同的原理，用不同的敘述方式展現或做

些變化，抑或 103 年將舊有之歷屆考題倒因為果再行命題，只要掌握前述的技巧，著重分析研判，要拿到高分不是難事。

(三) 掌握考試命題方向：

近年來指考單選題已不採倒扣方式，導致分數顯著提升，而以非選實驗題作為主要鑑別部分

，以導正各學校輕忽實驗的現象，尤以 103 年考透鏡成像原理與視差法，102 年考三用電表的使用原理，均讓學生造成極大困擾。故考生在最後時間應對實驗做縝密復習，熟習實驗目的、原理

、操作步驟、問題探討等，才是正確的方向。 此外由於大考制度的變革，學測入學的比例日益增加，高三上多以準備學測為重，對於整體

高中物理恐未做縝密復習，故同學在最後倒數階段，如何篩選合適且觀念性強的題目做練習當屬

要務。切忌仍迷信繁雜計算而誤以為物理皆為難題而導致信心動搖，或一昧操作難題，迷信簡化

解題步驟等，均可能導致平日練習與真正指考分數產生落差。此外已刪除之舊課綱範圍（不含進

入高中以前已學過的概念），以不復命題，可於復習時自行刪除，以節省寶貴時間。

南一大考教學誌 4 指考特輯

5 結語 由於 99 課綱測驗目標強調認知、應用、分析三種層次，嘗試瞭解試題的脈動，掌握應試的重點，剩下的就靠諸位考生的毅力與努力，相信在你（妳）的用心經營下，豐碩的成果將會呈現。

5 物 理 考 科

105 學年度指定科目考試模擬試題

物理考科

作答注意事項

考試時間：80 分鐘

作答方式：答案請填入後面之答欄中

◎註：此份試題本為模擬指考科目測驗之測驗形式，作

答方式仍以未來實際之測驗形式為準

教師用

版權所有請勿翻印

南一大考教學誌 6 指考特輯

第壹部分：（占 80 分）

一、單選題（占 60 分）

說明：第 1 題至第 20 題，每題 5 個選項，其中只有 1 個是正確或最適當的選項，請在「選擇題答案區」作答。各題答對者，得 3 分；答錯、未作答或作答多於 1 個選項者，該題以零分計算。

Ａ 1. 右圖為一阿特午機，若不計繩的質量與滑輪間之摩擦力，兩物 m1、m2 總質

量為 3 kg，今使其自靜止釋放，繩張力量值為 40 3 N，則歷時 9 秒後，當兩

物系統仍維持上下運動時，質心速度為多少 m／s？方向為何？（重力加速度為 g＝10 m／s2） (A) 10，向下 (B) 10，向上 (C) 30，向下 (D) 30，向上 (E) 60，向下

Ｄ 2. 方塊 P、Q 和 R 以不可伸長的輕繩相連，如右

圖所示放置在光滑的水平面上。一個定力 F 作用於 P，整個系統因而加速向右運動。如將一塊泥膠放在 Q 上，當施力 F 保持不變，而泥膠隨 Q 一起運動時，在兩段繩上的張力 T1 和 T2 會如何改變？ (A) T1 減少而 T2 增加 (B) T1 減少而 T2 減少 (C) T1 增加而 T2 增加 (D) T1 增加而 T2 減少 (E) T1 增加而 T2 不變

Ａ 3. 重量為 30 N 的 L 形方塊 XYZ 於粗糙水平面上，方塊的重心在

G 點。一水平力 P 如右圖所示施於方塊上的 X 點，而當 P 等於 17 N 時，方塊開始翻倒。若 P 以反方向施於方塊上的 X 點，並要使方塊翻倒，其最小值為多少？ (A) 7.0 N (B) 9.0 N (C) 13 N (D) 17 N (E) 34 N

（ 1. 外力和＝總質量 × 質心加速度

(m1＋m2)g－2T＝(m1＋m2)ac 3 × 10－2 × 40 3 ＝3 × ac

ac＝ 10 9 (m／s

2)(↓) ∴ v c＝act＝ 10 9 × 9＝10 m／s(↓)。）

（ 3.

G xGZ

XP＝17N

Y

30 N

15cm

G 12－xGZ

X P'

Y

30 N

15cm

當 P 等於 17 N 時，方塊以 Z 為支點開始順時針翻倒 17 × 15＝30 × xG……○1 當施力 P' 時，方塊以 Y 為支點開始逆時針翻倒，∴ P' × 15＝30 ×（12－xG）……○2 由○1 ＋○2 可得（17＋P'）× 15＝30 × 12 ∴ P'＝7（N））

（ 2. 由於泥膠具有質量，所以整體的加速度變小，對 R 而言，T2＝mR × a a↓；T2↓ 對 P 而言，F－T1＝mP × a a↓；F 保持不變∴T1↑）

7 物 理 考 科

Ｃ 4. 兩個燈泡 X 和 Y 分別標註著（6V , 3W）和（6V , 6W），其 I－V 特性曲線如下圖所示。當 X 和 Y 串聯接至一直流電源時，其中一個燈泡按額定值運作，而另一個則顯得黯淡。哪一個是黯淡的燈泡？其消耗的電功率是多少？

選項 黯淡的燈泡 消耗的電功率 (A) X 1.0 W (B) X 1.5 W (C) Y 1.0 W (D) Y 1.5 W (E) Y 2.0 W

Ｂ 5. 光滑水平地面上，以 20 N 的水平定力推動一質量 2.0 kg 原本靜止的物體，則 5 秒末，此力

的瞬時功率為何？ (A) 200 W (B) 1000 W (C) 1500 W (D) 2000 W (E) 2500 W

Ｃ 6. 在波耳的氫原子模型中，電子可視為以質子為中心做半徑為 r 的等速圓周運動。考量物質

波模型，當電子處於容許的穩定狀態時，軌道的周長必須符合圓周駐波條件。軌道半徑也

隨著主量子數 n 而愈來愈大。設普朗克常數為 h，當電子處於第 1 激發態的穩定軌道的情形之下，電子的動量 p 量值為何？

(A) p＝ h 2r (B) p＝

h π (C) p＝

h πr

(D) p＝ hr π (E) p＝

h 4r

Ｅ 7. 如右圖，ABCD 是在鉛直面上的光滑軌道，AB 為水平面

，BCD 為半徑 r 的圓曲面。自 A 發射質量為 m 的之小球，初速為水平方向，其大小為 5gr ，重力加速度為 g。當小球爬上圓柱曲面後，曲面對小球正向力大小為 mg 時，小球距離 AB 平面的鉛直高度為何？

(A) 2 3 r (B)

3 5 r (C) r (D)

3 2 r (E)

5 3 r

（ 4. 由於兩個燈泡之額定功率相同，由 P＝IV 可得：

額定電流 IX＝ 3 6 ＝0.5（A），IY＝

6 6 ＝1（A）

∴ IX＞IY，∴當 X 和 Y 串聯，X 燈泡按額定值運作時，Y 顯得黯淡，由 I－V 圖可知，當電流 I＝0.5（A）時，VY＝2（V），此時其消耗的電功率 PY＝IVY＝0.5× 2＝1（W）。）

（ 5. 推動 2 秒後速率 v＝v0＋at＝0＋ 20 2 × 5＝50 m／s，

瞬時功率 P＝ F ‧ v＝20 × 50＝1000 W，選(B)。）

（ 6. 軌道的周長符合圓周駐波條件：2πr＝nλ……○1

又物質波長 λ＝ h p ……○2

當電子處於第 1 激發態則 n＝2

由○2 代入○1 ：2πr＝2 h p p＝

h πr 。）

I（A）

V（V）

1.21.00.80.6

0.50.40.2

0 2 4

Y

X

6

D

θ

B

C

A

（ 7. 如右圖，設所求位置與鉛直線夾角 θ，力學能守恆：1

2 m（ 5gr ）2＝

1 2 mv

2＋mg（r＋r cosθ）……○1 ，

向心力由重力的分力與正向力一起提供： mv2

r ＝mg＋mg cosθ……○2 ，兩式聯立可得 v2＝

5 3 gr 與

cosθ＝ 2 3 ，所求位置離地高度 h＝r＋r cosθ＝

5 3 r，故選(E)。）

南一大考教學誌 8 指考特輯

m

Mr

FmmFmm

30° 30°FMm

R

Ｂ 8. 如右圖所示，一質量爲 M，帶電量爲＋Q 的粒子，以速度 v相對於水平線角度 θ 射出。當粒子到達最高點後進入一均勻磁場區，並以恆定速度沿水平線運動。

求磁場的方向和大小。（重力加速度為 g）

(A)向外， Mg

Qv cosθ

(B)向內， Mg

Qv cosθ

(C)向外， Mg

Qv sinθ

(D)向內， Mg

Qv sinθ

(E)向內， Mg

Qv tanθ

Ｄ 9. 右圖中兩單擺擺長相等，mA、mB 分別表示擺球 A、B 的質量，且 mA

9 物 理 考 科

Ｃ11. 如右圖所示，甲、乙兩面巨型鏡子，以夾角 90°方式擺設，物體放置在圖中 A 點的位置，成像在圖中 B、C、D 三點。若某生站在 E 點的位置觀察，其所見到 C 點的像，有關其成像光徑與成像特性的敘述，下列何者正

確？ (A)先經甲鏡反射，再經乙鏡反射；此像為虛像 (B)先經乙鏡反射，再經甲鏡反射；此像為實像 (C)先經乙鏡反射，再經甲鏡反射；此像為虛像 (D)先經甲鏡反射，再經乙鏡反射；此像為實像 (E)只經甲鏡反射，此像為虛像

Ｂ12. 以半衰期為 4 年的放射源進行一項癌症研究。放射源在一段時間前已製備。放射源現在用

於該項治療研究，以其照射患癌的白老鼠 10 分鐘。如果同一放射源在 2 年後再用做同樣的治療研究，估算約需照射多久才可得到相同的輻射劑量？ (A) 12 分鐘 (B) 14 分鐘 (C) 17 分鐘 (D) 20 分鐘 (E)因未知放射源於何時製備，故無法估算

Ｄ13. 若在地球和某行星上相對於各自水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，

它們在水平方向運動的距離之比為 7 ：2，已知該行星質量約為地球的 7 倍，地球的半徑為 R，由此可知，該行星的半徑為何？

(A) 1 2 R (B)

2 7 7 R (C)

7 2 R

(D) 2R (E) 7 2 R

Ｅ14. 一細小的矩形金屬框 PQRS 由鋼棒懸掛於固定點 O，並從右圖所示的

位置釋放。金屬框以定點 O 為中心作擺盪，其擺動平面垂直於虛線矩形，虛線矩形內部有穿入紙面的均勻磁場。忽略空氣阻力與摩擦力，

下列哪個敘述是正確的？ (A)當金屬框進入磁場時，框上會產生應電流，其方向為 PSRQP (B)當金屬框離開磁場時，框上會產生應電流，其方向為 PQRSP

(C)當金屬框經過 OO' 時，框上的應電流為最大值 (D)當金屬框經過 OO' 時，它所受磁力的方向與其運動方向相反 (E)隨著時間增加，金屬框擺盪的幅度將會越來越小

（11. C 點的成像光徑如右圖所示，故知先由乙鏡反

射，再經甲鏡反射，所

成的像為虛像，故選

(C)。）

（12. 由放射強度的測定可知：歷時一段時間 t 後之放射強度 I＝I0( 1 2 )

t τ ，I0：原有之放射強度，

∴ I I0 ＝(

1 2 )

2 4 ＝

1 2

，故欲得到相同的輻射劑量 E＝I0 × T0＝I × T T T0 ∝

I I0 ＝ 2 ，

∴ 照射時間 T＝ 2 T0＝10 2 ～～14（min）。）

（13. 由水平拋射運動：x＝v0t，h＝ 1 2 gt

2 得 x＝v0 2h g ，兩種情況下，拋出

的速度相同，高度相同，故 g行 g地 ＝

7 4 ；由 G

Mm R2 ＝mg 可得 g＝

GM R2 ，

故 g行 g地 ＝

M行 R 2 行

M地 R 2 地

＝

7 4 ，解得：R 行＝2R，選項(D)正確。）

（14. (A)當金屬框進入磁場時，框上會產生逆時針方向之應電流，故其方向為 PQRSP；(B)當金屬框離開磁場時，框上會產生順時針方向之應電流，故其方向為 PSRQP；

(C)當金屬框經過 OO' 時，由於框內之磁通量並無變化，故無應電流；(D)當金屬 框經過 OO' 時，因無應電流，故所受磁力為零；(E)由於金屬框進入磁場及離開磁 場時，導線切割磁力線所受的力均與擺動方向相反，故減緩其擺動的速率，故金

屬框擺盪的幅度將會越來越小。）

A

E

B

D

C

甲

乙

南一大考教學誌 10 指考特輯

Ｄ15. 某定量理想氣體 0.5 莫耳，其壓力與溫度的關係如右圖所示，圖中 P0 為 1 大氣壓，試求此氣體在狀態 B 時的體積約為多少公升（L）？（本題 0℃＝273 K，R＝0.082 atm‧L／mol‧K） (A) 0.5 (B) 11.2 (C) 12.25 (D) 14.0 (E) 22.4

Ｃ16. 如右圖，三個大小相同的金屬球分別位於正三角形的三個頂點，

彼此的距離為 L，且 L 遠大於金屬球半徑。一開始 A 球帶電量為 Q，B 球帶電量為－Q，而球 C 不帶電。若將 A 球與 C 球接觸後再放回原位，此時三球間的電位能為 U1；接著再將球 B 與

C 球接觸後放回原位，此時三球間的電位能為 U2，則 U1 U2 ＝？

(A) 4 5

(B) 4

(C) 1 4

(D) 4 3

(E) 3 4

Ｅ17. 如右圖所示，S1、S2 是水波槽內兩個同相的點波源，相距 7.5 cm，波

長為 2.0 cm，則在 S1、S2 連線為半徑，S1 為圓心的圓周上共有幾處振動最弱的點？ (A) 10 (B) 11 (C) 12 (D) 13 (E) 16

Ｅ18. 如右圖所示，當聲源 S 發出一頻率 f 的單頻音，可在

管內形成 2 個波節之駐波，若將其閉口端開啟使其成為兩端開口之空管，能此空管能產生之第 3 諧音頻率 f ' 為何？

(A) 1 3 f (B)

1 2 f (C) 1.5 f

(D) f (E) 2 f

（15. 依據理想氣體方程式：PV＝nRT 可得 1 × V＝0.5 × 0.082 × 273 V＝11.2（L） 由於 P0 為 1 atm，體積為 11.2 L，

A 狀態壓力： PA 1 ＝

400 273 PA＝

400 273 （atm）

由 A 狀態至 B 狀態為定壓膨脹 ∴ PA＝PB＝ 400 273 （atm），

則：

400 273 × 11.2

400 273 × VB

＝ 1 × R × 400 1 × R × 500 VB＝11.2 ×

5 4 ＝14.0（L），選項(D)正確。）

（16. 球 A 與 C 接觸後再放回原位，帶電量（QA' , QB' , QC'）＝（ Q 2 , Q ,

Q 2 ）

此時電位能 U1＝ k(

Q 2 )(

Q 2 )

L ＋ k(

Q 2 )(－Q)

L ＋ k(－Q)(

Q 2 )

L ＝－ 3kQ2 4L 。

球 B 再與 C 接觸後再放回原位，帶電量（QA'' , QB'' , QC''）＝（ Q 2 , －

Q 4 , －

Q 4 ），

此時電位能 U2＝ k(

Q 2 )(－

Q 4 )

L ＋ k(

Q 2 )(－

Q 4 )

L ＋ k(－

Q 4 )(－

Q 4 )

L ＝－ 3kQ2 16L 。

則 U1 U2 ＝

1 4 ，選(C)。）

（17. S1、S2 是兩同相點波源相距 7.5 cm，波長為 2 cm，計算其

S1S2 連線上的節點數目 N，N＝2 7.5 2 ＋

1 2 ＝8（[ ] 為高

斯符號取整數），N＝8，S1、S2 產生 8 條節線，節線在平面上為雙曲線，因此與此圓交 16 點，故圓周上共有 16 處振動最弱的點。）

（18. 聲源 S 發出 f 單頻音於閉管產生 2 個波節之駐波， 3 4 λ＝L，λ＝

4 3 L，此時聲速 v＝

4 3 L × f，

欲使新空管產生第三諧音 f '（為第三諧音），條件為 L＝ 3 2 λ，

λ＝ 2 3 L，此第三諧音 f

'＝ v＝ 4 3 L × f

λ＝ 2 3 L

＝2f，故答案選(E)。）

11 物 理 考 科

Ｃ19. 在雷射價格昂貴，尚未普遍使用時，通常是以下列儀器進行雙狹縫干涉實驗：S 為強光源、F 為濾光片、A 為光源前單狹縫、B 為雙狹縫、C 為屏幕。下列敘述何者正確？ (A)圖中 A 狹縫的目的是為了先作單狹縫繞射實驗，再作雙狹縫干涉實驗 (B)此時屏幕所見為彩色的干涉條紋 (C)此時屏幕所見為單色光所形成的干涉條紋 (D)若將 F 移至 B 和 C 之間，則無法看見干涉條紋 (E)若將 F 移至 B 和 C 之間，屏幕上的干涉條紋間距會變寬

Ｄ20. 自 20 世紀以來，α 粒子被用作高能量投射物來轟擊不同物質以引發反應。從這種實驗得

到很多重大發現。以下哪個選項發現與核反應無關？ (A)用 α 粒子轟擊氮氣而發現了質子 (B)用 α 粒子轟擊鈹而發現了中子 (C)用 α 粒子使鋁衰變為磷時發現了人工放射性 (D)用 α 粒子轟擊金箔而發現了大角度的偏轉 (E)用 α 粒子轟擊氮核，產生氧的原子核

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 1 個是正確的選項，請將正確選項在「選擇題答案區」作答。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。

ＤＥ21. 右圖所示質量為 m 的木塊靜止在質量為 M 的斜面上，而斜面靜止於水平地面上。其中斜面與水平地面的夾角

為θ。判斷下列敘述哪些正確？（重力加速度為 g） (A)地面給斜面的摩擦力向右 (B)地面給斜面的摩擦力向左 (C)斜面給木塊的合力量值為 mg cosθ (D)斜面給木塊的合力量值為 mg (E)地面給斜面的正向力量值為（M＋m）g

ＢＣ22. 右圖中帶箭頭的直線表示某一電場的電力線。一個帶電粒子在電場中

只受電力作用，由 A 點運動到 B 點，軌跡如圖中 AB 曲線所示，則： (A)則該帶電粒子所帶電荷是正電 (B)該粒子在 A 點的加速度較 B 點加速度小 (C)該粒子在 A 點的電位較 B 點高 (D)該粒子在 A 點的電位能較 B 點大 (E)該粒子在 B 點的動能較 A 點大

m

mg

NMm

fMm

（22. (A)由曲線彎曲方向可判斷電荷受力向下，與電力線反方向，故為負電荷；(B) A處電力線較稀疏，電力較弱，加速度較

小；(C)電力線箭頭方向係自高電位至低電位，A 處在電力線上游，電位較高。B處在電力線下游，電位較低；(D)因此電荷為負電荷，由 U＝qV 可知 A 處電位高，但電位能較少；(E)由於此運動只受電力作用，力學能守恆。B 處電位能較多，動能較少。）

（19. (A)由於光源並非同調光，故僅有單狹縫不會在屏幕上見到繞射條紋，故(A)錯誤；(B)(C)由於實驗中放置了濾光片，故干涉條紋為單

一色光所形成之干涉條紋，故(C)正確，(B)錯誤；(D)(E)若將 F 移至 B 和 C 之間，對實驗不會有任何影響，故(D)(E)均錯誤。）

（20. α粒子轟擊金箔，產生了大角度的偏轉，主要是受到金原子核之庫侖斥力作用，與

核反應無關。）

（21. 考慮 m 的受力：若斜面的傾斜角度為θ，根據靜力平衡可寫出以下兩式：NMm＝mg sinθ fMm＝mg sinθ

可得斜面給木塊的合力量值 F＝ N 2Mm＋f 2Mm ＝mg

故(C)選項錯誤，(D)選項正確。考慮 M 的受力：由於 m 給M 的合力為 mg（方向向下），故地面給斜面的正向力為（M＋m）g（方向向上）；而地面給斜面的摩擦力為零。故(A)(B)選項錯誤，(E)選項正確。）

南一大考教學誌 12 指考特輯

ＡＤ23. 一顆子彈以水平速率 v0，穿透一塊在光滑水平面上迎面滑來的木塊後，二者運動方向皆不改變。且假設子彈與木塊間相互作用力恆為定值，木塊最後速率為 v，則下列敘述何者正確？

(A) v0 愈大，v愈大， (B) v0 愈大，v愈小 (C) v0 愈大，木塊損失的動能不變 (D)子彈的質量愈大，v愈大 (E)子彈的質量愈大，v愈小

ＡＤ24. 下圖所示為光電效應實驗的測量結果，縱軸為截止電壓（或稱截止電位），橫軸為入射

光頻率 f。實驗中所用的金屬為 Ba，其功函數約為 2.7 eV；若實驗改用功函數為 3.5 eV的 La，則下列關於實驗圖形變化的描述，哪些是正確的？

(A)圖形中的直線斜率保持不變

(B)圖形中的直線斜率將會變大 (C)圖形中的直線斜率將會變小 (D)圖形中 X 軸的截距量值將會變大 (E)圖形中 X 軸的截距量值將會變小

（23. 將子彈與木塊視為一個系統，射入前後符合動量守恆，故子彈與木塊動量變化量值相等 m 子彈Δv 子彈＝m 木塊Δv 木塊。 (A)(B)(C)由於子彈與木塊接近之相對速度變大，且木塊長度不變，故子彈作用的時間Δt 變短，FΔt＝m 子彈Δv 子彈，Δt↓Δv 子彈↓Δv 木塊↓，Δv木塊＝v 木塊－v，∴v↑，故(A)正確(B)錯誤。此時由於木塊的速度變化量值變小，故木塊損失的動能變小，故(C)錯誤；(D)(E)由於子彈與木塊接近之速度不變，但子彈的質量愈大，加速度量值愈小，但木塊長度（相對位移）

不變，v2 子彈＝v02－2aS a↓，v 子彈↑，圖形下面積 S 大＝S 小 ∴子彈作用的時間Δt 變短，FΔt＝m 子彈Δv 子彈，Δt↓且 m 子彈↑Δv 子彈↓，∴Δv 木塊↓，Δv 木塊＝v 木塊－v ∴v↑，故(D)正確(E)錯誤。）

（24. 光電方程式 hf－hf0 (W )＝eVs W↑ f0↑故圖形中 X 軸的截距量值將會變大

Vs＝ h e f－

h e f0 斜率 m＝

h e ，故圖形中的直

線斜率不會改變。）

t

v

a小

a大

Δt大Δt小

13 物 理 考 科

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.、……）。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。作答務必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、1. 在「金屬的比熱」實驗中，首先將量熱器的內筒擦拭乾淨如右圖，並使其乾燥後，連同外蓋（包括溫度計及 A ）測量其總質量（A 請寫出器材名稱）。（2 分）

2. 整個量熱器的總質量為 300 公克，於內筒加入室溫 20 ℃冷水後，再測量整個量熱器的質量為 350 公克，此時將 90 ℃的熱水迅速倒入此量熱器內筒中，最後熱平衡的溫度為 55 ℃，整個量熱器的質量變為 450 公克。則量熱器熱容量的實驗值為多少？（3 分）

3. 若考慮實驗過程中與外界的熱量交換，則你認為是自外界得到熱量或是有熱量的散失？試說明之。（2 分）

4. 承 3.，此時量熱器熱容量的實驗值會比實際值大或小？試說明之。（3 分）

二、如右圖，光滑桌面中心穿有一孔 O，用繩繫一質量為 3.0 kg 的物體 A，通過此孔繞中心作等速圓周運動，半徑 3.0 m，速率 10 m／s，繩的另一端吊物體 B 以維持平衡。某生用手將 B 物體緩慢拉下 1.5 m 後，物體 A會以新的半徑作等速圓周運動。重力加速度 g＝10 m／s2，試回答下列問題： 1. 求物體 B 的質量。（2 分） 2. 求物體 A 新的圓周運動速率。（3 分） 3. 求此過程繩張力對 A 物體作了多少功。（3 分） 4. 求此過程該生的手對 B 物體作了多少功。（2 分）

（一、1.攪拌器（攪拌棒）。 2.由題意可知，冷水的質量 m1＝350－300＝50（公克） 吸熱；熱水的質量 m2＝450－350＝100（公

克） 放熱。假設量熱器熱容量為 C，可知量熱器吸熱，最後系統達成熱平衡，故可知放熱＝吸熱，可列出 100 × 1 ×（90－55）＝50 × 1 ×（55－20）＋C 測量值 ×（55－20） C 測量值＝50（cal／℃）。

3.熱量的散失。因為平衡溫度高於室溫，故容易有熱量的散失。 4. 100 × 1 ×（90－50）＝50 × 1 ×（50－20）＋C 實際值 ×（50－20）＋ΔH 散失 C 實際值＜50（cal／℃）。）

（一、1.A 物向心力＝繩張力＝B 物重， mAv2

r ＝mBg mB＝ mAv2

rg ＝ 3 × 102 3 × 10 ＝10 kg。

2.下拉過程因繩張力始終通過圓心，角動量守恆 L＝r1mAv1＝r2mAv2 v2＝ r1 r2 v1＝

3 1.5 × 10＝20 m／s。

3.繩張力對物體 A 作功＝物體 A 的動能增加量＝ 1 2 mAv2

2－ 1 2 mAv1

2＝ 1 2 × 3 ×（20

2－102）＝450 J。

4.該生的手對物體 B 作功＝非保守力作功＝系統力學能增加＝物體 A 的動能增加量＋物體 B 的位能增加

量＝ 1 2 mAv2

2－ 1 2 mAv1

2－mBgh＝ 1 2 × 3 ×（20

2－102）－10 × 10 × 1.5＝300 J。）

南一大考教學誌 14 指考特輯

15 物 理 考 科

答 案

第壹部分：

1. Ａ 2. Ｄ 3. Ａ 4. Ｃ 5. Ｂ 6. Ｃ 7. Ｅ 8. Ｂ 9. Ｄ 10. Ｄ

11. Ｃ 12. Ｂ 13. Ｄ 14. Ｅ 15. Ｄ 16. Ｃ 17. Ｅ 18. Ｅ 19. Ｃ 20. Ｄ

21. ＤＥ 22. ＢＣ 23. ＡＤ 24. ＡＤ

第貳部分：

一

1.攪拌器（攪拌棒） 2. 50 cal／℃ 3.熱量的散失（說明見解析） 4.大（說明見解析）

二

1. 10 kg 2. 20 m／s 3. 450 J 4. 300 J

解 析

第壹部分： 一、單選題 1. 答案 A

解析 外力和＝總質量 × 質心加速度

(m1＋m2)g－2T＝(m1＋m2)ac 3 × 10－2 × 40 3 ＝3 × ac

ac＝

10 9 (m／s

2)(↓) ∴ v c＝act＝ 10 9 × 9＝10 m／s(↓)。

2. 答案 D 解析 由於泥膠具有質量，所以整體的加速度變小， 對 R 而言，T2＝mR × a a↓；T2↓ 對 P 而言，F－T1＝mP × a a↓；F 保持不變 ∴T1↑。

3. 答案 A 解析

當 P 等於 17 N 時，方塊以 Z 為支點開始順時針翻倒 ⇒ 17 × 15＝30 × xG……○1 當施力 P' 時，方塊以 Y 為支點開始逆時針翻倒， ∴ P' × 15＝30 ×（12－xG）……○2 由○1 ＋○2 可得（17＋P'）× 15＝30 × 12 ∴ P'＝7（N）。

物理考科指定科目考試模擬試題

南一大考教學誌 16 指考特輯

4. 答案 C 解析 由於兩個燈泡之額定功率相同，由 P＝IV 可得

：額定電流 IX＝ 3 6 ＝0.5（A），IY＝

6 6 ＝1（A）

∴ IX＞IY，∴當 X 和 Y 串聯，X 燈泡按額定值運作時，Y 顯得黯淡，由 I－V 圖可知，當電流 I＝0.5（A）時，VY＝2（V），此時其消耗的電功率 PY＝IVY＝0.5 × 2＝1（W）。

5. 答案 B

解析 推動 2 秒後速率 v＝v0＋at＝0＋ 20 2 × 5＝

50 m／s，瞬時功率 P＝ F ‧ v ＝20 × 50＝1000 W，選(B)。

6. 答案 C 解析 軌道的周長符合圓周駐波條件： 2πr＝nλ……○1

又物質波長 λ＝ h p ……○2

當電子處於第 1 激發態則 n＝2

由○2 代入○1 ：2πr＝2 h p p＝

h πr 。

7. 答案 E 解析 如下圖，設所求位置與鉛直線夾角 θ，力學能守恆： 1 2 m（ 5gr ）

2＝ 1 2 mv

2＋mg（r＋r cosθ）……○1

向心力由重力的分力與正向力一起提供： mv2

r ＝mg＋mg cosθ……○2

兩式聯立可得 v2＝ 5 3 gr 與 cosθ＝ 2 3 ，

所求位置離地高度 h＝r＋r cosθ＝ 5 3 r，故選(E)。

8. 答案 B

解析 粒子到達最高點後僅剩水平速度 v cosθ，此時受重力與磁力鉛直方向達力平

衡。由受力分析可得：Mg＝Qv cosθ × B 時

∴ B＝ Mg

Qv cosθ 方向向內。

9. 答案 D 解析 (A)每次碰撞前後，兩球動量變化量值相等，方向相反；(B)每次碰撞均為彈性碰撞，故碰撞前後，兩球速度變化量值與質量成反比；(C)每次碰撞後完畢瞬間，兩球動能未必相等；(D)(E)由於單擺的小角

度擺動可視為簡諧運動，其振動週期 T＝2π L g ，

L 為擺長，故週期與擺錘之質量無關，無論碰撞的情況如何，兩者振動週期相同，故碰撞均在最低點（平

衡位置）。

10. 答案 D 解析 (A)錯，球體間萬有引力，距離須從球心算起

，故應為 GMm

r 2 ；(B)錯，任一衛星運轉所受之萬有

引力 Fm＝2 Gm2

（ 3 r）2 cos 30°＋

GMm r 2 ＝

3 Gm2 3r 2 ＋

GMm r 2 當作向心力；(C)錯，三顆衛星對地球引力的

合力量值相互抵消，為 0；(D)兩顆衛星間的距離為

3 r，故引力量值為 Gm2 3r 2 ；(E)錯，任一衛星動能：

Fm＝ 3 Gm2

3r 2 ＋ GMm

r 2 ＝ mv2

r 1 2 mv

2＝ 3 Gm2

6r

＋ GMm

2r 。

11. 答案 C

解析 C 點的成像光徑如下圖所示，故知先由乙鏡反射，再經甲鏡反射，所成的像為虛像，故選(C)。

12. 答案 B

解析 由放射強度的測定可知：

歷時一段時間 t 後之放射強度 I＝I0( 1 2 )

t τ ，

I0：原有之放射強度

∴ I I0 ＝(

1 2 )

2 4 ＝

1 2

，

故欲得到相同的輻射劑量 E＝I0 × T0＝I × T

17 物 理 考 科

T T0 ∝

I I0 ＝ 2

∴ 照射時間 T＝ 2 T0＝10 2 ～～14（min）。

13. 答案 D 解析 由水平拋射運動：x＝v0t，h＝

1 2 gt

2 得 x＝

v0 2h g ，兩種情況下，拋出的速度相同，高度相

同，故 g行 g地 ＝

7 4 ；由 G

Mm R2 ＝mg 可得 g＝

GM R2 ，故

g行 g地 ＝

M行 R 2 行

M地 R 2 地

＝ 7 4 ，解得：R 行＝2R，選項(D)正確。

14. 答案 E 解析 (A)當金屬框進入磁場時，框上會產生逆時針方向之應電流，故其方向為 PQRSP；(B)當金屬框離開磁場時，框上會產生順時針方向之應電流，故其 方向為 PSRQP；(C)當金屬框經過 OO' 時，由於框 內之磁通量並無變化，故無應電流；(D)當金屬框經 過 OO' 時，因無應電流，故所受磁力為零；(E)由 於金屬框進入磁場及離開磁場時，導線切割磁力線

所受的力均與擺動方向相反，故減緩其擺動的速率

，故金屬框擺盪的幅度將會越來越小。

15. 答案 D

解析 依據理想氣體方程式：PV＝nRT 可得 1 × V＝0.5 × 0.082 × 273 V＝11.2（L） 由於 P0 為 1 atm，體積為 11.2 L，A 狀態壓力： PA 1 ＝

400 273 PA＝

400 273 （atm）

由 A 狀態至 B 狀態為定壓膨脹

∴ PA＝PB＝ 400 273 （atm），

則：

400 273 × 11.2

400 273 × VB

＝ 1 × R × 400 1 × R × 500 VB＝11.2 ×

5 4 ＝

14.0（L），選項(D)正確。

16. 答案 C 解析 球 A 與 C 接觸後再放回原位，

帶電量（QA' , QB' , QC'）＝（ Q 2 , Q ,

Q 2 ）

此時電位能 U1＝ k(

Q 2 )(

Q 2 )

L ＋ k(

Q 2 )(－Q)

L ＋

k(－Q)( Q 2 )

L ＝－ 3kQ2 4L 。

球 B 再與 C 接觸後再放回原位，

帶電量（QA'' , QB'' , QC''）＝（ Q 2 , －

Q 4 , －

Q 4 ），

此時電位能 U2＝ k(

Q 2 )(－

Q 4 )

L ＋ k(

Q 2 )(－

Q 4 )

L ＋

k(－ Q 4 )(－

Q 4 )

L ＝－ 3kQ2 16L 。

則 U1 U2 ＝

1 4 ，選(C)。

17. 答案 E 解析 S1、S2 是兩同相點波源相距 7.5 cm，波長為 2 cm，計算其 S1S2 連線上的節點數目 N，

N＝2

7.5

2 ＋ 1 2 ＝8（[ ] 為高斯符號取整數），N

＝8，S1、S2 產生 8 條節線，節線在平面上為雙曲線，因此與此圓交 16 點，故圓周上共有 16 處振動最弱的點。

18. 答案 E 解析 聲源 S 發出 f 單頻音於閉管產生 2 個波節之駐

波， 3 4 λ＝L，λ＝

4 3 L，此時聲速 v＝

4 3 L × f，

欲使新空管產生第三諧音 f '（為第三諧音），條件

為 L＝ 3 2 λ，λ＝

2 3 L，此第三諧音 f

'＝ v＝ 4 3 L × f

λ＝ 2 3 L

＝2f，故答案選(E)。

19. 答案 C 解析 (A)由於光源並非同調光，故僅有單狹縫不會在屏幕上見到繞射條紋，故(A)錯誤；(B)(C)由於實驗中放置了濾光片，故干涉條紋為單一色光所形成

之干涉條紋，故(C)正確，(B)錯誤；(D)(E)若將 F 移至 B 和 C 之間，對實驗不會有任何影響，故(D)(E)均錯誤。

20. 答案 D 解析 α 粒子轟擊金箔，產生了大角度的偏轉，主要是受到金原子核之庫侖斥力作用，與核反應無關。

二、多選題 21. 答案 DE

解析 考慮 m 的受力：若斜面的傾斜角度為θ，根據靜力平衡可寫出以下兩式： NMm＝mg sinθ fMm＝mg sinθ 可得斜面給木塊的合力量值 F＝ N 2Mm＋f 2Mm ＝mg 故(C)選項錯誤，(D)選項正確。 考慮 M 的受力：由於 m 給 M 的合力為 mg（方向向下），故地面給斜面的正向力為（M＋m）g（方向向上）；而地面給斜面的摩擦力為零。故(A)(B)選項錯誤，(E)選項正確。

南一大考教學誌 18 指考特輯

22. 答案 BC

解析 (A)由曲線彎曲方向可判斷電荷受力向下，與電力線反方向，故為負電荷；(B) A 處電力線較稀疏，電力較弱，加速度較小；(C)電力線箭頭方向係自高電位至低電位，A 處在電力線上游，電位較高。B處在電力線下游，電位較低；(D)因此電荷為負電荷，由 U＝qV 可知 A 處電位高，但電位能較少；(E)由於此運動只受電力作用，力學能守恆，故 B 處電位能較多，動能較少。

23. 答案 AD 解析 將子彈與木塊視為一個系統，射入前後符合動量守恆，故子彈與木塊動量變化量值相等 m 子彈 Δv 子彈＝m 木塊Δv 木塊。 (A)(B)(C)由於子彈與木塊接近之相對速度變大，且木塊長度不變，故子彈作用的時間Δt 變短，FΔt＝m 子彈Δv 子彈，Δt↓Δv 子彈↓Δv 木塊↓，Δv 木塊＝v 木塊－v，∴v↑，故(A)正確(B)錯誤。此時由於木塊的速度變化量值變小，故木塊損失的動能變小，故

(C)錯誤；(D)(E)由於子彈與木塊接近之速度不變，但子彈的質量愈大，加速度量值愈小，但木塊長度

（相對位移）不變，v2 子彈＝v02－2aS a↓，v 子彈↑，圖形下面積 S 大＝S 小 ∴子彈作用的時間Δt 變短，FΔt＝m 子彈Δv 子彈，Δt↓且 m 子彈↑Δv 子彈↓，∴Δv 木塊↓，Δv 木塊＝v 木塊－v ∴v↑，故(D)正確(E)錯誤。

24. 答案 AD

解析 電方程式 hf－hf0 (W )＝eVs W↑ f0↑

故圖形中 X 軸的截距量值將會變大 Vs＝ h e f－

h e f0

斜率 m＝ h e ，故圖形中的直線斜率不會改變。

第貳部分：非選擇題 一. 答案

1.攪拌器（攪拌棒） 2. 50 cal／℃

3.熱量的散失（說明見解析） 4.大（說明見解析）

解析 1.攪拌器（攪拌棒） 2.由題意可知，冷水的質量 m1＝350－300＝50（公

克） 吸熱；熱水的質量 m2＝450－350＝100（公克） 放熱。假設量熱器熱容量為 C，可知量熱器吸熱，最後系統達成熱平衡，故可知放熱＝吸熱，

可列出 100 × 1 ×（90－55）＝50 × 1 ×（55－20）＋C 測量值 ×（55－20） C 測量值＝50（cal／℃）。 3.熱量的散失。因為平衡溫度高於室溫，故容易有熱量的散失。 4. 100 × 1 ×（90－50）＝50 × 1 ×（50－20）＋C 實際值 ×（50－20）＋ΔH 散失 C 實際值＜50（cal／℃）。

二. 答案 1. 10 kg

2. 20 m／s 3. 450 J

4. 300 J

解析 1. A 物向心力＝繩張力＝B 物重， mAv2

r ＝

mBg mB＝ mAv2

rg ＝ 3 × 102 3 × 10 ＝10 kg。

2.下拉過程因繩張力始終通過圓心，角動量守恆

L＝r1mAv1＝r2mAv2 v2＝ r1 r2 v1＝

3 1.5 × 10

＝20 m／s。

3.繩張力對物體 A 作功＝物體 A 的動能增加量＝ 1 2

mAv22－ 1 2 mAv1

2＝ 1 2 × 3 ×（20

2－102）＝450 J。

4.該生的手對物體 B 作功＝非保守力作功＝系統力學能增加＝物體 A 的動能增加量＋物體 B 的位能增

加量＝ 1 2 mAv2

2－ 1 2 mAv1

2－mBgh＝ 1 2 × 3 ×（20

2

－102）－10 × 10 × 1.5＝300 J。

19 物 理 考 科

南一大考教學誌 20 指考特輯