功與能與發電

關於功的敘述，下列何者正確？

• 施力方向和位移方向垂直時，作功最大
• 施力方向和位移方向相反時，作正功
• 功的單位為焦耳（J）
• 功的大小和施力的量值無關
• 只有重力會對物體作功

Answer explanation

功的定義為施力的量值 乘以 物體沿力方向的位移，單位為焦耳（J）。1

關於動能的敘述，下列何者正確？

• 物體靜止時，動能最大
• 物體質量愈大，動能愈小
• 動能的單位為牛頓（N）
• 動能有可能為負值
• 動能和物體的速率有關

Answer explanation

動能為物體質量與其速率平方乘積的一半，單位為焦耳（J）。2

關於位能的敘述，下列何者正確？（應選 2 項）

• 位能沒有方向性
• 位能的單位為公尺（m）
• 重力位能有可能為負值

• 重力位能的值只和物體的質量有關

• 只有重力會產生位能

Answer explanation

位能是一種相對的概念，其值會隨著我們設定的零位面而改變。3

關於力學能的敘述，下列何者正確？

• 力學能的單位為瓦特（W）
• 力學能永遠保持不變
• 力學能 = 動能 + 位能
• 只有重力會影響力學能
• 力學能 = 位能 – 動能

Answer explanation

力學能是系統中動能與位能的總和，單位為焦耳（J）。4

有關理想氣體的平均動能與溫度的說明，下列敘述何者正確？

• 攝氏零度時，理想氣體的平均動能為零
• 100 K 的理想氣體比在 0 °C 時有更高的平均動能
• 理想氣體可降溫到 -300 °C 也可能發生
• 兩理想氣體，溫度較高者，必有較大的內能
• 兩理想氣體接觸時，熱由平均動能較大者傳至較小者

Answer explanation

理想氣體分子的平均動能會與絕對溫度成正比。絕對零度為理論中的最低溫度，不可能低於絕對零度。7

以華氏溫標來表示溫度，最低溫為幾度？

• 0 °F
• -459.4 °F
• -273.15 °F
• 273.15 °F
• 373.15 °F

Answer explanation

絕對零度為理論上的最低溫度，其值為 -459.4 °F。7

一單擺的擺錘由 A 點靜止釋放，經過最低點 B 再擺動到與 A 等高的 C 點而返轉，下列敘述哪些正確？（應選 2 項）

• 從 A 點至 C 點重力對擺錘所作總功為 0
• 重力位能在 A、B、C 三點都相同
• 繩子拉力對擺錘作功保持為 0
• 擺錘之力學能在過程中會改變，但前後保持不變
• 若有阻力時，A 點到 B 點減少的位能，等於 B 點到 C 點增加的位能

Answer explanation

因為 A、C 兩點高度相同，所以重力位能相同，重力對擺錘所作的總功為 0。繩子拉力始終與位移方向垂直，故不作功。89

施力將物體緩緩等速向上移動，下列敘述何者正確？

• 因為不加速，所以施力不作功
• 物體速率沒有增加，所以系統力學能不變
• 施力作正功，重力作負功，兩者相互抵消，系統力學能不變
• 物體位能增加，系統力學能也增加
• 重力作負功，動能不增加，所以系統力學能減少

Answer explanation

施力克服重力將物體等速向上移動，物體高度增加，所以位能增加，力學能也增加。9

小南觀察單擺擺動的現象，注意到單擺的擺幅會愈來愈小，試問：擺錘力學能如何變化？其成因為何？

• 力學能增加，因為受到空氣阻力作用
• 力學能減少，因為受到空氣阻力作用
• 力學能增加，因為受到重力作用
• 力學能減少，因為受到重力作用
• 力學能保持不變，因為只受到重力作用

Answer explanation

受到空氣阻力作用，單擺的力學能會逐漸減少，最後停止擺動。10

下列關於質能互換的敘述，何者正確？

• 核反應前後，質量守恆
• 核反應前後，能量守恆
• 質量不會轉換成能量
• 只有在核反應中才會發生質能互換
• 愛因斯坦提出質能互換的概念

Answer explanation

愛因斯坦於 1905 年發表的狹義相對論中提出質能互換的概念。13