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2015Fall YLSH 基礎物理複習基本粒子到宇宙 Ken Wang 1220

1 2015 年 12 月 20 日

104/1. 下列何者為能量的單位？

(A)kg m (B)kg m/s2 (C) kg m

2/s

2 (D) kg m/s (E) kg m

2/s

104/5. 下列是四個高中生針對宇宙演化概念的敘述，哪幾個學生正確？

甲：宇宙中大多數的恆星，是在大霹靂時一起誕生

乙：宇宙微波背景輻射比星光還古老

丙：宇宙誕生後，既不膨脹也不收縮

丁：若哈伯定律中的哈伯常數越大，則表示宇宙膨脹越快

(A)僅有甲、乙、丙 (B)僅有甲、丙 (C)僅有甲、丁

(D)僅有乙、丁 (E)僅有丁

104/37-40為題組

海洋占地球表面積約 71%，是生命的搖籃。海水儲量約為億噸，占地球總水量 97%，不僅

是寶貴的水資源，也蘊藏著豐富的生物、礦物與能源。已知海水中含有鈾與氘，倘能妥善利用

並解決其後續的相關問題，對解決能源問題會有相當大的助益。科學家用聲納探測海洋地形與

魚群位置、用溫鹽儀探測海水的溫度與鹽度等。有些國家也正積極進行深層海水利用、海水淡

化、潮汐發電、海洋養殖……。

104/39. 下列有關文中提及「鈾與氘」的敘述，哪些正確？（應選 2項）

(A)臺灣核能發電是利用鈾-235 進行核融合反應

(B)核反應遵守質能守恆定律，符合愛因斯坦提出的質能互換關係式

(C)氫（）、氘（

）、氚（）三元素稱為同素異形體

(D)氘（）具有 1個電子、2個中子

(E)氘與氧形成重水（D2O ），化學性質與水相似

104/47. 核分裂時所產生的中子動能很大，但動能較低的慢中子（也稱為熱中子）較容易誘發核

分裂。因此在核子反應爐中置入中子緩速劑，使高速中子與緩速劑中的原子發生一維彈性碰撞，

造成能量轉移而得以減速，俾能產生連鎖反應。依以上所述，下列何者較適合當作中子緩速劑？

(A)水中的氫原子 (B)鉛塊中的鉛原子 (C)硫化鎘中的鎘原子

(D)氧化鐵中的鐵原子 (E)鈦合金中的鈦原子

103/18. 下列有關物理或生物之相對尺度大小的比較，何者正確？

(A)夸克＜原子核＜紅血球＜原子 (B)夸克＜原子核＜細胞核＜原子

(C)木星＜地球＜太陽＜星系團＜銀河系 (D)地球＜太陽＜太陽系＜星系團＜銀河系

(E)地球＜太陽＜太陽系＜銀河系＜星系團

103/41 .天文學家觀測星系在天球的分布時，發現星系大致均勻分布，但部分天區的星系數量

相當少，而這些區域圍繞天球一圈，呈現大圓之分布。下列哪一敘述為其原因？

(A) 因為該天區的星系數量真的很少 (B) 由於仙女座大星系遮掩了遠方的星系

(C) 由於大、小麥哲倫星系遮掩了遠方的星系 (D) 由於我們本身的銀河系遮掩了遠方的星系

(E) 由於宇宙物質的分布呈現兩大部分

註解 [王Ken1]: C

註解 [王Ken2]: D

註解 [王Ken3]: BE

註解 [王Ken4]: A

註解 [王Ken5]: E

註解 [王Ken6]: D


2 2015 年 12 月 20 日

102/21. 物理學的發展有賴科學家的努力，下列甲至丙所述為物理學發展的重要里程碑：

甲：歸納出行星的運動遵循某些明確的規律

乙：從電磁場方程式推導出電磁波的速率

丙：波源與觀察者間的相對速度會影響觀察到波的頻率

上述發展與各科學家的對應，最恰當的為下列哪一選項？

科學家

選項克卜勒都卜勒馬克士威

(A) 甲乙丙

(B) 乙甲丙

(C) 乙丙甲

(D) 丙甲乙

(E) 甲丙乙

102/24. 下列關於宇宙微波背景輻射的敘述，何者錯誤？

(A)它由宇宙中極為稀薄的低溫氣體所發出

(B)它現今所對應的溫度比地球南極的年平均溫度還低

(C)它現今的強度遠小於家用微波爐烹調食物時內部所產生的微波強度

(D)它不會對日常生活中的無線電通訊造成明顯的干擾

(E)它屬於電磁波

102/33. 質子和中子能組成穩定的原子核結構，下列哪些選項是其主要原因？ (應選 3項)

(A)質子和質子間的電磁力 (B)質子和中子間的電磁力

(C)質子和質子間的強作用力 (D)質子和中子間的強作用力

(E)中子和中子間的強作用力 (F)中子和中子間的弱作用力

102/34. 歐洲核子研究組織於 2012年 7月宣布探測到極可能是希格斯玻色子的新粒子，但有待

確認。希格斯玻色子是「標準模型」預測出的一種基本粒子，是一種不帶電荷且不穩定的粒子。

根據希格斯假說，希格斯場遍佈於宇宙，有些基本粒子因為與希格斯場交互作用而獲得質量，

希格斯場就像是一池膠水，會黏著於某些基本粒子，使粒子具有質量。假若進一步的實驗確認

了希格斯玻色子的存在，則可以支持「標準模型」的理論，也可給予希格斯假說極大的肯定，

特別是對於解釋為什麼有些基本粒子具有質量。根據上文，下列敘述哪些正確？ (應選 2項)

(A)希格斯玻色子是已被確認的最新一種基本粒子

(B)希格斯玻色子是相對論中預測必然存在的一種基本粒子

(C)若希格斯玻色子存在，則可用來解釋有些基本粒子何以具有質量

(D)若希格斯玻色子經實驗證實存在，則可支持「標準模型」的理論

(E)標準模型所預測的希格斯玻色子具有質量，帶有電量

註解 [王Ken7]: E

註解 [王Ken8]: A

註解 [王Ken9]: CDE

註解 [王Ken10]: CD


3 2015 年 12 月 20 日

關機後經過的時間圖 8

1

秒 10

秒 1

分

10分

1

時 5

時

1

天

10天

W 102/40.核能發電反應機組停機後，核分裂連鎖反應會停止，

但是反應後的產物仍具有放射性，也會持續產生餘熱而造

成高溫。若停機後的餘熱發電功率為 Pr，核能機組正常發

電功率為 P，以

為縱軸，則其隨時間改變的曲線如

圖 8所示。假設核電廠某一機組正常發電功率為每小時 64

萬度，而某用戶每個月用電度數為 320度，則停機經過一

天後，該時的餘熱用來發電一小時的電能，與該用戶用電

約多久時間的電能相等？

(A) 3小時 (B) 3天 (C)30天 (D) 300天 (E) 3000天

101/22. 高空彈跳者一躍而下，繩索伸長到最大長度時將彈跳者往上拉回，接著彈跳者又落下，然

後再被繩索拉回，接連重複數次。在這彈跳過程中，下列何種能量轉換最不可能發生？

(A)彈性位能轉換為重力位能 (B)彈性位能轉換為動能 (C)重力位能轉換為動能

(D)動能轉換為重力位能 (E)阻力產生的熱能轉換為動能

101/25. 在太空中，太空人在太空船外工作時，身穿太空衣以防熱能散失至太空中，主要是要防止

太空人何種方式的熱傳播？

(A)傳導 (B)輻射 (C)對流 (D)熱質流動 (E)傳導與對流

101/44-48題

科學的創新研究不但開創新的研究領域，也促使科技進步，而新科技又常導致科學上的新發現。

例如居禮夫婦與貝克勒發現某些物質具放射性，導致居禮夫人又發現釙（Po）和鐳（Ra）兩個

具放射性的元素。不但在科學上開創新領域，時至今日放射性元素更有廣泛的應用。 .........

101/47.下列關於原子及

原子的敘述，何者正確？

(A) 210

84 Po和 226

88Ra兩種原子核中的中子數相差 16 (B) 210

84 Po和 226

88Ra兩種原子核中的質子數相差 16

(C) 210

84 Po和 226

88Ra兩種原子中的電子數相差 4 (D)釙和鐳兩個元素，在自然界都不存在

(E)釙和鐳的放射性都是源自其原子核釋出 X光

101/48.醫學診斷常利用超音波（超聲波）、內視鏡或特定波長的 X光來進行檢查。一旦發現病因，

也可能使用放射線等來進行治療。這些現代科技可能涉及下列的物理原理：

(甲)原子核衰變 (乙)波的反射和透射 (丙)原子由高能態躍遷至低能態而輻射

(丁)波以夠大的入射角射向折射率較低的介質時，會完全反射

下表中所列的技術與原理之對應，何者是最恰當的？

科技

選項超音波（超聲波）內視鏡放射線特定波長的 X 光

(A) 乙丙甲丁

(B) 甲丁丙乙

(C) 乙丁甲丙

(D) 丁甲乙丙

(E) 丙乙丁甲

註解 [王Ken11]: D

註解 [王Ken12]: E

註解 [王Ken13]: B

註解 [王Ken14]: C



4 2015 年 12 月 20 日

100/25. 耳溫槍是一種溫度計，將耳溫槍的探測端塞到耳朵裡，利用探測端內的紅外線檢測元件，

可快速測量耳溫。下列何者是耳溫槍能夠量到耳溫的主要原因？

(A)熱藉由熱質流動由皮膚傳到耳溫槍

(B)熱由耳膜以輻射的方式傳到耳溫槍

(C)熱由耳膜以傳導的方式經由空氣傳到耳溫槍

(D)熱由耳膜以對流的方式經由空氣傳到耳溫槍

(E)熱由接觸的皮膚以傳導的方式直接傳到耳溫槍

100/27. 假設一外星人使用的質量單位為☉，長度單位為。當該外星人來到地球時，發現和地球

的單位比較，1 4.0 kg☉ ，1 0.50 m 。若此外星人身體的質量為8☉，體積為 30.8 ，則此外星人身體

的平均密度相當於多少 3kg / m ？

(A) 32.0 10 (B) 23.2 10 (C) 18.0 10 (D) 14.0 10 (E) 16.3 10

100/43-48題

科技的進步，大幅改善人類的生活，但也過度耗費了物質和能量，造成空氣污染，嚴重危害環境。

由於地球的資源是有限的，因此人類如何生活才能永續發展，成為大家必須面對的課題。其中維護

環境、開發能源與能源的有效利用，是當今全球各國共同的問題，也是現代科技面臨的重大挑戰。

在開發能源方面，各國努力尋找再生能源。許多國家以酒精為生質能源，而全球生質酒精生產國如

巴西與美國，主要是以甘蔗、玉米等糧食作物為原料，分別從蔗糖和澱粉中提煉酒精，技術上雖已

成熟，但總有不經濟、不環保，以及爭奪糧食的質疑。近年來，各國科學家積極開發使用農業廢棄

物如玉米稈、稻稈等為原料的研發方向，主要利用廢棄莖稈的纖維素、半纖維素等成分，提煉出木

糖或葡萄糖，經純化過程，皆可製成純度相當高的纖維酒精。

科學家也積極研發能源有效利用的技術，例如抽蓄水力發電，就是利用離峰時間的多餘電力，將水

抽蓄至較高處的方式，以儲存能量，再供尖峰時間使用。我國明潭抽蓄水力發電廠以日月潭為上池，

以水里溪河谷為下池，利用兩池之間約 400公尺的水面落差，進行抽蓄水力發電，供應臺灣尖峰電

力需求，由於下池蓄水量極為豐沛，上下池水面落差可視為定值。水力發電機組的總容量為 200萬

瓩（瓦），是世界上巨型抽蓄水力發電廠之一。

100/47. 抽蓄水力發電，其能量轉換主要的過程為下列何者？

(A)電能→水的位能→水的動能→電能 (B)電能→水的動能→水的位能→電能

(C)水的動能→化學能→水的位能→電能 (D)電能→化學能→水的動能→電能

(E)化學能→水的位能→水的動能→電能

100/48.今以明潭抽蓄水力發電廠為例，假設每天的離峰時間為 5小時，離峰時的多餘電力功率為

10萬瓩（ 81 10 瓦），且該電力可完全用於作功將水抽蓄，則此電廠每天約可將多少立方公尺的水從

下池抽到上池？取重力加速度的量值為 210 m / s ，水的密度為 31000 kg / m 。

(A) 41 10 (B) 55 10 (C) 85 10 (D) 91 10 (E) 112 10

99r/5. 下列有關宇宙學之敘述，何者正確？

(A)遠方的星光到達地表時因為距離遙遠而減弱許多，我們把這些星光統稱為宇宙微波背景輻射

(B)平均而言，星系之間的距離是隨著時間在增大

(C)根據哈伯定律，越遠方的星系之間的平均距離越大

(D)由於遠方星系的光譜顯示出有藍移（波長變短）的現象，所以我們可據以推論出哈伯定律

(E)哈伯定律可以被套用到銀河系，從而正確地預測出銀河系中所有的恆星彼此之間的相對運動速度



註解 [王Ken18]: A




5 2015 年 12 月 20 日

Q1.報載：歐洲太空中心 2009年發射普朗克人造衛星，拍到比以往更清晰、精確的「宇宙微波

背景」畫面，此微波輻射在宇宙流浪 138億年，是在大霹靂之後產生、遺留至今而成。關於宇

宙的敘述何者正確？

(A)目前宇宙的背景溫度約為 3℃

(B)微波輻射存在只有 138億年，而宇宙年齡約有 1000億年

(C)星光譜線的藍移現象可作為宇宙膨脹的證據

(D)宇宙微波背景輻射的存在可作為大霹靂理論的重要佐證

(E)目前宇宙背景溫度持續上升中。

Q2.如圖所示為地球和太陽所在的恆星系統，稱為銀河系，它的總質量約

有太陽的一萬億倍，直徑約為十萬光年，中央厚約 1萬光年，太陽距銀

河中心約 2萬 8千光年。下列選項哪些正確？（應選 2項）

(A)宇宙中，距離太陽最遠的恆星，約 7萬 2千光年

(B)恆星發光為核融合反應所放出的能量，與弱作用力有關

(C)哈伯發現遠方星系的光都偏紅色，稱為紅移

(D)銀河系直徑若以公尺為單位，約為1810 公尺

(E)夜空中肉眼可見的恆星都屬於銀河系。

Q3.下列有關宇宙膨脹與起源的敘述，何者正確？（應選三項）

(A)星系間距離變大造成光譜紅移

(B)星系遠離地球的速度，與離地球的距離成正比

(C)星系間的距離變大，是因為空間膨脹所造成

(D)當今觀測到的宇宙背景輻射是一種紅外線

(E)宇宙的年齡應該與地球上最古老的岩石相當。

註解 [王Ken21]: D

註解 [王Ken22]: BE

註解 [王Ken23]: ABC


6 2015 年 12 月 20 日

Q4.

Q5.二十世紀的科學家發現宇宙膨脹這件事，堪稱科學史上的重大成就。下列有關宇宙膨脹的敘

述，何者正確（應選兩項）？

(A)太陽是宇宙的中心

(B)星光的藍移現象可以支持宇宙膨脹的理論

(C)本銀河系外的其他星系，不論距離遠近如何，均以相同的速度遠離本銀河系

(D)大霹靂理論可以產生膨脹的宇宙

(E)宇宙背景輻射的低溫狀態與宇宙膨脹有關。

Q6. 下面哪一圖可以代表哈伯定律所表示遙遠星系之奔離速度與星系距離的關係？

(Ａ) (Ｂ) (Ｃ) (Ｄ)

Q7. 有關「宇宙背景輻射」的敘述，下列何者錯誤？

(Ａ)是宇宙膨脹後所殘留的輻射能量

(Ｂ)背景輻射充斥於宇宙各處

(Ｃ)目前宇宙的背景溫度約為 3℃

(Ｄ)宇宙的背景溫度仍在下降中

(Ｅ)宇宙背景輻射的存在可作為大霹靂理論的重要佐證。

Q8.星系退行速率(v)對星系與我們距離(d)之圖形，如圖所示

，試回答下列的問題：

(１)哈伯常數應為多少 km∕s∕ly ？

(A)2x105 (B)2x10

2 (C)2x10

0 (D)2x10

-2

(E)2x10-5

(２)若有一星系離我們 3千萬光年，則其遠離我們的速度為每秒多少 km ？

(A)420 (B)480 (C) 520 (D)560 (E) 600 。

註解 [王Ken24]: AE

註解 [王Ken25]: DE






7 2015 年 12 月 20 日

Q9. 我們所身處的地球是屬於下列哪些天體結構中？（應選三項）

(Ａ)太陽系 (Ｂ)昴宿星團 (Ｃ)本星系群 (Ｄ)銀河系 (Ｅ)仙女座星系。

100/第 64-67題

人們對宇宙的探索，主要是靠觀察星光。因為真空中的光速是每秒三十萬公里，我們所觀察到的其

實都是在稍早時間的天體的形象。除了光波外，來自外太空的輻射線還包括紫外線，以及由高速的

帶電粒子所組成的宇宙射線等。對於較接近我們的太陽系中的星體，科學家們也曾發射一些偵測器，

以作更近距離的觀察。

例如，美國航太總署所發射的精神號探測車，在 2004年初降落於火星的古希柏（Gusev）隕石坑。

這個隕石坑直徑約 200公里；而地球上常見的隕石坑直徑則約為 20公尺到 1公里。火星是太陽系中

的行星，其表面的大氣壓力及重力加速度大約分別是地球對應值的 0.006和 0.4倍。精神號的裝備

類似於地質探勘機器人，主要是利用立體攝影機和紅外線攝影機拍攝火星的地形影像，再以無線電

波傳回地球。

100/64. 上文提及的輻射線與光波中，哪一種不以光速傳播？

(A)可見光 (B)宇宙射線 (C)紫外線 (D)紅外線 (E)無線電波

100/65. 當地球距離火星約為 76 10 公里時，精神號探測車將火星表面影像利用無線電波傳回地球，

則地球上的科學家須等待多久後才能收到訊號？

(A)2分鐘 (B)20分鐘 (C)2秒 (D)20秒 (E)200秒

100/66. 下列何種撞擊原因，最可能造成火星與地球上的隕石坑直徑差別？

(A)地球表面各處均較火星表面堅硬，受撞擊形成的坑洞較小

(B)地球的大氣密度較大，隕石通過大氣層時，因摩擦燃燒損失較多質量

(C)地球的重力場較大，造成隕石通過大氣層的時間較久，因摩擦燃燒損失較多質量

(D)地球有磁場，會使隕石加速落下，隕石通過大氣層時，因摩擦燃燒損失較多質量

(E)地球有電離層，會使隕石加速落下，隕石通過大氣層時，因摩擦燃燒損失較多質量

100/67. 取地球表面重力加速度的量值為 29.8m / s ，大氣壓力在 0℃時為 760 mm水銀柱高。當火星表

面溫度接近 0℃時，以托里切利實驗裝置測量火星表面的大氣壓力，則水銀柱高出水銀槽表面的高

度約為若干？

(A)760 mm (B)380 mm (C)11 mm (D)4.6 mm (E)1.8 mm

註解 [王Ken30]: ACD





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