# 113學測自然科物理試題解析

> 作者：王一哲
> 日期：2024年1月20日

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19. 臺灣目前的核能電廠利用核燃料以發電，全部過程中主要牽涉到以下哪些形式的能量轉換與反應？（應選3項）
(A)質能轉換　　　(B)聲能轉電能　　　\(C\)熱能轉動能　　　(D)核融合　　　(E)核分裂

<span style="font-weight:bold">答案</span>：ACE
<span style="color:green">層次</span>：知識
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：能量
<span style="color:blue">詳解</span>：
目前的核能電廠，是利用鈾-235核分裂，由核能轉成熱能；將加熱形成高壓水蒸氣，由熱能轉成水蒸氣的動能；用水蒸氣推動渦輪機，再帶動發電機發電，由動能轉成電能。
<br />

20. 下列關於基本交互作用的敘述，哪些正確？（應選2項）
(A) 基本交互作用中，僅有重力的作用範圍可達無窮遠，故為星系形成的主要原因
(B) 電子繞著原子核運動，主要是因為重力
\(C\) 單獨的中子可藉由弱力衰變為質子、電子和其他粒子
(D) 弱力與強力的作用範圍比原子的尺度還小
(E) 質子與中子間有強力，但中子與中子間並沒有強力

<span style="font-weight:bold">答案</span>：CD
<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：基本交互作用
<span style="color:blue">詳解</span>：
A錯誤，電磁力的作用範圍也可達無窮遠，但因為星系為電中性而且質量很大，因此星系主要是依靠重力形成的，這個選項只有中間是錯的。
B錯誤，電子帶負電，原子核帶正電，兩者之間的靜電力為吸引力，電子繞原子核轉動所需的向心力由靜電力提供。
C正確，單獨的中子可藉由弱力衰變為質子、電子與反電子微中子，反應式為 $\mathrm{{}_0^1 n} \rightarrow \mathrm{{}_1^1 p} + \mathrm{{}_0^{-1}e} + \bar \nu_e$。
D正確，弱力作用範圍小於 $10^{-18} ~\mathrm{m}$，強力作用範圍作用範圍小於 $10^{-15} ~\mathrm{m}$，兩者皆小於原子的尺度。
E錯誤，質子與質子、質子與中子、中子與中子間皆有強力。
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21. 眼球的主要結構及成像原理，和相機類似，如圖7所示。光進入眼球時，會經過「角膜」、「瞳孔」與「水晶體」，「瞳孔」如同相機的光圈，可縮放以控制進光量的多寡 而 「角膜」與「水晶體」如同相機鏡頭中的透鏡。最後成像在「視網膜」，如同相機的感光元件。下列敘述，何者正確？
(A) 進入眼球的光可在視網膜上成像，主要由於干涉現象
(B) 物體成像在視網膜的前方或後方，可配戴凹透鏡或凸透鏡來矯正，主要是利用光的繞射現象
\(C\) 若遠處物體的成像位置在相機的感光元件之前，可改用感光程度更高的元件，使影像由模糊變為清晰
(D) 遠方物體在照相機感光元件上形成倒立實像，在眼睛的視網膜上也是形成倒立實像
(E) 若成像模糊，照相機是調整鏡頭與感光元件的距離，而眼睛則只靠縮放瞳孔，使成像清晰

<img height="30%" width="30%" src="https://imgur.com/RgQeNVu.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖7</div>
<br />

<span style="font-weight:bold">答案</span>：D
<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：幾何光學
<span style="color:blue">詳解</span>：
A、B錯誤，利用光的折射。
C錯誤，使用感光程度更高的元件，可以在光更微弱的條件下拍出夠亮的照片，但是無法使照片更清晰。
E錯誤，相機是改變鏡頭的焦距。
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**22-23題為題組**

高能的粒子束或X光束可用於治療惡性腫瘤（癌症）。每單位質量的人體組織所吸收的射束能量稱為吸收劑量。射束通常對準腫瘤照射，癌細胞與正常細胞吸收射束的能量後，DNA會遭到破壞，而癌細胞死亡的機率較正常細胞為高。

圖8顯示的是電子、質子、和兩個能量不同的X光等四種射束之吸收劑量隨進入表皮深度的變化。圖中各射束名稱下，註明該射束中單一粒子或光子入射人體時的能量，其中 $1.0 ~\mathrm{MeV}$ 約為 $1.6 \times 10^{-13} ~\mathrm{J}$。

<img height="60%" width="60%" src="https://imgur.com/gCEzOGE.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖8</div>
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22. 關於上述四種射束的敘述，下列哪些正確？（應選2項）
(A) 質子射束的粒子與 $\alpha$ 射線的粒子相同
(B) 質子束的粒子數密度必為電子束粒子數密度的37.5倍
\(C\) 20 MeV 之X光的光子頻率為 4 MeV 之X光的光子頻率的5倍
(D) 150 MeV 之質子的速率和 4 MeV 之光子的速率相同
(E) 四種射束中，只有X光束能夠穿透15公分厚的細胞組織

<span style="font-weight:bold">答案</span>：CE
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：能量、圖表判讀
<span style="color:blue">詳解</span>：
A錯誤，$\alpha$ 射線是氦原子核。
B錯誤，圖8中標示的能量都是單一粒子。
C正確，光子能量 $E = hf \propto f$。
D錯誤，光子速率 $c = 3 \times 10^8 ~\mathrm{m/s}$，基本上只要另一項不是電磁波，速率一定比較小，可以不需要真的算出質子速率。如果真的要計算質子速率，假設不考慮相對論效應，則質子動能
$$
K = \frac{1}{2}mv^2 ~\Rightarrow~ 150 \times 10^6 \times 1.6 \times 10^{-19} = \frac{1}{2} \times 1.67 \times 10^{-27} \times v^2 ~\Rightarrow~ v = 1.7 \times 10^8 ~\mathrm{m/s}
$$
E正確，由圖8可以看出兩種X光可以穿透15公分厚的表皮，電子束只能穿透不到2公分，質子束只能穿透不到13公分。
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23. 若有癌細胞存在於表皮下某處，則依據上面所提供的資訊，下列敘述哪些可以達到「儘量殺除癌細胞、保留正常細胞」的最佳效果？（應選2項）
(A) 癌細胞在表皮下10公分處，應使用電子束
(B) 癌細胞在表皮下10至11公分處，應使用質子束
\(C\) 癌細胞在表皮下0至2公分處，應使用 4 MeV 之X光束
(D) 癌細胞在表皮下2至10公分處，應使用 20 MeV 之X光束
(E) 癌細胞在表皮下3至8公分處，可以結合電子束及質子束一起使用

<span style="font-weight:bold">答案</span>：BD
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：能量、圖表判讀
<span style="color:blue">詳解</span>：本題要選擇在目標深度吸收劑量高，但是在其它深度吸收劑量低的射束。
A錯誤，電子束無法到達表皮下10公分處。
C錯誤，電子束於表皮下0至2公分吸收劑量很高，超過2公分不會被吸收。
E錯誤，電子束無法到達表皮下3至8公分處，質子束於表皮下3至8公分處吸收劑量低於10至12公分處。
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**24-25題為題組**

電冰箱的操作原理是利用低溫的冷媒來冷卻冰箱裡的食物，再用壓縮機壓縮吸收熱能後的冷媒，提高其溫度，以利於其後之散熱過程。冷媒經散熱片把熱能釋放到周遭空氣中後，經過降溫、降壓又可以用來冷卻冰箱裡的食物，如此構成冷卻的循環，而循環過程會消耗電能。

24. 下列有關電冰箱的敘述，哪些正確？（應選2項）
(A) 電冰箱是利用電能作功把冰箱內的熱能轉移到冰箱外
(B) 電冰箱裡面的壓縮機的功能是把冷媒降溫並增加其壓力
\(C\) 於密閉隔熱室內打開空冰箱的門，通電並經長時間運轉後，平均室溫會提高
(D) 冷媒冷卻冰箱裡的食物時是處於低溫高壓狀態
(E) 冷媒的溫度低於室溫仍然可以將其熱能直接傳給周遭的空氣

<span style="font-weight:bold">答案</span>：AC
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：能量
<span style="color:blue">詳解</span>：
B錯誤，文章第一句後段有提到：「再用壓縮機壓縮吸收熱能後的冷媒，**提高其溫度**，以利於其後之散熱過程」。
D錯誤，文章第二句中間有提到：「經過**降溫**、**降壓**又可以用來冷卻冰箱裡的食物」。
E錯誤，熱能會由高度處流向低溫處。
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25. 冰箱、冷凍庫的效率可看其性能係數，其定義為：
$$
性能係數 = \frac{轉移的熱能}{輸入的功}
$$
若一電冰箱性能係數為 2.5，則輸入 1.0度電約可轉移多少熱能？（$1 度電 ＝ 1 ~\mathrm{kW \cdot h}$，輸入的功可視為輸入的電能）
(A) $3.6 \times 10^6 ~\mathrm{J}$　　　(B) $7.2 \times 10^6 ~\mathrm{J}$　　　\(C\) $9.0 \times 10^6 ~\mathrm{J}$　　　(D) $1.1 \times 10^7 ~\mathrm{J}$　　　(E) $1.4 \times 10^7 ~\mathrm{J}$

<span style="font-weight:bold">答案</span>：C
<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：能量
<span style="color:blue">詳解</span>：
先將1度電能換成焦耳 (J)
$$
1 ~\mathrm{kW \cdot h} = 1000 ~\mathrm{J/s} \times 3600 ~\mathrm{s} = 3.6 \times 10^6 ~\mathrm{J}
$$
再依照題目給的性能係數定義可得
$$
轉移的熱能 = 性能係數 \times 輸入的功 = 2.5 \times 3.6 \times 10^6 = 9.0 \times 10^6 ~\mathrm{J}
$$
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**26-27題為題組**

汽車的安全系統判斷車身受到撞擊而急遽減速時，裝在方向盤裡的安全氣囊即會充氣彈出，透過內部氣體的緩衝，配合安全帶的作用，來降低駕駛人受到的衝擊力。

圖9為一款汽車安全氣囊的充氣壓力與充氣時間的關係圖（100 kPa大約為1大氣壓）。在駕駛人撞擊到安全氣囊前，必須要有足夠的時間讓安全氣囊至少充氣達飽和壓力的一半以上，才能藉由緩衝達到保護駕駛人的效果。依據上述文字與圖9， 回答第26～27題。

<img height="50%" width="50%" src="https://imgur.com/VupiQFs.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖9</div>
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26. 根據圖9，開始充氣的安全氣囊，至少約需時多少，可達保護駕駛人的氣壓？
(A) 10 ms　　(B) 20 ms　　\(C\) 30 ms　　　(D) 40 ms　　(E) 50 ms

<span style="font-weight:bold">答案</span>：C
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：圖表判讀
<span style="color:blue">詳解</span>：由圖9可知飽和壓力約為 260 kPa，飽和壓力一半約為 130 kPa，對應的充氣時間約為 30 ms。
<br />

27. 質量為 50 kg 的駕駛人在國道開車，以 108 km/h（即 30 m/s）的速度向東前進。假設該車在發生正面撞擊的瞬間，安全帶與車體支撐立即開始施予駕駛人一個固定的水平力，而方向盤的轉軸也立即收縮，致使方向盤向前水平移動，安全氣囊也開始充氣。若駕駛人接觸到氣囊時，其速度為 54 km/h 向東，而安全氣囊充氣恰達飽和壓力的一半，則駕駛人受到的水平定力約為多少？
(A) 150000 N　　　(B) 25000 N　　　\(C\) 8880 N　　　(D) 1000 N　　　(E) 250 N

<span style="font-weight:bold">答案</span>：B
<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：牛頓運動定律
<span style="color:blue">詳解</span>：
初速度 $v_0 = 30 ~\mathrm{m/s}$，末速為　$v_1 = 54 ~\mathrm{km/h} = 15 ~\mathrm{m/s}$，速度變化量值為 $|\Delta v| = 15 ~\mathrm{m/s}$，由牛頓第二運動定律可得
$$
F = ma = 50 \times \frac{15}{30 \times 10^{-3}} = 25000 ~\mathrm{N}
$$
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31. 地震預警是利用地震資訊的快速發布，讓地震波尚未到達的地區能即時因應。假設從地震發生到 市民收到中央氣象署預警通知所需時間為10秒，P波的速率為每秒5公里，S波的速率為每秒3公里。假設震波速率不變，某地震發生後，若臺北測站測得的P波比S波早到20秒，則臺北市民在這地震的S波到達前，有多少秒可做緊急應變？
(A) 30　　　(B) 35　　　\(C\) 40　　　(D) 45　　　(E) 50

<span style="font-weight:bold">答案</span>：C
<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：運動學
<span style="color:blue">詳解</span>：假設震源距離為 $d$，由時間差可得
$$
\frac{d}{3} - \frac{d}{5} = 20 ~\Rightarrow~ d = 150 ~\mathrm{km}
$$
地震發生後S波傳播 150 km 需要的時間
$$
t = \frac{150}{3} = 50 ~\mathrm{s}
$$
可做緊急應變的時間為 $\Delta t = 50 - 10 = 40 ~\mathrm{s}$。
**註**：相同觀念的考題，曾經出現於110指考第14題、110學測第16題、105指考第1題、103學測第43題。
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## 第貳部分：混合題或非選擇題

**40-43題為題組**（只取第40、42、43題，第40、42題是閱讀測驗，第43題是探究與實作）

捕蠅草捕蟲的趣事是生物適應的現象之一。捕蠅草生長在養分及礦物質缺乏的溼地，為了生存，它演化出肉食性的特質。它的葉片特化成捕器，是可以吸引、捕抓及消化小型節肢動物的器官。捕器閉合的物理機制源自於葉片細胞的膨脹與收縮。當水分從內層細胞流入外層細胞時，內層細胞收縮、外層細胞膨脹，因而造成葉片彎曲而閉合（圖17）。

<img height="40%" width="40%" src="https://imgur.com/lAu42EP.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖17</div>
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捕器葉片的內側有焮毛，可感應獵物的觸動。每次觸發焮毛會產生一個電位。研究顯示，產生第一次電位時，葉片仍會保持張開，並記憶第一次的觸發。若在20秒內發生第二次觸發，葉片才會快速閉合困住獵物。科學家在葉子中肋和葉片分別插入電極進行充電，以模擬焮毛被觸發時產生電位的現象，他們發現無論是分段充電， 還是連續充電，充電電量都要達到 14 μC，葉片才會在大約0.5秒內快速閉合。然而，若將捕蠅草的土壤浸潤在pH值高於4.5的溶液中，就算觸發焮毛產生電位，也無法讓葉子閉合。
<br />

40. 有關捕蠅草捕器閉合的機制，下列促使兩側葉片合攏的敘述何者正確？
(A) 外層細胞的細胞膜施加於細胞壁的壓力變小，內層變大
(B) 外層細胞的細胞膜施加於細胞壁的壓力變大，內層變小
\(C\) 內外層細胞的細胞膜施加於細胞壁的壓力同時變小
(D) 內外層細胞的細胞膜施加於細胞壁的壓力同時變大
(E) 僅電位改變，細胞膜施加於細胞壁的壓力維持不變

<span style="font-weight:bold">答案</span>：B
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：無，閱讀測驗。
<span style="color:blue">詳解</span>：答案就在文章第一段第三句：「當水分從內層細胞流入外層細胞時，內層細胞收縮、外層細胞膨脹，因而造成葉片彎曲而閉合」，因此答案為B。
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42. 依據上面所提供的資訊，下列哪些敘述最有可能是正確的？（應選2項）
(A) 捕蠅草利用葉片彎曲時的彈力來記憶初次觸發
(B) 每一次觸發焮毛都產生至少 14 μC 的充電電量
\(C\) 充電電量達 14 μC，可讓水分快速地從內層細胞流入外層細胞
(D) 水分從外層細胞流入內層細胞，可以讓葉片張開
(E) 捕蠅草在pH值大於4.5的環境中，充電電量需高於 14 μC 才能觸發葉片閉合

<span style="font-weight:bold">答案</span>：CD
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：無，閱讀測驗。
<span style="color:blue">詳解</span>：答案就在文章中。
A錯誤，觸發焮毛會產生電位。
B錯誤，在20秒內觸發焮毛兩次才會産生，14 μC 的充電電量。
E錯誤，文章第二段最後一句：「若將捕蠅草的土壤浸潤在pH值高於4.5的溶液中，就算觸發焮毛產生電位，也無法讓葉子閉合。」
<br />

43. 甲同學看完了以上對捕蠅草的敘述後，提出自己的看法：「焮毛第一次被觸發時，葉子中肋和葉片間會進行第一次充電，充電電量小於 14 μC，第二次觸發會進行第二次充電，讓葉子中肋和葉片間的儲存電量達到 14 μC。由於儲存的電量會慢慢散去，所以若沒有在20秒內進行第二次觸發，則第二次觸發是無法讓總電量達到 14 μC。」甲同學想證明自己的看法，設計了幾個實驗進行探究。將設計的實驗變因與預期觀察到的現象（即應變變因與操縱變因間的關係）填入表格的空格中。（4分）

<img height="100%" width="100%" src="https://imgur.com/r7dWSK8.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<br />

<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：變因、實驗設計
<span style="color:blue">詳解</span>：詳細的說明請參考大考中心公布的非選擇題評分標準。
(1) **應變變因**：葉子中肋和葉片之間儲存的電量。**預期觀察到的現象**：葉子中肋和葉片之間儲存的電量隨著時間減少。
(2) **操縱變因**：連續兩次觸發的時間間隔。**預期觀察到的現象**：若沒有在20秒內進行第二次觸發，則第二次觸發無法讓總電量達到 14 μC。
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**44-46題為題組**

如圖18所示，一金屬導線製成的線圈迴路固定不動，迴路中有一電阻 $R$。迴路左側環圈甲的正上方有一下端為S極的細長磁鐵棒。假設磁鐵棒的磁力線僅穿過環圈甲，且迴路中金屬導線的電阻可忽略。

<img height="30%" width="30%" src="https://imgur.com/h95ZBJd.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖18</div>
<br />

44. 考慮磁鐵棒以等速度朝環圈甲移動前進，穿過環圈甲，至完全移離環圈甲的整個過程，下列敘述何者正確？
(A) 迴路產生應電流，其值隨時間增加而持續增大
(B) 迴路產生應電流，其值隨時間增加而持續減小
\(C\) 迴路產生應電流，其方向恆為順時針方向
(D) 迴路產生應電流，其方向恆為逆時針方向
(E) 若迴路對移動磁鐵棒施加磁力，則其方向恆向上

<span style="font-weight:bold">答案</span>：E
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：電磁感應
<span style="color:blue">詳解</span>：
A、B錯誤，可以參考圖19，磁鐵棒以等速度朝環圈甲接近的過程，應電流量值隨時間變化，先增加再減小；磁鐵棒以等速度遠離環圈甲的過程，應電流量值隨時間變化，先增加再減小，電流方向與接近時相反。
C、D錯誤，磁鐵棒以等速度接近環圈甲的過程，應電流産生向下的磁場，若由上往下看，應電流為順時針方向；磁鐵棒以等速度遠離環圈甲的過程，應電流産生向上的磁場，若由上往下看，應電流為逆時針方向。
E正確，磁鐵棒以等速度接近環圈甲的過程，迴路對移動磁鐵棒施加磁力，阻止磁鐵棒接近環圈甲，磁力方向向上；磁鐵棒以等速度遠離環圈甲的過程，迴路對移動磁鐵棒施加磁力，阻止磁鐵棒遠離環圈甲，磁力方向向上。
<br />

45. 磁鐵棒以等速度朝環圈甲前進，當磁鐵棒中心與環圈甲中心之距離為$d$時，迴路的應電流量值為$I$。在磁鐵棒速度或迴路性質改變下，而迴路電阻仍為$R$、磁鐵棒中心與環圈甲中心之距離仍為$d$時，下列敘述哪些正確？（應選2項）
(A) 若將環圈甲的面積增大，但磁鐵棒速度不變，則$I$不會改變
(B) 若將環圈乙的面積增大，但磁鐵棒速度不變，則$I$不會改變
\(C\) 若迴路完全不變，但磁鐵棒以較快速度朝環圈甲前進，則$I$的量值將減小
(D) 若迴路完全不變，但磁鐵棒以較快速度朝環圈甲前進，則$I$的量值將增大
(E) 若環圈甲、乙的圈數加倍，但面積不變、且磁鐵棒速度不變，則$I$不會改變

<span style="font-weight:bold">答案</span>：BD
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：電磁感應
<span style="color:blue">詳解</span>：
A錯誤，環圈甲的面積增大使磁通量增加，若磁鐵棒速度不變，産生的應電動勢增加，應電流$I$量值增大。
B正確，環圈乙的面積不影響應電動勢，應電流$I$量值不變。
C錯誤、D正確，磁鐵棒以較快速度朝環圈甲前進，磁通量時變率增加，産生的應電動勢增加，應電流$I$量值增大。
E錯誤，若環圈甲的面積不變，每圈産生的應電動勢不變，但圈數加倍，每個線圈串聯後的應電動勢加倍，應電流$I$量值加倍。
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46. 磁鐵棒以等速度朝環圈甲前進，在時間為3秒時磁鐵棒S極恰接觸環圈甲中心，在時間為6秒時磁鐵棒中心在環圈甲中心。電流以逆時針方向為正，迴路的應電流在0～6秒隨時間變化的曲線圖如圖19所示。考慮磁鐵棒從開始等速移進至完全移離環圈甲的過程，回答下列問題。
(a) 試繪製出迴路在時間6～12秒的應電流隨時間變化的曲線圖，並以箭頭與文字註明磁鐵棒N極恰脫離環圈甲中心的時間點。（2分）
(b) 說明所繪應電流方向及曲線形狀的理由為何？（2分）

<img height="80%" width="80%" src="https://imgur.com/wP3oLvZ.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">圖19</div>
<br />

<span style="color:green">層次</span>：應用
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：電磁感應
<span style="color:blue">詳解</span>：詳細的說明請參考大考中心公布的非選擇題評分標準，以下是簡單的說明。
(a) 答案是將1\~6秒的曲線左右翻轉、上下翻轉，畫在横軸上方，時間為6\~12秒，磁鐵棒N極恰脫離環圈甲中心的時間點為第9秒時。
(b) 磁鐵棒以等速度接近環圈甲的過程，應電流産生向下的磁場，若由上往下看，應電流為順時針方向；磁鐵棒以等速度遠離環圈甲的過程，應電流産生向上的磁場，若由上往下看，應電流為逆時針方向；接近、遠離過程應電流方向相反。
由於棒狀磁鐵的磁場分布是對稱的，而且磁鐵棒速度不變，因此磁鐵棒接近、遠離環圈甲的過程，産生的應電流隨時間的變化也是對稱的，但是應電流方向相反。
<br />

**54-56題為題組**（應該會被歸類為地球科學試題）

做為實證科學之一，天文學的發展仰賴大量的觀測結果。近百年以來，天文觀測的手段也早就由可見光延伸到電磁波的其他波段，甚至是電磁波以外的觀測手段。這些突破性的觀測成果，更讓科學家們發現宇宙當中前人所未知的領域。
<br />

54. 上述的重大成果也常獲得諾貝爾（物理）獎的肯定。回顧20世紀的諾貝爾獎中，因為天文觀測而獲獎者皆來自無線電波的觀測。我們如何解讀這個現象？（應選2項）
(A) 科學家一開始沒有預期到天文現象上有產生其他電磁波的可能性
(B) 天文現象上產生的高能量電磁波無法傳遞這麼遠的距離而到達地球
\(C\) 除了可見光之外，無線電波也可以幾乎不受阻礙的穿過大氣層
(D) 從太空中觀測，要等到20世紀中期以後進入太空時代才有可能
(E) 因為當時尚未有手機、基地台等干擾，透過無線電波可以得到較好的觀測成果

<span style="font-weight:bold">答案</span>：CD
<span style="color:green">層次</span>：理解
<span style="color:orange">難度</span>：中
<span style="color:red">觀念</span>：天文
<span style="color:blue">詳解</span>：本題命題者的想法，可能是想要問「為何20世紀的諾貝爾物理獎得主中，為何以天文觀測得獎者都是觀測無線電波波段？為何不是觀測其它波段？」所以答案要選CD。因為可見光與無線電波被大氣層吸收的比例最低，最容易穿過大氣層，可以由地面觀測；如果想要觀測其它波段，必須將望遠鏡送到不受大氣層影響的高度。

<img height="100%" width="100%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">大氣吸收程度 - 電磁波波長關係圖，圖片取自維基共享資源，原圖為作者為 NASA，由 Mysid 重製為 SVG 檔，網址為 <a href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg" target="_blank">https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg</a></div>
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55. 科學家們建造各式各樣的望遠鏡來收集電磁波訊號。新一代地面望遠鏡的口徑都愈來愈大，原因為何？
(A) 電磁波所行走的路徑會隨著宇宙膨脹而增加，所以需要大口徑望遠鏡
(B) 口徑愈大，受到大氣擾動的影響愈小，可以看得愈清晰
\(C\) 口徑愈大，可以收集到的訊號愈多，可以看到星等數值更大的天體
(D) 隨著經濟發展，建造大口徑望遠鏡有助於提升國防產業的技術
(E) 遙遠的天體會隨著宇宙膨脹而變大，所以需要大口徑望遠鏡

<span style="font-weight:bold">答案</span>：C
<span style="color:green">層次</span>：知識
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：光學
<span style="color:blue">詳解</span>：口徑愈大，集光面積愈大，可以將更多的訊號集中，看到更暗、星等數值更大的天體。另一個優點是解析度更高，當兩個天體之間的距離愈近時，如果要能看出這是兩個天體，需要更高解析度的望遠鏡。
<br />

56. 溫室氣體會造成地表的溫度升高，這是因為這些氣體會吸收來自地表的熱輻射；同樣的，這些氣體也會造成來自太空中的部分輻射無法通過大氣層。而地球大氣的組成多元，其他氣體也會影響電磁波能否通過大氣層。
(a) 溫室氣體主要是吸收哪一種波段的電磁波？（1分）不過，溫室氣體主要集中在對流層，若要進行該波段的觀測，可以藉由飛機將望遠鏡攜帶至大氣層中的哪一層？（1分）
(b) 說明電磁波中的紫外線無法從地面進行觀測的原因？（2分）

<span style="color:green">層次</span>：知識
<span style="color:orange">難度</span>：易
<span style="color:red">觀念</span>：大氣分層、大氣窗口
<span style="color:blue">詳解</span>：
(a) 紅外線。平流層。
(b) 紫外線大部分會被位於平流層的臭氧層吸收，到達地面的紫外線較少，無法從地面觀測。
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## 資料來源

1. [大考中心113學測自然科試題](https://www.ceec.edu.tw/files/file_pool/1/0O020529397330887844/06-113%E5%AD%B8%E6%B8%AC%E8%87%AA%E7%84%B6%E8%A9%A6%E9%A1%8C.pdf)
2. [大考中心113學測自然科答案卷](https://www.ceec.edu.tw/files/file_pool/1/0O020529602246141385/06-113%E5%AD%B8%E6%B8%AC%E8%87%AA%E7%84%B6%E7%AD%94%E9%A1%8C%E5%8D%B7.pdf)
3. [大考中心113學測自然科參考答案](https://www.ceec.edu.tw/files/file_pool/1/0O021616189231362861/06-113%E5%AD%B8%E6%B8%AC%E8%87%AA%E7%84%B6%E5%8F%83%E8%80%83%E7%AD%94%E6%A1%88.pdf)
4. [大考中心113學測物理科試題疑義回覆](https://www.ceec.edu.tw/files/file_pool/1/0O050546884426354218/08-113%E5%AD%B8%E6%B8%AC%E8%A9%A6%E9%A1%8C%E6%88%96%E7%AD%94%E6%A1%88%E4%B9%8B%E5%8F%8D%E6%98%A0%E6%84%8F%E8%A6%8B%E5%9B%9E%E8%A6%86%EF%BC%88%E8%87%AA%E7%84%B6%EF%BC%89%E7%89%A9%E7%90%86.pdf)
5. [大考中心113學測自然科非選擇題評分原則](https://www.ceec.edu.tw/files/file_pool/1/0O050640785729407601/07-113%E5%AD%B8%E6%B8%AC%E8%87%AA%E7%84%B6%E8%80%83%E7%A7%91%E9%9D%9E%E9%81%B8%E6%93%87%E9%A1%8C%E5%8F%83%E8%80%83%E7%AD%94%E6%A1%88%E8%88%87%E8%A9%95%E5%88%86%E5%8E%9F%E5%89%87.pdf)

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