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108指考物理試卷定稿
- 2. 第 1 頁 108年指考
共 7 頁 物 理 考 科
- 1 -
第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 占 8 0 分 ）
一 、 單 選 題 （ 占 6 0 分 ）
說明：第1題至第20題，每題有5個選項，其中只有一個是正確或最適當的選項，請畫記在
答案卡之「選擇題答案區」。各題答對者，得3分；答錯、未作答或畫記多於一個選
項者，該題以零分計算。
1. 原 子 核 由 質 子 與 中 子 組 成 ， 試 問 原 子 核 的 直 徑 大 小 最 可 能 落 在 下 列 尺 標 圖 的 哪
個 區 間 ？
2. 下 列 關 於 凹 面 鏡 及 凸 面 鏡 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？
(A) 裝 設 在 大 賣 場 天 花 板 角 落 的 面 鏡 為 凸 面 鏡 ， 可 觀 察 到 放 大 虛 像
(B) 裝 設 在 道 路 轉 彎 處 的 面 鏡 為 凹 面 鏡，以 便 觀 察 到 更 大 的 範 圍，使 視 野 更 佳
(C) 手 電 筒 常 利 用 凹 面 鏡 作 為 反 射 面，燈 泡 置 於 焦 點 處，使 反 射 後 射 出 的 光 線
較 為 發 散
(D) 化 妝 鏡 若 要 具 有 放 大 效 果 須 使 用 凹 面 鏡，且 使 用 時 臉 的 位 置 須 在 凹 面 鏡 的
焦 距 外 ， 以 產 生 正 立 的 放 大 虛 像
(E) 汽 車 兩 側 的 後 照（ 視 ）鏡 常 用 凸 面 鏡 觀 測 後 方 車 輛 ， 其 像 距 小 於 物 距 ， 形
成 縮 小 的 虛 像
3. 下 列 有 關 理 想 的 黑 體 輻 射 及 其 強 度（ 相 當 於 每 單 位 面 積 的 表 面 所 發 出 的 輻 射 功
率 ） 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？
(A) 黑 體 輻 射 的 溫 度 升 高 時，其 輻 射 強 度 對 波 長 的 分 布 曲 線 中 之 峰 值 所 對 應 的
波 長 變 短
(B) 波 耳 是 第 一 位 提 出 電 磁 波 能 量 量 子 化，來 解 釋 黑 體 輻 射 強 度 對 波 長 分 布 的
科 學 家
(C) 黑 體 輻 射 強 度 對 波 長 的 分 布 曲 線 與 黑 體 的 溫 度 和 材 料 有 關，而 與 黑 體 的 形
狀 和 大 小 無 關
(D) 現 今 的 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 對 應 到 一 個 約 77 K 的 黑 體 輻 射
(E) 黑 體 輻 射 是 指 黑 色 物 體 發 出 的 物 質 波
4. 在 圖 1 所 示 的「 水 波 槽 實 驗 」裝 置 中，下 列 關 於 其 分 項 裝 置 的 敘 述，何 者 正 確 ？
(A) 長 方 形 木 條 起 波 器 的 目 的 是 要 產 生 圓 形 波
(B) 可 變 電 阻 是 用 來 改 變 電 流 ， 以 調 整 光 照 的
強 度
(C) 白 紙 上 顯 示 的 相 鄰 兩 亮 紋 間 距 恰 等 於 水 波 的
波長
(D) 水 波 槽 的 四 周 需 用 海 綿 條 圍 住 ， 以 避 免 水
波 頻 率 改 變
(E) 水 波 的 波 谷 在 強 光 通 過 時，會 有 類 似 凹 透 鏡
的 效 果 ， 在 白 紙 上 顯 現 出 暗 紋
起波器
水波槽
強光
乾電池
白紙
可變電阻
圖 1
10-17
m 10-15
m 10-13
m 10-11
m 10-9
m 10-7
m
(A) (B) (C) (D) (E)
- 3. 108年指考 第 2 頁
物 理 考 科 共 7 頁
- 2 -
5. 聲 波 在 空 氣 柱 內 重 疊 時 ， 可 以 形 成 駐 波 。 考 慮 聲 波 在 一 端 開 口 、 一 端 閉 口 的 空
氣 柱 內 所 形 成 的 駐 波 ， 並 將 聲 波 視 為 傳 遞 空 氣 分 子 位 移 變 動 的 縱 波 時 ， 下 列 關
於 駐 波 特 性 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？
(A) 開 口 處 為 波 節
(B) 在 閉 口 處 發 生 建 設 性 疊 加
(C) 相 鄰 兩 波 節 的 間 距 為 一 個 波 長
(D) 相 鄰 波 節 與 波 腹 的 間 距 為 1/4波 長
(E) 該 駐 波 是 由 沿 相 同 方 向 前 進 的 兩 波 互 相 重 疊 而 成
6. 一 細 繩 上 出 現 沿 水 平 方 向 行 進 的 週 期 性 橫 波 ， 以 致 繩 上 各 點 均 作 簡 諧 振 動 ， 在
某 時 刻 其 中 一 段 的 波 形 如 圖 2 所 示 ， x 與 y
分 別 代 表 繩 上 各 點（ 簡 稱 質 點 ）的 水 平 位 置
坐 標 與 垂 直 位 置 坐 標，已 知 此 時 質 點 P 的 速
度 方 向 為 垂 直 向 下 ， 高 度 低 於 其 平 衡 位 置 。
當 波 繼 續 行 進，質 點 P 位 於 最 低 點 時，下 列
敘 述 何 者 正 確 ？
(A) 質 點 a 的 0y <
(B) 質 點 a 的 0y =
(C) 質 點 b 的 0y <
(D) 質 點 b 的 0y =
(E) 質 點 a 到 達 最 高 點
7. 將 位 於 同 一 高 度 的 甲、乙 兩 質 點，以 相 同 初 速 同 時 鉛 直 上 拋。甲 在 僅 受 重 力 的
情 況 下，自 初 始 上 拋 至 再 回 到 起 點 所 需 的 時 間 為 t甲，過 程 中 最 大 的 上 升 高 度 離
起 點 為 h。但 乙 在 上 升 時，與 一 片 固 定 在 離 起 點 高 度 為 / 2h 的 水 平 鋼 板 面 發 生 彈
性 碰 撞 而 向 下 折 返，自 初 始 上 拋 至 再 回 到 起 點 所 需 的 時 間 為 t乙。若 空 氣 阻 力 可
忽 略 ， 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？
(A) =t t甲 乙
(B) 乙 再 回 到 起 點 瞬 間 ， 甲 的 速 度 方 向 為 向 下
(C) 在 各 自 再 回 到 起 點 瞬 間 ， 甲 、 乙 兩 者 的 動 能 相 同
(D) 就上拋至再回到起點的整個過程而言，重力對甲所作之功大於對乙所作之功
(E) 乙 發 生 碰 撞 後 ， 向 下 運 動 的 加 速 度 量 值 ， 大 於 甲 向 下 運 動 的 加 速 度 量 值
8. 甲、乙、丙 三 條 導 線 的 長 度、截 面 積 及 在 相 同 外 加 電 壓 下 的 電 流 如 表 1 所 示。
假 設 各 導 線 的 溫 度 相 同，且 都 遵 守 歐 姆 定 律，則 依 表 1 判 斷，在 該 溫 度 下，此
三 條 導 線 材 料 的 電 阻 率 大 小 順 序 為 何 ？
(A) 甲 >乙 >丙
(B) 乙 >甲 >丙
(C) 丙 >乙 >甲
(D) 甲 >丙 >乙
(E) 丙 >甲 >乙
表 1
金 屬 線 標 示 甲 乙 丙
長 度 (m) 40 20 10
截 面 積 (mm2
) 0.5 1.0 1.0
電 流 (A) 0.5 1.0 1.0
圖 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
x(m)
-4
P
a b
y(cm)
- 4. 第 3 頁 108年指考
共 7 頁 物 理 考 科
- 3 -
9. 如 圖 3 所 示 ， 在 yz 平 面 的 環 形 金 屬 線 圈 以 坐 標 系 原 點 O 為 中 心 ， xy 平 面 為 水
平 面，地 球 磁 場 指 向 y+ 方 向。位 於 原 點 O 處 的 小 磁 針，可
繞 z 軸 在 xy 平 面 自 由 轉 動 ， 當 環 形 線 圈 中 的 電 流 為 2.0 安
培 時 ， 磁 針 與 +x 軸 的 夾 角 為 37°。 若 要 使 磁 針 與 +x 軸 的 夾
角 變 為 45°， 則 環 形 線 圈 中 的 電 流 應 調 整 為 多 少 安 培 ？
(A) 1.0 (B) 1.5 (C) 2.0
(D) 2.7 (E) 3.5
第 10-11 題 為 題 組
GPS 是 Global Positioning System（ 全 球 定 位 系 統 ）的 簡 稱，它 為 使 用 者 提 供 定 位
導 航 和 定 時 服 務。GPS 系 統 包 括 多 顆 衛 星，在 距 離 地 球 表 面 約 20200 公 里 的 太 空
軌 道 上 運 行，每 顆 衛 星 內 部 裝 置 有 精 密 的 原 子 鐘，並 以 無 線 電 波 持 續 向 地 球 發 射
訊 號，不 斷 提 供 GPS 衛 星 的 編 號、位 置 和 精 確 時 間。理 論 上 使 用 三 顆 衛 星 即 可 定
位，但 因 訊 號 傳 輸 需 要 時 間，且 地 面 GPS 的 接 收 器 如 智 慧 型 手 機 並 未 內 建 精 準 的
計 時 工 具，即 使 極 微 小 的 時 間 差 都 會 導 致 換 算 距 離 時 出 現 巨 大 誤 差，因 此 需 要 校
正 。 地 面 上 使 用 者 的 接 收 器 在 任 何 時 間 、 任 何 地 點 ， 只 要 同 時 接 收 到 至 少 四 顆 衛
星 的 訊 號，記 錄 訊 號 到 達 時 間，即 可 使 用 這 些 資 訊 來 確 定 該 接 收 器 在 三 維 空 間 中
的 位 置 。 取 光 速 為 8
3.0 10 sm/× 。
10. 依 據 上 述 資 料 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？
(A) 無 線 電 波 的 波 長 比 紅 外 線 的 波 長 還 短
(B) 無 線 電 波 訊 號 自 GPS衛 星 傳 送 至 地 面 接 收 器 約 需 6.7秒
(C) 若 地 面 GPS接 收 器 的 時 間 能 夠 精 確 測 量 到 千 分 之 一 秒 ， 則 無 須 其 他 校 正 ，
就 能 夠 在 小 於 100公 尺 的 誤 差 範 圍 內 ， 定 位 出 地 面 接 收 器 的 三 維 空 間 位 置
(D) 地 面 GPS接 收 器 只 需 要 測 量 並 計 算 出 它 到 三 顆 衛 星 的 距 離，就 能 夠 精 確 定
位 出 它 的 三 維 空 間 位 置
(E) 至 少 需 要 四 顆 衛 星 各 自 到 接 收 器 距 離 的 數 據，方 能 根 據 第 四 顆 衛 星 的 距 離 校
正 接 收 器 內 部 的 計 時 裝 置 ， 藉 此 得 到 精 確 的 時 間 測 量 ， 提 升 定 位 的 精 準 度
11. 已 知 地 球 半 徑 約 6400 公 里 ， 而 地 球 同 步 衛 星 在 距 離 地 球 表 面 約 36000 公 里 的
太 空 軌 道 上 運 行 。 若 GPS 衛 星 與 地 球 同 步 衛 星 繞 行 地 球 之 運 動 皆 可 視 為 等 速
圓 周 運 動 ， 則 GPS 衛 星 繞 行 角 速 率 約 為 地 球 同 步 衛 星 繞 行 角 速 率 的 多 少 倍 ？
(A) 2 (B)
1
2
(C) 1 (D) 4 (E)
1
4
12.手 機 的 無 線 充 電 是 近 年 來 發 展 出 來 的 新 科 技，它 使 用 到 的 物 理 原 理 是 電 磁 感 應。
假 設 一 手 機 內 有 邊 長 為 0.050 m、匝 數 為 1000 匝 的 正 方 形 線 圈，
今 將 此 正 方 形 線 圈 置 於 垂 直 於 線 圈 面 且 隨 時 間 變 動 的 均 勻 磁
場 B 中 ， 如 圖 4 所 示 。 當 磁 場 B 的 時 變 率
B
1.0 N/(A m s)
t
∆
= ⋅ ⋅
∆
時 ， 則 正 方 形 線 圈 兩 端 間 的 應 電 動 勢 為 下 列 何 者 ？
(A) 25 mV (B) 250mV (C) 2.5 V
(D) 25 V (E) 250 V
O
z
y
x
I
圖 3
圖 4
- 5. 108年指考 第 4 頁
物 理 考 科 共 7 頁
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第 13-14 題 為 題 組
13. 已 知 光 子 的 動 量 p、能 量 E 與 光 速 c 的 關 係 為 =E pc。有 科 學 家 提 議 可 依 此 關 係，
利 用 太 空 船 上 裝 置 太 陽 帆 吸 收 或 反 射 光 子 來 加 速，以 進 行 太 空 旅 行。下 列 敘 述
何 者 錯 誤 ？
(A) 在 相 同 條 件 下，完 全 吸 收 光 子 與 完 全 反 射 光 子 的 太 陽 帆，前 者 使 太 空 船 產
生 的 加 速 度 量 值 較 大
(B) 在 其 他 條 件 不 變 下 ， 太 陽 帆 張 開 的 面 積 越 大 ， 太 空 船 的 加 速 度 量 值 越 大
(C) 在 其 他 條 件 不 變 下 ， 離 太 陽 越 遠 ， 太 空 船 的 加 速 度 量 值 越 小
(D) 該 太 空 船 利 用 太 陽 帆 來 增 加 動 能 時 ， 其 能 量 來 自 光 子
(E) 利 用 光 子 與 太 陽 帆 作 用 前 後 之 動 量 變 化 ， 可 計 算 該 太 空 船 的 加 速 度 量 值
14. 假 設 一 太 空 船 連 同 太 陽 帆 的 總 質 量 為 3
1.0 10 kg× ，其 太 陽 帆 面 積 為 6 2
1.0 10 m× ，帆
上 單 位 面 積 接 受 太 陽 來 的 光 子 功 率 為 3 2
1.5 10 W/m× 。 若 太 陽 帆 能 夠 將 光 子 完 全
反 射，則 此 太 空 船 因 為 光 子 照 射 造 成 的 最 大 加 速 度 量 值 最 接 近 下 列 何 者 ？ 取 真
空 中 光 速 8
3.0 10 m/sc= × 。
(A) 3 2
5.0 10 m/s−
× (B) 2 2
1.0 10 m/s−
× (C) 2
0.50 m/s
(D) 2
10.0 m/s (E) 3 2
1.0 10 m/s×
15. 基 於 安 全 考 量，一 個 容 量 為 10 公 升 的 氧 氣 瓶，裝 了 一 個 當 壓 力 大 於 12 大 氣 壓
時 就 會 將 氣 體 排 出 的 洩 氣 閥，此 氧 氣 瓶 裝 有 溫 度 300 K、壓 力 10 大 氣 壓 的 氧 氣。
在 運 送 時，氧 氣 瓶 被 裝 載 在 車 廂 中，但 炎 炎 夏 日 下，車 廂 內 溫 度 變 高，此 時 洩
氣 閥 正 常 工 作，排 出 部 分 氣 體，當 運 送 到 目 的 地 時，氧 氣 瓶 的 氧 氣 壓 力 為 12 大
氣 壓、溫 度 為 400 K。取 理 想 氣 體 常 數 為 0.082 atm L/ K(mol )⋅ ⋅ ，則 排 出 的 氣 體 約 為
多 少 莫 耳 ？
(A) 1.3 (B) 0.41 (C) 0.23 (D) 0.11 (E) 0.051
16. 一 靜 止 且 密 封 容 器 內 有 處 於 熱 平 衡 的 兩 種 單 原 子 分 子 的 理 想 氣 體，分 別 是 2 莫
耳 的 氣 體 X 和 1 莫 耳 的 氣 體 Y。 已 知 Y 的 分 子 量 是 X 的 分 子 量 的 2 倍 ， 則 下
列 敘 述 何 者 正 確 ？
(A) 兩 種 氣 體 分 子 的 總 動 量 不 相 等
(B) 兩 種 氣 體 分 子 的 方 均 根 速 率 相 等
(C) X 氣 體 的 分 壓 是 Y 氣 體 分 壓 的 1/2 倍
(D) X 氣 體 分 子 總 動 能 是 Y 氣 體 分 子 總 動 能 的 2 倍
(E) X 氣 體 分 子 平 均 動 能 是 Y 氣 體 分 子 平 均 動 能 的 2 倍
17. 如 圖 5 所 示 ， 一 個 被 固 定 在 鉛 直 面 上 ， 半 徑 為 r 的 圓 形 光 滑 軌 道 玩 具 ， 將 質 量
分 別 為 m 與 2m 的 甲 與 乙 兩 質 點，靜 置 於 光 滑 圓
形 軌 道 內 緣，甲 離 水 平 地 面 的 高 度 為 r，而 乙 位
於 軌 道 最 低 點 。 當 甲 自 靜 止 開 始 沿 著 軌 道 下 滑
後 ， 與 乙 發 生 正 面 彈 性 碰 撞 。 碰 撞 後 乙 沿 軌 道
可 爬 升 的 最 大 鉛 直 高 度 為 下 列 何 者 ？
(A) r (B) 2
3
r (C) 1
2
r
(D) 4
9
r (E) 1
3
r
甲
m
r
r
乙 2 m
圓心
水平地面
圖 5
- 6. 第 5 頁 108年指考
共 7 頁 物 理 考 科
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18. 如 圖 6 所 示 ， 一 質 量 為 m 的 小 物 體 靜 止 在 傾 角 為 60 度 、 長 度 為 L 且 固 定 不 動
之 斜 面 的 最 低 點 P。現 對 此 物 體 施 加 量 值 不 變、方 向 始 終 沿 斜 面 方 向 向 上 的 力
F ， 使 物 體 沿 斜 面 運 動 到 達 斜 面 長 度 / 2L 的 Q 點 ， 在 Q
點 時 立 即 撤 去 外 力 F 。 若 要 使 物 體 能 夠 到 達 斜 面 最 高
點 R，則 外 力 F 的 量 值 至 少 需 為 多 少 ？ 設 物 體 與 斜 面 之
動 摩 擦 係 數 為 µ 、 重 力 加 速 度 為 g 。
(A) 3
2
mgµ (B) ( 3 1) mgµ+ (C) ( 3)
2
mg
µ +
(D) ( 3 1)mgµ + (E) ( 3)mgµ +
第 19-20 題 為 題 組
一 質 量 為 1000 kg 的 汽 車 在 十 字 路 口 ( =0)x 停 下 等 待，當 紅 燈 轉 綠 燈 後，開 始 在 筆 直 水
平 道 路 上 沿 +x 方向作直 線 運 動 ， 前 300 m 的 加 速 度 a 與 位 置 x 之 關 係 如 圖 7 所 示 。
19. 汽 車 在 下 列 哪 一 路 段 作 等 速 度 運 動 ？
(A) 0 < <100mx
(B) 100m < <200mx
(C) 200m < <300mx
(D) 0 < <200mx
(E) 0 < <100mx 及 200m < <300mx
20. 在 前 300 m 的 路 途 中 ， 汽 車 的 最 大 速 率 約 為 多 少 m/s ？
(A) 90 (B) 76 (C) 62 (D) 21 (E) 10
二 、 多 選 題 （ 占 2 0 分 ）
說明：第21題至第24題，每題有5個選項，其中至少有一個是正確的選項，請將正確選項畫
記在答案卡之「選擇題答案區」。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。
21. 某 人 拉 著 紙 箱 沿 斜 坡 向 上 等 速 行 走，若 此 人 施 加 的 拉 力 平 行 於 斜 坡 的 方 向，且
作 用 在 紙 箱 上 的 力 只 有 人 施 加 的 拉 力、斜 面 對 紙 箱 的 摩 擦 力、斜 面 的 正 向 力 與
重 力 ， 則 在 此 等 速 過 程 中 ， 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
(A) 重 力 對 紙 箱 作 負 功
(B) 人 施 加 的 拉 力 對 紙 箱 作 正 功
(C) 摩 擦 力 對 紙 箱 作 正 功 ， 斜 面 的 正 向 力 對 紙 箱 不 作 功
(D) 紙 箱 的 動 能 沒 有 增 加 ， 代 表 所 有 的 作 用 力 對 紙 箱 所 作 的 總 功 為 零
(E) 紙 箱 的 重 力 位 能 增 加 ， 代 表 所 有 的 作 用 力 對 紙 箱 所 作 的 總 功 為 正 功
22. 在 透 明 固 體 的 折 射 率 測 定 實 驗 中，某 生 以 長 方 體 的 透 明 壓 克 力 磚 放 在 方 格 紙 及
保 麗 龍 板 上 當 作 待 測 物，以 插 針 法 追 踪 經 待 測 物 的 入 射 光 線 及 折 射 光 線 的 路 徑。
已 知 壓 克 力 磚 的 長 、 寬 、 高 分 別 為 30、 10 及 2 公 分 ， 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
(A) 在 同 一 側 所 插 的 2 針 ， 間 距 愈 近 所 量 測 的 折 射 率 愈 準
(B) 若 在 壓 克 力 磚 二 平 行 面 外 側 各 插 2 針 ， 共 插 4 針 ， 可 測 得 其 折 射 率
(C) 若 壓 克 力 磚 二 平 行 面 不 是 真 的 平 行 ， 亦 可 由 本 實 驗 方 法 測 定 其 折 射 率
(D) 壓 克 力 磚 二 平 行 面 是 否 真 的 平 行 ， 無 法 由 兩 側 所 插 針 的 實 驗 結 果 判 定
(E) 以相距 10 公分的平行面量測折射率，較利用相距 2 公分平行面的結果為精準
a (m/s2
)
1.5
1.0
0.5
0
100 200 300
圖 7
x (m)
F
P
QL/2
L/2
60°
m
圖 6
R
- 7. 108年指考 第 6 頁
物 理 考 科 共 7 頁
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23. 甲生在整理實驗器材時，發現有雙狹縫片與單狹縫片共 5 片，其規格標籤都脫落了，
導致無法從外觀分辨規格。於是他將這 5 片狹縫片編號為 S1~S5，接著利 用同一單
色雷射光源做干涉與繞射實驗來比較狹縫片之間的關係。實驗時光屏與狹縫間的距
離保持固定，並僅依序更換 5 片狹縫片，觀看光屏上的干涉或繞射圖像，其示意如
圖 8 所示，並在光屏上定出 Pi 、 Qi 兩點（ i =1~5），且數出 Pi 、 Qi 之間的暗紋數目
n （包含 Pi 、 Qi 兩處之暗紋 ），量測結果如表 2 所示。下列關於甲生實驗的敘述，
哪些正確？
表 2
編 號 S1 S2 S3 S4 S5
Pi、Qi 兩點間距 PQi i （ mm） 52 52 26 12 48
n（個） 14 2 14 2 2
(A) S1 為 雙 狹 縫 片 ； S2 為 單 狹 縫 片
(B) S3 的 相 鄰 縫 距 是 S1 相 鄰 縫 距 的 2 倍
(C) S5 的 縫 寬 是 S4 縫 寬 的 4 倍
(D) 如 果 僅 將 光 屏 和 狹 縫 片 的 距 離 變 成 原 來 的 兩 倍 ， 則 S3 的 n 會 變 成 28
(E) 如 果 僅 將 光 屏 和 狹 縫 片 的 距 離 變 成 原 來 的 兩 倍，則 S5 的 5 5P Q 會 變 成 24 mm
24. 電 蚊 拍 利 用 電 子 電 路 讓 兩 電 極 間 的 直 流 電 壓 可 升 高 達 上 千 伏 特 ， 且 兩 電 極 間
串 聯 著 一 個 電 阻 值 很 大 的 電 阻。它 酷 似 網 球 拍 的 網 狀 拍 外 型，一 般 具 有 三 層 金
屬 導 線 網，其 中 構 成 上、下 拍 面 的 兩 層 較 疏 的 金 屬 網 彼 此 相 通，構 成 同 一 電 極，
處 於 電 路 的 低 電 位；夾 在 中 間 的 一 層 金 屬 網 則 是 電 路 中 電 位 較 高 的 另 一 電 極。
已 知 在 一 大 氣 壓 下 ， 當 電 場 超 過 30 kV/cm 時 ， 空 氣 通 常 會 被 游 離 而 放 電 。 以 下
僅 考 慮 兩 電 極 的 間 距 為 5 mm 之 金 屬 網 ， 且 兩 電 極 間 的 電 壓 不 足 以 使 空 氣 游 離
的 電 蚊 拍 。 依 據 上 述 ， 判 斷 下 列 敘 述 哪 些 正 確 ？
(A) 該 電 蚊 拍 兩 電 極 間 的 電 壓 可 升 高 至 30 kV
(B) 閃 電 生 成 的 基 本 原 理 與 電 蚊 拍 游 離 空 氣 放 電 的 原 理 是 一 樣 的
(C) 電 蚊 拍 拍 面 上 的 電 子 由 較 高 的 原 子 能 階 躍 遷 回 低 能 階 時 釋 放 的 能 量 可 使
空 氣 游 離
(D) 飛 入 兩 電 極 間 的 蚊 蟲 相 當 於 導 電 體，即 使 它 只 碰 到 外 層 電 網，也 可 使 兩 電
極 間 的 空 氣 間 隙 減 小 ， 以 致 空 氣 游 離 放 電
(E) 電 蚊 拍 中 間 夾 層 的 金 屬 網 電 位 高 達 上 千 伏 特，若 人 體 碰 觸 金 屬 網，會 因 電
擊 而 產 生 嚴 重 傷 害
第 貳 部 分 ： 非 選 擇 題 （ 占 2 0 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、……），若因字跡潦草、未標示題號、標錯題號等原因，致評閱人
員無法清楚辨識，其後果由考生自行承擔。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。
P1 Q1
S1
P2 Q2
S2
P3 Q3
S3
Q4P4
S4
Q5P5
S5
圖 8
- 8. 第 7 頁 108年指考
共 7 頁 物 理 考 科
- 7 -
一 、 欲 使 用 惠 司 同 電 橋 測 量 電 阻，圖 9 中 為 電 路 元 件 的 符 號，其 中 G 為 檢 流 計、
ε 為 直 流 電 源 供 應 器 、 S 為 開 關 、 1R 為 已 知 電 阻 、 xR 為 待 測 電 阻 。 另 有 惠 司
同 電 橋（ 三 接 頭 滑 動 可 變 電 阻 ），其
電 阻 大 小 與 電 阻 線 的 長 度 成 正 比 。
1. 利 用 圖 9 的 元 件 各 一 個 及 數 條 接
線，安裝成惠司同電橋來測量 xR 的
電阻值，試畫出其電路圖。（4分 ）
2. 列出相關公式，並說明利用惠司同
電 橋 可 測 量 出 未 知 電 阻 的 基 本 原
理。（3分）
3. 簡 要 說 明 利 用 惠 司 同 電 橋 測 量 xR 的 步 驟 。 （ 3分 ）
二 、 獲 得 2018 年 諾 貝 爾 物 理 學 獎 的 科 學 家 對 雷 射 領 域 做 出 的 重 要 貢 獻 ， 包 括 了
光 學 鑷 子 在 物 理 學 上 的 應 用，本 大 題 將 探 討 傳 統 鑷 子 與 光 學
鑷 子 的 原 理 。
1. 傳 統 鑷 子 ：
用 兩 邊 長 各 為 L 、 末 端 重 合 成 V字 形 的 鑷 子 ， 去 夾 半
徑 為 R 、 質 量 為 m 的 玻 璃 小 球 。 夾 小 球 時 ， 鑷 子 在 鉛 垂 面
上 ， 若 每 邊 對 小 球 施 力 量 值 為 F ， 恰 可 將 小 球 夾 起 ， 鑷 子
與 小 球 的 接 觸 點，如 圖 10所 示。試 畫 出 小 球 所 受 各 外 力 的
力 圖（ 需 標 示 各 外 力 的 名 稱 ），並 計 算 出 鑷 子 與 小 球 之 間
的 靜 摩 擦 係 數 µ 至 少 為 若 干 ？ 設 重 力 加 速 度 為 g。 （ 5分 ）
2. 光 學 鑷 子 ： （ 應 用 高 度 聚 焦 的 雷 射 光 束 來 控 制 微 小 物 體 ）
當 雷 射 光 穿 透 折 射 率 比 周 圍 介 質 還 大 的 球 形 微 粒（ 以
下 簡 稱 為 微 粒 ）時 ， 雷 射 光 束 會 折 射 偏 向 ， 代 表 光 束 中 光 子 的 動 量 發 生 了
變 化 ， 由 牛 頓 第 三 運 動 定 律 可 知 ， 光 子 可 施 力 於 微 粒 上 。
當 微 粒 的 大 小 遠 大 於 雷 射 光 的 波 長 時，可 用 幾 何 光 學 來 解 釋 光 學 鑷 子
的 原 理 。 如 圖 11所 示 ， 若 僅 考 慮 通 過 會 聚 透 鏡 後 的 雷 射 光 束 中 ， 行 進 方 向
交 會 於 微 粒 球 心 O下 方 的 B點 之 編 號 1、2兩 條 光 線，它 們 射 入 微 粒 後 會 發 生
偏 折 ， 再 由 微 粒 的 上 方 射 出 時 ， 則 因 光 線 被 折 射 ， 光 子 會 施 於 微 粒 一 個 作
用 方 向 向 下 的 合 力 F
， 而 將 微 粒 向 下 推 移 。 編 號 1、 2兩 條 光 線 射 入 微 粒 前
後 ， 光 子 的 動 量 分 別 為 1P
與 1P′
、 2P
與 2P′
。
如 圖 12所 示 ， 若 改 變 兩 條 光 線 的 入 射 方 向 使 行 進 方 向 交 會 點 在 微 粒 球
心 O上 方 的 C點，試 參 考 圖 11的 動 量 表 示 方 式，僅 需 考 慮 光 的 折 射，畫 出 雷
射 光 的 光 子 路 徑、雷 射 光 的 光 子 在 射 入 微 粒 前 後 的 動 量 3P
與 3P′
、 4P
與 4P′
並
標 示 出 動 量 變 化 3P∆
、 4P∆
、 以 及 微 粒 受 光 子 合 力 F
作 用 的 方 向 。 （ 5分 ）
B
球形微粒
O
1P
2P
1'P
2'P
F
圖 11
C
球形微粒 O
3P
4P
圖 12
L L
F F
圖 10
上
下
g ↓
R
G
S
M NP
圖 9
惠司同電橋（三接頭滑動可變電阻）
1R
ε
xR
光線 2光線 1
