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物 理 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；尤其著重對於題 目文字所代表意涵之理解及判斷，已少有繁雜之計算問題出現，近年強調素養導向與生活結合之 情境命題。而指考物理考科則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 近年學測試題分析
(一) 配分模式簡介
學測99課綱迄今已六年（102～107年），其內容已固定為第壹部分以基礎物理(一)為主，
約為10題，包含單選題、多選題及綜合題，第貳部分以基礎物理(二)A為主，約為7題，仍採單 選題、多選題混合命題的方式，單選題均不倒扣，多選題則採題內倒扣的方式計算。近五年主要 章節與命題數如下表。
命 題 範 圍 103 104 105 106 107
基礎物理(一)
第1章 緒論 0 1 0 0 0
第2章 物質的組成 0 0 0 1 1 第3章 物體的運動 2 1 1 3 1 第4章 物質間的基本交互作用 2 1 1 1 1 第5章 電與磁的統一 1 2 2 1 3
第6章 波 3 3 3 2 4
第7章 能量 0 0 2 3 1
第8章 量子現象 3 1 1 1 1 第9章 宇宙學簡介 2 1 1 1 1
年學測 趨 勢 預 測
108 物 理 科
文／ 陸怡中 老師
南一大考教學誌
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學測特輯命 題 範 圍 103 104 105 106 107
基礎物理(二)A
第1章 運動學 0 0 0 2 0 第2章 牛頓運動定律 3 3 1 0 2 第3章 動量與牛頓運動定律的應用 0 1 1 1 0 第4章 萬有引力 1 0 1 0 1 第5章 功與能量 1 2 2 0 0
第6章 碰撞 0 1 1 1 1
（※跨章節命題以主要觀念為題數計算依據）
(二) 試題性質分析
1. 由近年的試題分析可以發現，考題多為物理基本觀念之理解與應用分析，或運用物理觀念帶 入，計算的數量及步驟有逐年增加的趨勢，且對於閱讀理解轉化為變因作分析的命題則特別 強調。考生除要有清楚的邏輯思考，更要耐心看清題目敘述及對圖形圖表作認知判斷，此點 變得非常重要。
2. 107年度物理部分試題與前一年度相比變得較難，但相較近年則差異並不大，主要因為文字的
敘述上增加許多（物理字數3061字為歷年之冠），導致答對率再次降為四科之末（平均得分
率驟降至40%）。尤其第貳部分題組敘述難度較106年度大為提升，總體而言，自然科為十
年來最難，對社會組考生極為不利，但物理科鑑別度D＝0.46卻是四科中最高，可見物理科 目雖最難，但也是最能區分學生能力之科目。
3 近幾年學測命題趨勢（104～107 年）
(一) 科學素養導向之命題化
近幾年部份考題敘述，常結合當年科普新知或日常周遭現象，藉由活用物理概念的方式命題
。例如：102年考核能發電、「好奇號」登陸火星、希格斯玻色子的發現；103年考人類步伐與 姿勢與肢體感官隨周遭環境調適；104年考手機電磁波波長；105年則藉由推廣「國際光之年」
考光的特性及電磁爐原理；106年考節氣與地球公轉、太陽與四季的關係；107年接軌國際時事 結合生活應用，如重力波的研究、福衛五號繞行的週期、核熔合發電、手機測加速度等，同學只 要掌握題目文字的關鍵敘述，運用基本原理判斷，即可掌握答題的方向。
(二) 跨領域及跨章節命題模式
自99學年度學科能力首次出現綜合題，此類結合自然科各領域之題組命題模式，已成大考 中心慣例。例如106年度以溫室效應為題，在物理部份考地表單位面積移轉之熱功率計算，延伸 全球暖化對極地環境的影響，並結合化學、生物、地球科學各科命題。107年度也不例外，以核 能為題，探討核熔合之基本力作用關係。此外，單一命題中也常出現物理與生物、化學或地球科 學跨科結合的命題方式，例如105年考基本力與植物生長之變因判定及電磁波破壞分子鍵結的強 弱性；106年考節氣與克卜勒等面積定律的關係等，均屬此類跨領域命題。而融合各章節之命題 方式更是屢見不鮮，例如107年考手機感測器類比彈簧受力分析，及對應自由落體之加速度判定 及碰撞結合動量、動能變化及作用力與反作用力等問題即為此例。
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物 理 科(三) 著重觀念理解與應用分析
筆者近年均參與學測及指考解題工作，深感近年學測已捨棄過往繁雜計算之命題模式，而偏 重理解與應用分析。單純知識層級大幅下降，107年度僅剩一題，理解性層級試題大幅增加。應 用分析類的試題持續加深加難。若考生準備學測複習演練題目或教材時，仍執著於記憶基本觀念 而不多所判斷，或使用公式定律多層疊代快速計算解題，忽略閱讀理解的重要性，勢必無法掌握 考試的趨勢且事倍功半。
(四) 新舊課綱之差異性
由於95舊課綱之刪除單元，近幾年幾乎不再命題，且命題方向逐年修正，朝閱讀理解之素 養命題方式為主，考生若仍以大量考古題復習模式亦須有所修正。
4 準備方向
本年度為99課綱實施第七年，綜觀這幾年的學測命題，逐年朝108課綱之方向前進，且截 至截稿前，有消息指出，明年自然學科考試時間可能延長至110分鐘；此外在108學年度開始採 用五選四的方向上，自然學科的難度恐至少維持今年慣例，謹提出下列準備方向供考生參考：
(一) 掌握基本的科學知識和概念
考生於復習時，務必對基礎物理中各章節之原理充分理解並掌握其聯貫性。尤其課本所觀念 往往是最詳實而完整的，故對於首次復習而言，推薦課本是最佳素材，尤其隨著授課時數的減少
，老師多僅能闡述正確知識而無法將錯誤的概念一一舉例描述，但考題中往往切中考生容易誤用 之學理性敘述而導致失分。故建議考生先行建立正確的知識和概念，才能於應考時精準地解析題 意，推斷出正確答案。
(二) 著重題意敘述、資料及圖表之分析研判
由於物理考科謹守課程綱要，充其量偶一出現國中所學之觀念，例如壓力及功率等，但對於 多數考生而言並不困難，雖避免爭議但也限縮出題的延展性。此外，由於總題數的限定，文章敘 述的多寡與複雜度決定了得分率的高低（與其他科之難易度亦影響作答時間）。若敘述冗長而考 生無法從容找出解題關鍵，則分數下降。所以考題就從找尋新的素材做文字敘述從而設計部分陷 阱，看懂題目陳述的條件及找尋變因作分析，往往即是決勝關鍵。故考生在平時演練時，不能一 味地只憑記憶的方式做復習，就算再簡易的計算，也都要親自演算一遍，尤其是單位的換算更是 馬虎不得。閱讀式的題型，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。所以即便是復習做過的題目，也要重新思考，其實每年學測常是將相同 的原理，用不同的敘述方式展現，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) 掌握時事與自然科學的脈動
每年世界各地不斷發生若干重要事件，不論從生態、環保、科技以至於我們日常生活，均與 此息息相關，故此類新聞的報導，即為每年大考中心命題素材來源之一。考生平時也可多加涉獵 關注，增加自己的基本常識和科學素養，再配合課程內容，相信即能應付裕如。
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學測特輯(四) 提升閱讀與情境反思能力
在接軌國際的浪潮之下，學測命題的模式愈來愈強調閱讀理解，而長篇文章不論是生活情境 或學術探究情境，將成為未來的主流，考生平日應培養如何從題目中攫取訊息，廣泛理解文章傳 達的意念、發展統整解釋，提出反思評價的能力，才能掌握先機，贏在起跑點。
5 結論
物理科強調的是基本觀念因與果之間的邏輯關係，瞭解試題脈動、掌握應試的重點才是關鍵
，由近年自然考科各科平均得分率分析（如下表），及考試對象逐漸集中於自然組學生，物理科 試題難度的增加已然定型。
▼ 104～107年 自然考科各科平均得分率
科目 平均得分率 年度
物理 化學 生物 地科 整卷
107 40％ 50％ 43％ 51％ 46％
106 51％ 45％ 57％ 50％ 51％
105 47％ 49％ 58％ 52％ 52％
104 52％ 47％ 57％ 47％ 51％
（取材自大考中心 ─ 試題研討會）
對於考生而言，唯有掌握試題改變的趨勢，調整準備的方向及策略。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。以下這份模擬試卷，統合近 幾年的考試重點，將基本的物理觀念融入試題，藉由這份試題的練習，可以評估個人的準備是否 充分、基礎概念是否完整。
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物 理 科108 學年度學科能力測驗模擬試題
物理科
作答注意事項
考試時間：50 分鐘
題型題數：第壹部分
●
單選題共 14 題
●
多選題共 2 題
●
綜合題共 2 題 第貳部分
●
單選題共 8 題
●
多選題共 2 題
作答方式：選擇題答案請填入後面之答欄中
◎註：此份試題本為模擬學科能力測驗之測驗形式，作 答方式仍以未來實際之測驗形式為準
※請聽從指示後才翻頁作答
教 師 用
版權所有 請勿翻印
南一大考教學誌
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學測特輯
第壹部分：（占 60 分）
一、單選題（占 42 分）
說明：第1.至14.題為單選題，每題選出一個最適當的選項，標示在答案卡之「選擇題答案
區」。每題答對得3分。答錯、未作答或答案多於一個選項者，該題以零分計算。
Ｅ 1. 下列物理學史實的提出或認定，哪位科學或哲學家與其均無關？
甲：認為必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體將靜止。
乙：認為力是物體運動狀態改變的原因，而不是物體運動的原因。
丙：發現電流的磁效應，即電流可以在其周圍產生磁場。
丁：發現導線通電時，導線附近的小磁針發生偏轉。
戊：認為能量守恆並可以相互轉換，不論是電能或是力學能均可轉變為熱能。
(A)亞里斯多德 (B)牛頓 (C)焦耳 (D)厄斯特 (E)馬克士威 Ｂ 2. 下列各種粒子中，質量最小的是哪一種？
(A)氫離子 (B)微中子 (C)電子 (D)中子 (E)α粒子 Ｃ 3. 太陽系各行星幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓
周運動。當地球恰好運行到某地外行星和太陽之間，且 三者幾乎排成一條直線的現象，天文學稱為“行星衝日
”。火星相鄰兩次衝日的時間間隔約為779天。已知地 球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑與近二年衝日時 間如下表所示，則下列判斷正確的選項是：
(A)預計2019年內會出現火星衝日
(B)天王星相鄰兩次衝日的時間間隔為土星的三分之一 (C)上述地外行星中，海王星相鄰兩次衝日的時間間隔最短 (D)地外行星繞行的週期愈短，相鄰兩次衝日的時間間隔愈短 (E)行星的軌道愈大，相鄰兩次衝日的時間間隔愈長
Ｅ 4. 若速度對時間關係圖中，分別以實線和虛線來描述兩個物體以不同初速，同時鉛直向上拋 出在空氣中的運動。一個物體受空氣阻力可忽略，另一個物體則受空氣阻力作用，下列哪 一示意圖最能描述兩者的運動過程？
(A) (B) (C) (D) (E)
（ 1. 甲：亞里斯多德認為，必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體 將靜止。
乙：牛頓認為，力是物體運動狀態改變的原因，而不是物體運動的原因。
丙：厄斯特發現了電流的磁效應，即電流可以在其周圍產生磁場。
丁：厄斯特發現導線通電時，導線附近的小磁針發生偏轉。
戊：焦耳認為能量可相互轉換，且不論是電能或是力學能均可轉變為熱能，綜上所述
，應選(D)。）
（ 2. 質量由大而小依序為：α粒子＞中子＞氫離子＞電子＞微中子，
故選(B)。）
行星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 軌道半徑（AU） 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 2017年衝日時間（月／日） 4／8 6／15 10／20 9／5 2018年衝日時間（月／日） 7／27 5／9 6／27 10／24 9／8
（ 3. (A)由於火星相鄰兩次衝日的時間間隔約為779 天，預計2019年內不會出現火星衝日；(B)天 王星相鄰兩次衝日的時間間隔為土星衝日的時 間間隔的365 4 369
365 12 377
；(C)理由同(B) 選項；(D)地外行星繞行的週期愈短，
相鄰兩次衝日的時間間隔愈長；(E)行星的軌道 愈大，相鄰兩次衝日的時間間隔愈短。）
（ 4. 上升及下降 過程，小球 受力如下圖：
上升過程
mg＋fR＝ma上
⇒ g＜a上
下降過程
mg－fR＝ma下 ⇒ g＞a下
v-t關係圖中，t軸上方為上升過程，t軸下方為下降過程，斜率大小為其加速度量值。
小球不受空氣阻力，斜率量值為g。小球受空氣阻力作用，加速度量值a上＞g＞a下，故答案選(E)。）
空氣 阻力
重力 a上
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物 理 科Ｄ 5. 如右圖，在磁場強度大小為 B0 的均強磁場中，兩載流長直導線 P 和 Q 垂直於紙面固定放置，兩者之間的距離為 l。在兩導線中均通有方 向垂直於紙面向內的電流時，紙面內與兩導線距離均為 l 的 a 點處的 磁場強度為零。如果同時讓P和Q中的電流反向、其他條件不變，則 a點處磁場強度的大小為：
(A) 0 (B) 3
3 B0
(C)2 3 3 B0 (D) 2B0
(E) 3B0
Ｃ 6. 如右圖所示，上下開口、內壁光滑的銅管P和塑膠管Q鉛直放置
，小磁塊先後在兩管中從相同高度處由靜止釋放，並落至底部，
則下列有關小磁塊的敘述何者正確？
(A)在P和Q中都做自由落體運動 (B)在兩管下落過程中的加速度都相等 (C)在P中下落時間比在Q中的長 (D)在兩管下落過程中的力學能都守恆
(E)落至底部時，在P中的速度比在Q中的大
Ｄ 7. 在一項水波槽實驗中，若直線起波器在甲區以每秒3次輕觸水面
，經投射在屏幕上可看到相鄰兩明紋間距為6 cm，而波傳遞至乙 區則間距變為4 cm，如右圖所示。而投射裝置的放大率經實測約 為2倍，則下列敘述何者錯誤？
(A)水波在甲、乙兩區行進方向不同
(B)甲、乙兩區可能水的深淺不同，而甲區較乙區為深 (C)甲區實際波長約為乙區的1.5倍
(D)甲區波速約為18 cm／s (E)乙區波速約為6 cm／s
Ｂ 8. 右圖為安裝在列車車廂之間的摩擦緩衝器結構圖，圖中
和為楔塊，和為墊塊，楔塊與彈簧盒、墊塊間 均有摩擦，在車廂相互撞擊時，彈簧壓縮過程中，下列 敘述何者正確？
(A)緩衝器的力學能守恆 (B)摩擦力對楔塊做負功
(C)墊塊的動能全部轉化成熱能 (D)彈簧的位能部分轉化為動能
(E)楔塊與彈簧盒、墊塊間之摩擦力變小
（ 5. (1)用安培右手定則判斷磁場方向。
a B
B
Q
BP BO 30° PQ
30°
P Q
l
l l
a BQ
B B
P
PQ
BO 30°
30°
P Q
l
l l
(2)左圖中P、Q合磁場BPQ與B0抵銷，若同時讓 P和 Q中的電流反向、合磁場BPQ與B0同向，可利用疊加 方式求取合成後的磁場大小為2 B0，故選(D)。）
（ 6. 銅管P水平截面感受磁力線的變化，會對應 產生應電流，而應電流會產生磁場，阻止磁 力線的變化，對小磁塊而言會形成阻力。(A) 小磁塊僅在Q管中做自由落體運動；(B)在兩 管下落過程中的加速度aP＜aQ；(C)由於下落 高度相同，故在P中的下落時間比在Q中的 長；(D)由於小磁塊部分力學能轉變為電能，
故小磁塊在銅管P下落過程中力學能減少；
(E)小磁塊在銅管P中得到的動能小於塑膠管
Q，故vP＜vQ，故選(C)。）
（ 7. (A)水波的折射實驗，故水波在甲、乙兩區行進方向不同；(B)甲、乙兩區可能水的深淺不同，而甲區為深水區；(C)由 於投射裝置的放大率約為2倍，∴甲、乙兩區實際波長比 甲
乙
λ λ ＝3
2；(D)折射的過程中頻率不變，v甲＝f．λ甲＝3×3＝
9 cm／s；(E)折射的過程中頻率不變，v乙＝f．λ乙＝3×2＝6 cm／s，故(D)選項錯誤。）
（ 8. (A)因有部分力學能轉變為熱能，故緩衝器的力學能不守恆
；(B)由於楔塊與彈簧盒、墊塊間的有摩擦力方向與滑動方 向均相反，故摩擦力做負功；(C)墊塊的動能部分轉化成熱 能；(D)彈簧壓縮過程為動能部分轉化為彈簧的位能；(E) 由於彈簧壓縮，故楔塊與彈簧盒、墊塊間之正向力變大，
故動摩擦力變大，故應選(B)。）
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學測特輯Ｂ 9. 右圖是光譜示意圖，縱軸是光波強度，橫軸是光波波長，
圖中可以明顯看到幾個強度較弱的地方，試問此光譜圖最 可能是下列何者？
(A)高溫氣體中電子躍遷所形成的放射光譜
(B)太陽光透過低溫氣體，電子躍遷所形成的吸收光譜 (C)波長532 nm的綠光雷射所形成的光譜
(D)高溫的鎢絲燈泡形成的連續光譜
(E)由紅光、綠光、藍光組成LED燈泡所形成的光譜
Ｄ10. 大霹靂的概念首先由1931年由比利時物理學家勒麥特（Georgrs Lemaitre）提出，再由烏 克蘭物理學家加莫夫（George Gamow）將此概念具體化，此理論認為宇宙大約在140億年 前，由一團密度極大、溫度極高的火球爆炸、膨脹後生成。下列有關於爆炸之後的敘述，
何者正確？
(A)爆炸之後瞬間，沒有任何物質，僅有高能的光子
(B)爆炸之後在10－5秒之內溫度立即降至3 K，此即現在所量測到的宇宙微波背景輻射
(C)爆炸之後在3分鐘之內立即產生恆星，故最古老的恆星年紀約與宇宙年齡相當
(D)爆炸之後由於溫度極高，物質僅能以基本粒子（如夸克、電子）的狀態存在 (E)爆炸之後溫度持續上升，故能形成核熔合反應，藉以產生恆星
Ｂ11. 如右圖所示，位於介質Ⅰ和Ⅱ分界面 上的波源S，產生兩列分別沿x軸負 方向與正方向傳播的週期力學波。若 在兩種介質中波的頻率及傳播速度分 別為f1、f2和v1、v2，則：
(A) f1＝2f2，v1＝v2 (B) f1＝f2，v1＝2v2 (C) f1＝f2，v1＝0.5v2 (D) f1＝0.5f2，v1＝v2 (E) f1＝0.5f2，v1＝0.5v2
12.～14.題為題組
撒哈拉沙漠銀蟻棲息於撒哈拉沙漠中，牠們不僅耐熱，爬行速度更是驚人 ─ 小小身軀不過 1公分，每秒卻可暴衝到將近30公分！牠們必須在高於攝氏五十度的高溫沙漠中漫遊覓食，撿拾 被熱死的昆蟲及節肢動物的屍體。它們不會像一般螞蟻憑著嗅覺循原路踱步回家。在這隨時會被 曬死的險惡環境中，它會以最直接有效的方式 ─ 等速直線運動回巢。科學家發現，這些螞蟻還 會經由計算步數來判斷自己走過多長的距離。一旦擁有方位以及距離的資訊，螞蟻便可「直接」
回家。
科學家如何得知螞蟻會計算步數？當螞蟻的腳進行手術
（如右圖），使牠們的腳變短一半，發現螞蟻在回巢的半路 上就停下來開始搜尋家在何處。但若把豬鬃黏在螞蟻腳上，
它像踩高蹺般增加腿長，並故意把巢穴挪開，結果螞蟻在走 過頭後才會開始找自己的家，而且多走的冤枉路還和腿長的 增加量成正比。換句話說，這些出外覓食的螞蟻似乎隨身帶 著計步器走！
（10. (A)爆炸之後，除有高能的光子外，還形成了許多 基本粒子如夸克、電子等；(B)爆炸之後到現今，
溫度才降至3 K；(C)最初3分鐘的溫度極高，難 以原子的狀態存在，所以也沒有恆星；(E)爆炸之 後溫度持續下降。）
（11. 波源S用振動的頻率為定值 ∴f1＝f2， λ1＝3
2 L＝2
3L，λ2＝ 3
L，v＝fλ∝λ，∴v1＝2v2，
故選(B)。）
（ 9. 此為吸收光譜，可能為太陽通過低溫氣 體所形成的光譜，故選(B)。）
正常
高蹺
短腳
9
物 理 科返家時間 巢穴
距離
雖然我們還不確知銀蟻究竟如何計步，但等速直線運動竟然可以被如此發揮到淋漓盡致，這 也真是自然界的奇蹟。
Ｃ12. 某天高溫炎熱，科學家記錄三種螞蟻回巢的位移大小與步數 的關係，製成如右關係圖，依據短腳、正常、高蹺三種銀蟻 的對應關係，下列何者正確？
種類
選項 短腳銀蟻 正常銀蟻 高蹺銀蟻
(A) 甲 乙 丙
(B) 甲 丙 乙
(C) 丙 乙 甲
(D) 丙 甲 乙
(E) 乙 甲 丙
Ａ13. 銀蟻某天返家的直線路程中，發現一熱死的昆蟲屍體，旋即搬運回家，科學家研究其足跡 如下圖所示，若前後足跡的時距相同，則下列何者約可表達巢穴距離與返家時間的關係圖？
(A) (B) (C) (D) (E)
Ａ14. 下列有關銀蟻外出覓食至返巢過程的敘述，何者正確？
(A)平均速度必為零 (B)平均加速度必為零
(C)漫遊覓食的步數必定等於返巢的步數 (D)高蹺銀蟻較正常銀蟻快速找到巢穴 (E)爬行速率可達10公里／小時
二、多選題（占 10 分）
說明：第15.題至第16.題，每題均計分。每題有5個選項，其中至少有一個是正確的選項
，選出正確選項填寫在答案卡之「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k個選項者，得（5－2k）分，所有選項均未作答或答錯 多於2個選項者，該題以零分計算。
（12. 由於高蹺銀蟻的步幅＞正常銀蟻＞短腳銀蟻
，所以在步數相同的條件下，位移較大，故 可知其對應關係為：高蹺銀蟻→甲、正常銀 蟻→乙、短腳銀蟻→丙，故選(C)。）
（14. (A)由於自出發至返巢總位移為零，故平均速度必為零；(B)由於 自出發至返巢之方向不一定相同，故平均加速度不一定為零；
(C)漫遊距離與回巢距離不一定相等，故步數不一定相同；(D)高 蹺銀蟻可能會走過頭，故不一定能快速返抵巢穴；(E)銀蟻最高 速率v＝30 cm／s ⇒ v＝30 10 5
1 3600
≒1.08 km／hr＜10 km／hr，故 選(A)。）
（13. 由於銀蟻在接近目標物時會減速，故在相同的 時距，位移會變小，而當覓食後啟動加速，在 相同旳時距內，位移會變大，且過程中，離巢 穴距離不斷減小，故選(A)圖。）
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學測特輯ＢＤ15. 2012年火星任務「好奇號」（Curiosity），至今已逾2000火星日，相當於在地球上的 2055天。美國航太總署（NASA）於2018年5月5日再次發送無人探測器「洞察號（
InSight）」至火星，預計飛行200天、4.8×1011公尺抵達火星，洞察號登陸1小時內就 會拍攝首張照片，以電磁波（速率約為3.0×108公尺／秒）將資料傳回地球。一星期內將 提供登陸區域的全景圖像，則下列敘述哪些正確？（應選2項）
(A)選擇電磁波傳送，乃是其不具有干涉或繞射的性質 (B)電磁波具有隨時間作週期性變動的電場與磁場
(C)由於火星公轉週期大於地球，所以火星日大於地球日 (D)洞察號飛行的速率約為2.8×105公尺／秒
(E)洞察號到達火星之後6個多月，地球上才能收到登陸區域的全景圖像
ＡＤ16. 在光電效應實驗中，用頻率為f的光照射光電管陰極，發生了光電效應，下列說法正確 的是：（應選2項）
(A)增大入射光的強度，光電流增大
(B)減小入射光的強度，光電效應現象消失
(C)改變頻率小於f的光照射，一定不發生光電效應
(D)改變頻率大於f的光照射，光電子的最大初動能變大
(E)此可利用電子具有粒子性，不需用到光的粒子性加以解釋 三、綜合題（占 8 分）
說明：第17.題至第18.題，每題均計分，每題4分，選出正確選項畫記在答案卡之「選擇
題答案區」。單選題未作答、答錯、或答題多於一個選項者，該題以零分計算；多 選題每題有5個選項，各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得4分；答錯k 個選項者，得4（5－2k）／5分，但得分低於零分或所有選項均未作答者，該題以零 分計算。
17.、18.題為題組
2013年3月7日，清華大學物理系副教授劉怡維領導的研究團隊實驗確認，質子的大小比 物理科學界公認的值更小，不但挑戰現有相關理論與實驗的正確性，更讓百年來建立的原子物理 學出現矛盾，這為物理學家帶來了困惑，撼動物理學基礎與普遍認知。
研究團隊以雷射系統實驗確認質子的半徑為0.84087±0.00039飛米（m），較物理學界目前
公認值0.8768飛米更小。且該實驗之精確度提高了1.7倍，與國際科學技術數據委員會的差異擴
大到7個標準差。這對於當前光與物質基本理論，即量子電動力學的正確性，或是目前最精確的 基本物理常數 ─ 雷德堡常數，都將構成挑戰。
一般測量質子的半徑，科學家使用：「電子散射法」及「電子軌道躍 遷法」，上述二個方法已經使用了幾十年，傾向於得到較大的質子半徑，
而本次實驗採用最新的「μ氫原子法」，如右圖，其是由一個質子和圍繞 其運動的一個μ子組成的系統。μ子和電子帶同樣的電荷，但質量是電子 的207倍。當它圍繞質子運動的時候，軌道半徑更小，需要更多的能量才 能激發到更高能階上去，這意味著可以更加精確測量吸收和釋放能量的差 異，使用同樣的計算方法可以得到更加精確的結果。該結果已發表在了著 名的《科學》雜誌上。
（15. (A)所有的波都有繞射與干涉現象，包括 電磁波；(B)電磁波傳遞時，電場、磁場
、波速（光速）三者相互垂直，且電場、
磁場皆隨時間作週期性變動；(C)由於火 星自轉週期大於地球，所以火星日數小於 地球日數；(D)洞察號飛行的速率v＝
4.8 1011
200 24 60 60
≈ 2.8
×105公尺／秒；(E)電磁波傳遞回地球 時間t＝
11 8
4.8 10 3 10
≈ 1.6×103（s），約半 小時，洞察號到達火星之後約一星期左右
，地球上即能收到登陸區域的全景圖像，故 選(B)(D)。）
（16. (B)減小入射光的強度，光電效應現象 不會消失，僅光電流增小；(C)改變頻 率小於f的光照射，仍有可能發生光 電效應；(E)此可利用光的粒子性加以 解釋。）
11
物 理 科Ｄ17. 本實驗中所提及之“飛米”為“奈米”的多少倍？
(A)十分之一 (B)千分之一 (C)萬分之一 (D)百萬分之一 (E)一千
Ａ18. 下列有關本實驗的敘述何者正確？
(A)本次測量的數據比目前公認的質子半徑要小，其縮小比例大約為4％
(B)質子和圍繞其運動的μ子組成系統，主要是靠強作用支持其運行模式
(C)本實驗所得之結論具有獨立性，一旦確立，並不會影響現今已知之物質基礎理論及基本 物理常數
(D)本實驗測量的方法與以往測量的方法相同，僅是增加測量的次數，故精確度提高 (E)本實驗否定了質子是由夸克所組成的概念
第貳部分：（占 40 分）
說明：第19.題至第28.題，每題4分。單選題答錯、未作答或畫記多於一個選項者，該題以
零分計算；多選題每題有5個選項，選出正確選項答題在答案卡之「選擇題答案區」
。各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得4分；答錯k個選項者，得 4 (5－2k)
5 分，所有選項均未作答或答錯多於2個選項者，該題以零分計算。
ＢＤ19. 近年來，隨著都卜勒效應在高頻超音波的應用日趨廣泛，其也逐漸應用在生醫光學的非 侵入式檢測上，而雷射都卜勒血液儀運作原理，即是將雷射光分別入射靜止組織與微血 管中的紅血球如圖(一)，將兩者在特定角度接收之散射光訊號如圖(二)疊加干涉，藉由偵 測都卜勒頻率偏移fd，計算微血管中血液的流速與流量。
根據近似估算，雷射都卜勒頻率偏移fd＝│fr－fs│≈（2v
c fs）cosθ v：血流流速 fs：光原始頻率 c：雷射光速率 fr：散射光頻率 θ：血流方向與波束的夾角
圖(一) 圖(二)
有關都卜勒效應計算微血管中血液的流速的概念，下列敘述何者正確？（應選2項）
(A)只適用於需要靠介質傳播的波動
(B)若雷射光入射靜止組織，不會造成都卜勒頻率偏移
(C)若血液朝光源方向流動，則散射雷射光頻率會小於雷射光原始頻率 (D)血液的流速愈快，都卜勒頻率偏移愈大
(E)若血液遠離雷射光源方向流動，則散射雷射光頻率會朝紫外線方向偏移
（17.飛米為10－15 m，奈米為10－9 m，
15 9
10 10
＝10－6， 即為百萬分之一，故選(D)。）
（18.(A)
15 15
(0.84087 0.8768) 10 0.8768 10
－
－
－ ≈0.04；(B)質子和圍繞其運
動的 μ 子組成系統，主要是靠靜電力支持其運行模式；
(C)本實驗顯示普遍被科學界接受的量子電動力學「可能有 些問題」。也直接挑戰光與物質基礎理論及目前最精確基 本物理常數的正確性；(D)本實驗採「μ 氫原子方法」，與 之前採用之「電子散射法」及「電子軌道躍遷法」不同；
(E)本實驗與質子是由夸克所組成的概念無關，故選(A)。）
（19. (A)都卜勒效應只要是波動均可適用；(C)若血液朝光源方向流動，則散射光頻率會大於光原始頻率；
(E)若血液遠離光源方向流動，則散射雷射光頻率會朝紅外線方向偏移。）
南一大考教學誌
12
學測特輯20.、21.題為題組
右圖中，在水平地面上有一滑車，質量為M，滑車上有圓弧形軌 道，半徑為H，軌道底端成水平。有質量為m的物體，從軌道頂端沿 著軌道自由下滑。假設地面、軌道摩擦力均不計，則當物體m下滑至 軌道底端的過程中，南一學園有五位同學分別對於此一過程提出看法：
Ｃ 20. 首先，五位同學先針對何力作功問題，探究其原因，何者正確？
小英：重力應該沒有對M作功，故M應不會移動 小勇：正向力應該沒有對M作功，故M應不會移動 小德：正向力應該對M作正功，故M應會移動 小懋：正向力應該對m作正功，故m才會移動 小昆：重力對M、m均作正功，故M、m均會移動 (A)小英 (B)小勇 (C)小德 (D)小懋 (E)小昆
Ｄ 21. 其次，五位同學再針對功與能的轉換與受力問題，再提出各人的看法，何者正確？
小英：由於沒有力對M作功，故M沒有得到動能
小勇：M與m之正向力應不是作用力與反作用力的關係，故不可相互抵消 小德：M同時受到正向力與重力作正功，故動能增加
小懋：對M與m的隔離系統，水平方向不受外力作用，故水平方向動量守恆
小昆：對M與m的隔離系統，m的位能與自身得到的動能不相等，故系統力學能不守恆 (A)小英 (B)小勇 (C)小德 (D)小懋 (E)小昆
22.～24.題為題組
在人類發展文明的過程中需要依賴能量，使用時必須依照需要將能量轉換成適當的形式。而 在能量的形式轉換的過程中，總有部分能量會逸散而損失，逸散的能量不易收回再加以利用，因 此可供我們利用的「有用能源」將愈來愈少，找尋新的能源是重要的課題之一。
據估計每年照射在地球表面上的太陽能約為目前全世界每年所需能量的一萬多倍，利用太陽 能來發電應是解決能源匱乏的良好方案。目前人類利用太陽能通常有兩種方式：
一是太陽光照射在某些金屬表面上，使金屬的原子釋放電子，形成電流，轉為電能。最常見 的就是太陽能電池。
另一種方式是大規模的太陽能轉換成我們可使 用的能源，然而最大的問題是：太陽並不是隨時都 在照射，以致無法全天候運轉。這問題的解決之道 就是在太陽照耀的時候，除了發電裝置運作之外，
還要將多餘的照射能量儲存起來，以待天候不佳或 夜晚的時候使用。
白天多餘的能量要如何儲存起來呢？人們曾經 嘗試利用能量的轉換，但是在能量儲存與釋放的過 程當中，損失的比例很大、能量轉換的效率並不高
。而近年來對於解決這個問題有了重大的突破！因 為有了熱量貯存媒介的新材料。在西班牙的安達索 爾太陽能發電站（Andasol Solar Power Station），
利用直線形拋物面槽式集熱器（右圖）將入射的陽
（20. 下滑過程重力僅對m作正功，而正向力 對M作正功，對m作負功，小德所言 為正確，故選(C)。）
（21. M受到正向力作正功，故動能增加
，M與m之正向力為作用力與反作 用力的關係，故不可相互抵消，對 M與m的隔離系統，由於內力和為 零，故力學能守恆。m的位能轉換 為M與m的動能，故選(D)。）
13
物 理 科光經由拋物面板反射，集中能量於拋物面的焦點（實際上為一直線）處加熱金屬管內的油，油溫
可達400℃，能將水煮沸、產生蒸氣用來發電。實際上，拋物面集熱器所收集的熱能幾乎是白天
發電所需熱能的兩倍，多餘的熱則會從管內的油傳送至熱量貯存媒介—熔融鹽。其熔點為240℃
，在240℃至590℃的範圍內都是很穩定的液態，比熱相當大，是很合適的熱貯存材料。熔融的
混合鹽從260℃吸取油管的熱能升溫至400℃。夜間則將熱傳回管內的油，以供發電。如此，發
電廠在白天及夜晚都能運作，既可提昇效率又可降低成本，有如打造一個太陽能銀行般將太陽能 貯存起來！
Ｃ 22. 下列哪種裝置的原理與常見的半導體太陽能電池儲電原理最為接近？
(A)簡報用雷射筆 (B)發光二極體（LED）
(C)數位相機內的電荷耦合元件（CCD） (D)液晶顯示器（LCD）
(E)日光燈
Ｅ 23. 可再生能源為來自大自然取之不盡，用之不竭的能源，下列有關此種能源的敘述，何者 正確？
(A)因為能量守恆，所以不會有能源問題，再生與否主要考慮汙染多寡
(B)能量轉換成適當的形式，總有部分能量逸散，故再生與否考量逸散的多寡 (C)利用植物發酵產生酒精替代石油，是利用質能守恆而再生
(D)核能利用質能守恆產生能量，是高效率的再生能源
(E)太陽能在型態轉換上減少，但持續不斷的補充，故屬再生能源
Ｄ 24. 安達索爾太陽能發電站年平均日照量2200 KWh／m2，收集器面積約5×105 m2，年發電
量達165 GWh，其太陽能與電能之能源轉換率達：
(A) 0.1～1％ (B) 1～5％ (C) 5～10％ (D) 10～20％ (E) 20％以上 Ｅ 25. 下列何者無法用萬有引力定律解釋？
(A)地球表面的自由落體運動 (B)地球上潮汐現象 (C)月球繞地球運行 (E)發現新行星 (E)電子繞原子核作圓周運動
26.～28.題為題組
車輛發生碰撞是一件相當嚴重的事情，為了解決車輛碰撞造成的車禍問題，工程師提出各種 方法應對，被動的方法如可潰縮式的車體設計：將車體結構設計成前後的可潰縮區，以及不容許 變形的駕駛與乘坐空間。如圖(一)所示，當車輛發生碰撞時，利用可潰縮區的變形吸收碰撞時的 大量動能，進而保護駕駛者與乘客的安全。
即使工程設計已經儘量減少碰撞的損害，但如果可以連碰撞的發生都避免掉豈不是更好，於 是汽車上被安置各式各樣的感測器、攝影機，甚至是雷達。如圖(二)所示，這些裝置與電腦連結 後，不斷地將周遭環境的狀況提供給電腦，讓電腦對周遭環境有充分的理解，並進一步做出恰當 的應對，例如車道偏離警示系統會透過攝影機偵測車道標線，當車輛不正常偏移時，主動提醒駕 駛者甚至介入車輛操控避免意外發生，更進一步的也可以在駕駛者變換車道時，偵測駕駛者視線 死角處是否有其他車輛快速接近，主動提醒以輔助駕駛者的判斷。而前方碰撞預警系統會不斷偵 測與前車的安全距離，若是前車緊急煞車或距離過近會提醒駕駛者減速，若駕駛者未減速，便會 啟動煞車輔助系統主動減速及加強煞車力道，甚至面對碰撞無可避免的狀況時，亦能透過煞車輔 助系統在短時間內完成正確的煞車程序、縮緊安全帶保護駕駛者與乘客、同時啟動後方警示燈提 醒來車。
（22.(A)雷射筆為電子被光子激發後，能階躍遷而產生光子；(B)為通電產生光；(C)數位相機之電荷耦 合元件與太陽能電池之原理均為光子照射而產生電子；(D)為光的偏振效應；(E)日光燈為游離電 子撞擊水銀蒸氣釋放紫外線，激發管壁螢光物質發出可見光。）
（23.(A)再生與否不是考量汙染問題；(B)再生能源可不必考量逸散問題；(C)為化學能轉換為熱能燃燒；
(D)核能有用完的一天，故不屬於再生能源。）
（24.由2200×103×5×105×（能源轉換 率％）＝165×109，∴能源轉換率％
＝
9
3 5
165 10 2200 10 5 10
＝15％。）
（25.(D)萬有引力定律可合理解釋行星攝動現象，造成對行星軌道的不規則性，並據此發現新行星，
如天王星、海王星等；(E)電子繞原子核作圓周運動，是受到庫侖靜電力的作用。）
南一大考教學誌
14
學測特輯ＡＤ26. 由圖(一)可知，當車輛撞擊一靜止物體，則下列敘述哪些正確？（應選2項）
(A)撞擊過程可視為非彈性碰撞
(B)車頭設計的愈硬，則保護乘客的效果愈好 (C)可潰縮區的形變與否，不影響撞擊力的大小 (D)碰撞的持續時間愈長，撞擊力愈小
(E)碰撞的持續時間與撞擊力無關
Ｂ 27. 若「前方碰撞預警系統」可在0.5秒內將車速降低36 km／hr（10 m／s），對於質量500 公斤的小型無人車而言，則在此段減速過程中，下列敘述何者正確？
(A)所受平均力的量值大於2×104 N (B)加速度量值約為20 m／s2
(C)動量變化量值大於104 kg．m／s (D)動能變化量值小於2×104 J (E)煞車距離小於2 m
Ｃ 28. 一質量80公斤的成人，駕駛一質量920公斤的汽車，在高速公路上超速行駛，於下交流 道前發現前車，雖經煞車輔助系統加強力道，仍以時速108公里（30公尺／秒）速度碰 撞一質量2000公斤，時速54公里（15公尺／秒）的卡車，碰撞後兩車糾結，且碰撞時 間達0.4秒，所幸駕駛人繫上安全帶，則安全帶對此人的平均作用力大約多少牛頓？
(A)3000 (B) 2500 (C) 2000 (D) 1500 (E)2500
（26.(B)車頭愈堅硬，撞擊力愈大；(C)可潰縮區 的形變大小，會影響撞擊力；(D)(E)撞擊力 F＝
m t
v ，Δt愈大，F愈小。）
（27.(A)F＝
m t
v ＝ 0 10
500 0.5
＝104（N）（已知36 km／hr＝10 m／s）；(B) a＝
t
v ＝ 0 10 0.5
＝20 m／s2；
(C)
p＝m
v ＝500×│0－10│＝5×103（kg．m／s）；(D)以時速36 km／hr減速至0為例，其動能變化量 值最小ΔEk,min＝ 1 2
0 500 10
2
－ ＝2.5×104（J）；(E)承(D)，由時速36 km／hr減速至0，其煞車距離最小。
02＝102－2×20×Smin，∴Smin＝2.5（m），故選(B)。）
（28.由動量守恆可知（80＋920）×30＋2000×15＝（80＋920＋2000）×v，碰撞後末速v＝20（m／s），駕駛人 所受平均力由F＝ 0
m t
v v ＝ 20 30
80 0.4
＝2000（N），故選(C)。）
圖(一) 車輛碰撞時，利用車頭變形吸收時 的能量，保持座艙空間的安全
圖(二) 車輛上有各樣的感測器、攝影機以及雷達
，使得自動輔助駕駛可協助判斷週遭狀況
15
物 理 科答 案 第壹部分：
1. Ｅ 2. Ｂ 3. Ｃ 4. Ｅ 5. Ｄ 6. Ｃ 7. Ｄ 8. Ｂ 9. Ｂ 10. Ｄ
11. Ｂ 12. Ｃ 13. Ａ 14. Ａ 15. ＢＤ 16. ＡＤ 17. Ｄ 18. Ａ
第貳部分：
19. ＢＤ 20. Ｃ 21. Ｄ 22. Ｃ 23. Ｅ 24. Ｄ 25. Ｅ 26. ＡＤ 27. Ｂ 28. Ｃ
解 析 第壹部分：
1. 答案 E
概念中心 基礎物理(一)
第一章 緒論－物理學簡介
解析 甲：亞里斯多德認為，必須有力作用在物體上
，物體才能運動；沒有力的作用，物體將靜止。
乙：牛頓認為，力是物體運動狀態改變的原因，而 不是物體運動的原因。
丙：厄斯特發現了電流的磁效應，即電流可以在其 周圍產生磁場。
丁：厄斯特發現導線通電時，導線附近的小磁針發 生偏轉。
戊：焦耳認為能量可相互轉換，且不論是電能或是 力學能均可轉變為熱能。綜上所述，應選(E)。
2. 答案 B
概念中心 基礎物理(一)
第二章 物質的組成－原子與原子核的組 成
解析 質量由大而小依序為：α粒子＞中子＞氫離子
＞電子＞微中子，故選(B)。
3. 答案 C
概念中心 基礎物理(一)
第三章 物體的運動－克卜勒行星運動定 律
解析 (A)由於火星相鄰兩次衝日的時間間隔約為
779天，預計2019年內不會出現火星衝日；(B)天王 星相鄰兩次衝日的時間間隔為土星衝日的時間間隔 的 365 4 369
365 12 377
；(C)理由同(B)選項；(D)地外行星 繞行的週期愈短，相鄰兩次衝日的時間間隔愈長；
(E)行星的軌道愈大，相鄰兩次衝日的時間間隔愈短。
4. 答案 E
概念中心 基礎物理(一)
第三章 物體的運動－牛頓運動定律
解析 上升及下降過程，小球受力如下圖：
上升過程 下降過程
mg＋fR＝ma上 mg－fR＝ma下 ⇒ g＞a下
⇒ g＜a上
學 科 能 力 測 驗 模 擬 試 題 物理科
南一大考教學誌
16
學測特輯返家時間 巢穴
距離
v-t關係圖中，t軸上方為上升過程，t軸下方為下降 過程，斜率大小為其加速度量值。
小球不受空氣阻力，斜率量值為g。小球受空氣阻 力作用，加速度量值a上＞g＞a下，故答案選(E)。
5. 答案 D
概念中心 基礎物理(一)
第五章 電與磁的統一－電流的磁效應
解析 (1)用安培右手定則判斷磁場方向。
(2)左圖中P、Q合磁場BPQ與B0抵銷，若同時讓P 和Q中的電流反向、合磁場BPQ與B0同向，可利用 疊加方式求取合成後的磁場大小為2 B0，應選(D)。
6. 答案 C
概念中心 基礎物理(一)
第五章 電與磁的統一－電磁感應 第七章 能量－能量的轉換
解析 銅管P水平截面感受磁力線的變化，會對應產 生應電流，而應電流會產生磁場，阻止磁力線的變 化，對小磁塊而言會形成阻力。(A)小磁塊僅在Q管 中做自由落體運動；(B)在兩管下落過程中的加速度 aP＜aQ；(C)由於下落高度相同，故在P中的下落時 間比在Q中的長；(D)由於小磁塊部分力學能轉變為 電能，故小磁塊在銅管P下落過程中力學能減少；
(E)小磁塊在銅管P中得到的動能小於塑膠管Q，故
vP＜vQ，故選(C)。
7. 答案 D
概念中心 基礎物理(一)
第六章 波－水波的折射
解析 (A)水波的折射實驗，故水波在甲、乙兩區行
進方向不同；(B)甲、乙兩區可能水的深淺不同，而 甲區為深水區；(C)由於投射裝置的放大率約為2倍
，∴甲、乙兩區實際波長比
甲 乙
＝3
2；(D)折射的過 程中頻率不變，v甲＝f．λ甲＝3×3＝9 cm／s；(E)折 射的過程中頻率不變，v乙＝f．λ乙＝3×2＝6 cm／s
，故(D)選項錯誤。
8. 答案 B
概念中心 基礎物理(一)
第三章 物體的運動－摩擦力 第七章 能量－力學能與熱能的轉換
解析 (A)因有部分力學能轉變為熱能，故緩衝器的
力學能不守恆；(B)由於楔塊與彈簧盒、墊塊間的有 摩擦力方向與滑動方向均相反，故摩擦力做負功；
(C)墊塊的動能部分轉化成熱能；(D)彈簧壓縮過程 為動能部分轉化為彈簧的位能；(E)由於彈簧壓縮，
故楔塊與彈簧盒、墊塊間之正向力變大，故動摩擦 力變大，故應選(B)。
9. 答案 B
概念中心 基礎物理(一)
第八章 量子現象－原子光譜
解析 此為吸收光譜，可能為太陽通過低溫氣體所 形成的光譜，故選(B)。
10. 答案 D
概念中心 基礎物理(一)
第九章 宇宙學簡介－宇宙的起源與演化
解析 (A)爆炸之後，除有高能的光子外，還形成了
許多基本粒子如夸克、電子等；(B)爆炸之後到現今
，溫度才降至3 K；(C)最初3分鐘的溫度極高，難 以原子的狀態存在，所以也沒有恆星；(E)爆炸之後 溫度持續下降。
11. 答案 B
概念中心 基礎物理(一)
第六章 波－波的性質
解析 波源S用振動的頻率為定值 ∴f1＝f2， λ1＝3
2 L＝2
3L，λ2＝ 3
L ，v＝fλ∝λ，∴v1＝2v2，
故選(B)。
12. 答案 C
概念中心 基礎物理(二) A
第一章 運動學－描述位置的改變
解析 由於高蹺銀蟻的步幅＞正常銀蟻＞短腳銀蟻，
所以在步數相同的條件下，位移較大，故可知其對 應關係為：高蹺銀蟻→甲、正常銀蟻→乙、短腳銀 蟻→丙。
13. 答案 A
概念中心 基礎物理(二) A
第一章 運動學－加速度
解析 由於銀蟻在接近目標物 時會減速，故在相同的時距，
位移會變小，而當覓食後啟動 加速，在相同旳時距內，位移 會變大，且過程中，離巢穴距 離不斷減小，故選(A)圖。
14. 答案 A
概念中心 基礎物理(二) A
第一章 運動學－速度、加速度描述位置 的改變
解析 (A)由於自出發至返巢總位移為零，故平均速
度必為零；(B)由於自出發至返巢之方向不一定相同
，故平均加速度不一定為零；(C)漫遊距離與回巢距 離不一定相等，故步數不一定相同；(D)高蹺銀蟻可 能會走過頭，故不一定能快速返抵巢穴；(E)銀蟻最 高速率v＝30 cm／s ⇒ v＝30 10 5
1 3600
≒1.08 km／hr＜10
