2024年华侨、港澳、台联考高考物理试卷（含答案）

2024年华侨、港澳、台联考高考物理试卷
一、单选题：本大题共12小题，共36分。
1.常见的守恒律有：甲质量守恒、乙力学能守恒、丙动量守恒、丁电荷守恒、戊质能守恒。在原子核反应的过程中，遵守上列哪些守恒定律？( )
A. 仅有甲、丙 B. 仅有甲、丙、丁 C. 仅有乙、丙、丁
D. 仅有丙、丁、戊 E. 仅有乙、丁、戊
2.下列有关光的性质与现象的叙述何者正确？( )
A. 不同波长的光在真空中的频率相同
B. 单色光由空气进入玻璃中时，其波长会变短
C. 日光下肥皂泡表面呈现的七彩现象，主要是因光的折射所产生
D. 雨后的天空有时会出现彩虹，主要是因阳光经过大气，产生绕射所导致
E. 光的波粒二象性是指光同时具有由牛顿提出光是微粒所组成的粒子性质，以及由杨氏双狭缝干涉实验所证实的波动性质
3.在俄乌战争爆发后，太空服务公司透过在距离地表到公里间运行之低轨卫星群所组成的“星链”，补足了地面网络覆盖性、移动性不足或遭受破坏的问题，为乌克兰提供不受地理条件限制的网络服务，让全世界看见低轨卫星通讯的重要性。下列有关低轨卫星与距地表约公里的同步卫星之性质比较，何者错误？( )
A. 低轨卫星受地球重力产生的加速度较大
B. 低轨卫星的通讯传输时间较短
C. 在正常运作条件下，每颗低轨卫星覆盖的地表通讯面积较小
D. 低轨卫星每天可绕地球运行多次
E. 低轨卫星对地球的脱离速度较小
4.某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示：将人安置在一个巨大的金属笼内，即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花，金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果，若将一导体球壳置于电场中，则下列电力线分布示意图，何者正确？各选项中实线代表不偏折的电力线，虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电力线( )
A. B.
C. D.
E.
5.在入射光的频率高于底限频率截止频率的光电效应实验中，实验测得的截止电压遏止电位与下列何者成正比？( )
A. 电子在被激发出之前的能量 B. 入射光的强度
C. 光电流的强度 D. 被照射金属靶的功函数
E. 光电子的最大动能
6.图为氢原子光谱谱线的波长相对位置示意图波长绝对位置未依实际刻度绘制，并以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标示来曼系、巴耳末系、帕申系中波长最长的三条光谱线，例如来曼系标示Ⅰ处为电子从主量子数轨域跃迁至轨域所发射的谱线。下列何者为电子从主量子数轨域跃迁至轨域所发射的谱线？( )
A. 帕申系标示Ⅰ处 B. 帕申系标示Ⅱ处 C. 巴耳末系标示Ⅱ处
D. 巴耳末系标示Ⅲ处 E. 来曼系标示Ⅲ处
7.如图为“电流天平”实验装置的示意图，将形电路放入螺线管内，其中长度为的段约位于螺线管内的中央位置。螺线管所载电流为，通过形电路的电流为，天平右臂受有磁力的作用，而左臂末端挂有小重物。下列有关此电流天平的叙述何者正确？( )
A. 形电路所受的总磁力正比于与的乘积
B. 形电路上所受的总磁力正比于形电路于螺线管内的总长度
C. 螺线管电路必须与形电路串联，形成电流通路
D. 电流天平的两臂达平衡时，若增加螺线管线圈匝数，不会改变其平衡状态
E. 若小重物之重量不管如何调整，天平左臂一直下垂，则同时改变和的电流方向，可使天平趋于水平
8.以等长细绳悬挂半径均为、质量均为的两相同金属小球于固定点，两小球带电量相同，因互斥分开，达到平衡后，球心相距，如图所示。若固定点到球心连线的垂直距离为，库仑常数为，重力加速度为，细绳质量可忽略，则每颗球上的电量约为下列何者？( )
A.
B.
C.
D.
E.
9.年月日花莲发生规模的地震，台北大楼仅有轻微晃动，这是由于楼到楼间设有以多条钢缆悬挂重量公吨的球形质量块，并以阻尼器与楼板连接所构成的减振系统。原理为：可将前述减振系统视为有效摆长约为的单摆式减振系统示意图如图，并设计其振动频率为接近大楼主结构的基频。当风力或地震使大楼以主结构的基频振动时，振动能量便能有效地转移到朝相反方向移动的球形质量块，使得阻尼器伸缩以吸收大楼的振动能量，如图所示。
估算大楼主结构以基频振动的周期约为下列何者？可将减振系统视为理想单摆，且取重力加速度来估算( )
A. B. C. D. E.
10.在某石灰岩洞中可听到规律的滴水声，其间隔固定为，每滴水都恰落在半径为的圆形水盆中央，激起一圈圈周期性涟漪向外传播。若在第二滴水落入水面时，第一滴水激起的第一圈涟漪传播到盆边反射回来，在距盆边处和第一滴水激起的第二圈涟漪相会，形成建设性干涉，则涟漪的频率约是多少？( )
A. B. C. D. E.
11.使用一焦距为的薄凸透镜观察一只沿着透镜主轴爬行的蚂蚁，发现蚂蚁的成像为正立放大，且在秒间像距从改变至，则蚂蚁在这观察的秒间爬行的平均速度为何？( )
A. 以接近镜心 B. 以远离镜心 C. 以接近镜心
D. 以远离镜心 E. 以接近镜心
12.医疗用氧气钢瓶内容积为、压力为。若钢瓶内气体可视为理想气体且气体从钢瓶排出时温度的降低可以忽略，则在的环境下，将钢瓶内的氧气以每分钟的流量供给病患使用，最多可提供给病患使用的时间约为下列何者？取为( )
A. 分钟 B. 分钟 C. 分钟
D. 分钟 E. 分钟
二、多选题：本大题共6小题，共30分。
13.下列有关射线与量子现象的叙述，哪些正确？( )
A. 普朗克分析黑体辐射现象提出光量子论
B. 玻尔假设角动量的量子化，提出氢原子模型，成功解释氢原子光谱
C. 依照量子力学解释，原子内之电子是以机率分布出现，没有玻尔原子模型中固定的轨道
D. 汤姆孙阴极射线管实验验证了射线的存在
E. 射线具有很强的穿透力，可以轻易穿透人体内的骨头和软组织
14.下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？( )
A. 狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加
B. 若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小
C. 照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加
D. 如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带
E. 从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长
15.在均匀静电场中，将质量为的带电小球以水平速度抛出，发现小球在铅直方向以的等加速度向下运动为重力加速度量值，而在水平方向作等速运动。当小球在铅直方向的高度下降时，下列叙述哪些正确？
假设空气阻力可忽略( )
A. 若小球带负电，则电场的方向垂直向下 B. 若小球带正电，则电场的方向垂直向下
C. 小球的重力位能减少了 D. 小球的电位能增加了
E. 小球的动能增加了
16.在新款车的碰撞安全测试中，一辆质量为的汽车，以等速度在水平地面上直线前进，和质量为的静止箱形障碍物发生一维非弹性正向碰撞，碰撞后箱形障碍物被向前弹开，汽车车头内凹但仍持续向前行进。假设空气阻力与地面摩擦力可忽略。在此碰撞过程中，速度传感器测得碰撞开始后汽车速率与时间的关系如图所示。将开始碰撞的时间记为秒，则下列叙述哪些正确？( )
A. 在秒后，汽车与障碍物分离
B. 在秒后，汽车动能减少一半
C. 在秒后，障碍物速率为
D. 在秒内，汽车平均加速度量值为
E. 在秒后，汽车与障碍物的总动能减少
17.某生想要了解为何电力公司使用高压电传输电力，因此比较两种电力传输状况：其一是交流电源经由一电阻值为的长距离导线，直接连到配电箱提供的电源给用户；另一是交流电源以较高电压传输电力，经由同一条长距离导线连接到主线圈和副线圈的圈数比为：的理想变压器，再由副线圈输出的电源给用户。
若用户正在同时使用两个并联的电器，一个是功率为的吹风机，另一个是功率为的冷气机，则下列叙述哪些正确？( )
A. 流经吹风机与流经冷气机的电流比为：
B. 流经吹风机与流经冷气机的电流比为：
C. 输入理想变压器主线圈之电功率为
D. 不用变压器与使用变压器传输电力时，消耗在导线的电功率比是：
E. 不用变压器与使用变压器传输电力时，消耗在导线的电功率比是：
18.使用感应电流大小以测量手掌张合速度的侦测器：在空心软橡胶直筒中间置圈半径为的导电圆环回路，且在直筒两端各置一磁铁，产生的均匀磁场垂直通过导电圆环平面。当右手掌心朝上、手指紧握横放的橡胶筒时，磁场方向朝右，以右手压缩橡胶筒，如图所示含条纹之箭头代表施力方向。若在间使导电圆环半径收缩为，则下列叙述哪些正确？( )
A. 导电圆环未被压缩时每圈的初始磁通量为
B. 导电圆环每圈的面积时变率为
C. 导电圆环每圈的磁通量变化率为
D. 导电圆环回路的感应电动势量值为
E. 导电圆环回路的感应电流方向与手抓握橡胶筒的四指弯曲方向相同
三、计算题：本大题共3小题，共34分。
19.风能为再生能源，可作为净零碳排的绿色能源。风力发电机简称：风机利用风力带动风机叶片旋转，将风的动能经发电机组转换成电能，其功率与单位时间内空气流向风机的气流动能成正比。
空气以速度垂直流向风机叶片，叶片旋转所形成的假想圆形平面其面积为，如图。
在时间内，密度为的空气流向风机的质量为何？以试题中所定义的参数符号表示
风机的功率与风速三次方成正比，说明其原因为何？
风机所标示的“额定功率”通常为风速时运转的功率。近五年来台湾平均每发度电的二氧化碳排放量约为。以一座额定功率为的风机来发电，若全年中有的时间风速皆为，另外的时间风速皆为，则下列叙述哪些正确？年有小时；度电多选 ______。
当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
若该风机全年以额定功率发电，则年发电量为度
该风机年实际发电量为度
在相同发电量下，该风机年实际发电比台湾近五年平均发电，约可减少的二氧化碳排放量
20.在“认识电磁波”的实验单元，实验室中备有微波发射器和微波接收器各一个、平行金属条偏振板板面可转动两片、刻度尺当作支架轨道一个，以及其他所需实验仪器。
在微波发射器与接收器中放置一与平面平行之平行金属条偏振板，其中金属条沿轴方向，实验装置如图所示。微波沿方向入射，其电场振动方向在平面上，当微波已穿过偏振板后，则穿透波的电场方向为沿______轴方向填入、或。理由为何？
写出如何使用两片偏振板来验证电磁波为横波的实验步骤。
根据实验结果，说明电磁波不是纵波而是横波的理由。
承第题，微波沿方向入射于两片板面皆与平面平行的偏振板，关于接收器测量到的微波相对强度测量值皆除以所测得之最大值与两偏振板金属条间的夹角关系，下列选项何者正确？单选 ______
21.一台具有三段变速系统的脚踏车如图，其前齿盘的齿数为齿，后齿盘组有相同转轴但齿数分别为、与齿的个齿盘。链条套在前齿盘和后齿盘上，当前齿盘转动齿，后齿轮盘也跟着转动齿；且齿盘齿数与齿盘半径成正比。
齿数为的齿盘边缘的切线速度定为、角速度定为、法线加速度向心加速度定为。若变速系统将链条套在前齿盘与齿数齿的后齿盘上，当前、后齿盘转动时，下列叙述哪些正确？多选 ______
后齿盘：
后齿盘：
后齿盘：
前齿盘与后齿盘：
前齿盘与后齿盘：
图为脚踏车驱动过程的示意图：骑士对踏板施力，经长度的踏板曲柄对前齿盘的转轴产生力矩、(ⅱ)使前齿盘转动并施力于链条上、(ⅲ)链条上的力传递至后齿盘产生力矩、后齿盘将此力矩传递至驱动轮后轮，即为脚踏车的驱动力矩驱使车轮转动。承第题，当脚踩踏板的垂直力为且车轮相对于路面为静止状态时，回答下列问题：
经由踏板曲柄对前齿盘转轴产生的力矩的量值为何？
经由踏板曲柄对脚踏车后轮产生的力矩的量值为何？需有计算过程
车轮转动对路面产生往后的摩擦力，路面也同时对车轮施加往前的反作用力，此即为驱动脚踏车往前的力。已知后轮的半径为，若以脚踩踏板施加相同垂直力于长度的踏板曲柄上如图，且车轮相对于路面为静止状态时，改变前齿盘与后齿盘之间的齿数比，使链条对后轮产生最大驱动力矩，则此时仅由所产生驱动脚踏车往前最大的力为何？需有说明或计算过程
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
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