114-學測-自然
有關有絲分裂和減數分裂的敘述,下列何者正確?
圖1為一個封閉生態系統之示意圖,由甲及乙兩個子系統構成。圖中的子系統之一表示植物供給人食物、氧氣及淨水,另一個子系統表示人供給植物二氧化碳及代謝水,並消耗食物,因而達成此系統之平衡。有關此系統圖所表達之資訊,下列哪些正確?(應選2項) 圖1 封閉生態系統
有關葉片表皮組織的標本製作及觀察實驗,下列何者正確?
有關孟德爾遺傳法則分離律的敘述,下列哪些正確?(應選3項)
對於病毒的遺傳物質,下列敘述哪些正確?(應選3項)
若將某開花多肉植株的若干大葉片置於土面上。一段時日後,發現其邊緣長出具小葉片的小苗。下列敘述哪些正確?(應選2項)
題組 7-8 (4分)
2017年古生物學家利用已有的恐龍化石,配合相關分類群的資料,重新建立恐龍分類群間的演化關係如圖2,並建議以此重建圖決定恐龍的歸類範圍。 圖2:演化關係
早期學者認為:「現生的麻雀和已滅絕的三角龍有一個最近的共同祖先;而此祖先所有的後代歸類為恐龍」。依圖2,早期學者認為的恐龍應該從哪一個共同祖先開始算起?
若依據圖2的演化關係,艾雷拉龍、祿豐龍和梁龍也屬於恐龍類群,則下列演化分支圖哪些正確?(應選3項)
卡里科女科學家、安布羅斯及魯夫昆三位學者,均因以研究RNA而獲頒諾貝爾醫學獎,後二者發現某特定21~23個核苷酸長的microRNA,會與某些RNA配對結合,促其被降解而不表現。此舉得以正確地控制基因的功能,達成細胞的正常分化,並發育成個別的組織及器官。另外研究發現:有一個名為let−7的microRNA基因在動物界中相當保守(變化相對少),顯示此類RNA在動物體中的基本性及重要性。依此短文,下列敘述哪些正確?(應選3項)
國際天文聯合會(IAU)於西元2006年討論行星的定義,最後決定太陽系內的天體,除了太陽以外,另外區分為行星、矮行星及小天體等。下列哪些天體屬於矮行星?(應選3項)
宇宙天體發出各式訊號。下列哪些訊號屬於電磁波?(應選3項)
當月球運行到地球與太陽之間且恰好排列成一直線,才會發生日食現象。有關日食,下列敘述何者正確?
冬、夏溫差會影響冰原的面積,進而影響地球平均反照率,造成氣候改變。陸地面積、與太陽的距離、以及黃赤交角的大小都可能影響冬、夏溫差。如果地表海陸分布的情況與現今相同,地球自轉及公轉在下列何種情形下,會在南半球或北半球出現最大的冬、夏溫差?
某學校附近有斷層通過(圖3中,黑粗線所示),且10年前學校附近曾發生大地震,根據當時報導,此地震的震央位置如圖中星號所示。放置於學校地科教室的地震儀的波形顯示所在的區域向遠離斷層的方向運動。根據以上資料,下列敘述哪些正確?(應選2項) 圖3:斷層、學校及震央位置
下圖4為近百年來全球前五大規模的地震分布圖,皆屬於同一類型的板塊邊界。圖中白色線段標示板塊邊界,白色箭頭為指示板塊運動方向和大小的向量,箭頭線段越長代表運動速率越大。從震央分布和其相鄰近兩個板塊間互相作用的運動方向判斷,這五個地震同屬於下列哪種類型的板塊邊界/構造區域? 圖4:全球前五大規模地震分布
岩石有不同的成因與特徵,有關三大岩類,以及與板塊邊界關係的敘述,下列哪些正確?(應選2項)
對於海水鹽度的描述,以下的敘述何者不正確?
一般以等級描述星球亮度,視星等數字小代表亮度強。根據長期記錄,發現木星的亮度在−3(負3)星等及−2(負2)星等之間變化。已知木星半徑約是地球11倍,距離太陽約為日地距離的5倍,而土星半徑約為地球9倍,距離太陽約為日地距離的10倍,反照率則與木星類似。在地面觀測土星時,其最大亮度之星等X,下列何者正確?
國際太空站(簡稱ISS)主要用於進行微重力環境下的各種實驗,其繞行地球的週期為90分鐘,而任何質量的同步衛星,其繞行地球的週期和地球自轉的週期相同。已知沿圓形軌道繞行地球的物體,其動能T與重力位能U的關係為2T = −U。若ISS與某同步衛星的軌道皆近似圓形,則ISS與該同步衛星比較時,下列敘述哪些正確?(應選2項)
題組 20-21 (4分)
比特幣是一種虛擬貨幣,運作時需消耗大量的電能。全球每年因比特幣運作所消耗的電能估計約達1.2 × 10¹¹度(約4.3 × 10¹⁷ J)。依據以上資料,回答下列問題。
已知冰的融化熱為80 kcal/kg且1 kcal約為4 kJ。全球比特幣一年運作所消耗的電能若完全轉換為熱能,約可融化多少公斤0℃的冰山?
烏山頭水庫有效蓄水量約為8.0 × 10⁷ m³,玉山高度約4000 m。若將全球比特幣運作一年所消耗的電能完全轉換為力學能,且忽略水庫深度的影響,則約可將多少座烏山頭水庫的有效蓄水量從海平面抬升至玉山山頂?(水的密度為1000 kg/m³、重力加速度為10 m/s²)
題組 22-23 (4分)
搭載火星探測器的太空船,加速脫離地球引力後,以等速飛行一段距離,然後減速準備登陸火星,過程中太空船持續遠離地球,歷經約200天的飛行抵達火星。從火星以電磁波傳訊到地球,約需10分鐘才能收到訊號。太空船飛行過程持續向地球傳送電磁波,用以監測飛行速度。依據以上資料,回答下列問題。
假設太空船飛行的距離與從火星傳訊到地球的距離大致相同,則該太空船的平均飛行速率約為多少?(真空中的光速約為3 × 10⁸ m/s)
太空船停在地球表面上所發出的電磁波由地球監控站測得的頻率為f₀。若太空船飛行過程,從地球監控站所測得的電磁波頻率為f,則下列過程的頻率關係,哪些正確?(應選2項)
下列關於原子能階的敘述,何者錯誤?
科學家進行電子雙狹縫實驗,成功觀測到電子經過雙狹縫後產生干涉分布,其圖樣與光通過雙狹縫後的干涉圖樣類似,證明了粒子也具有波動性。下列何者最可能為科學家觀察到大量電子經過雙狹縫後的干涉分布?
有關物質間的基本交互作用的敘述,下列何者正確?
如圖5所示,目前許多手機可以進行無線充電。充電時,手機和充電器上各自的線圈系統對齊靠近、靜止置放,而充電器上的線圈電流會隨時間快速變化。在充電的過程中,下列敘述何者正確? 圖5:手機無線充電
題組 28-29 (4分)
化合物甲與乙是啤酒苦味最主要的來源,其結構如圖6所示。在異辛烷溶液中,這兩個分子都會吸收波長275 nm的紫外光,且吸光度與濃度成正比。化合物甲與乙皆為弱酸,在水中可部分解離成H⁺與它們各自的酸根。 圖6:化合物甲與乙的結構 「國際苦度單位」是啤酒釀製過程的一項重要指標,大部分啤酒的苦度介於10到100之間,其簡易測量方法如下: 步驟一、取5.0 mL的啤酒樣品,加入12.5 mL的異辛烷和0.5 mL的酸。 步驟二、充分搖晃混合,待液體分層後,測量異辛烷層在275 nm的吸光度。 步驟三、此吸光度乘以50即為該啤酒樣品的「苦度」。 淑芬同學對某品牌的啤酒進行了四次的苦度測量,每次的實驗條件如表1所示。
實驗啤酒(mL)酸的種類酸的量(mL)異辛烷(mL)苦度
一5.0鹽酸12 M HCl(aq)0.512.526.5
二5.0硫酸6 M H₂SO₄(aq)0.512.528.7
三5.0醋酸1 M CH₃COOH(aq)0.512.58.8
四5.0鹽酸12 M HCl(aq)0.525.0?
下列相關的敘述,哪些正確?(應選2項)
下列關於實驗的敘述,哪些正確?(應選2項)
關於物質純化與分離的敘述,下列哪些正確?(應選2項)
乙酸和乙醇在硫酸催化下,可進行酯化反應如式1,假設乙酸與乙醇皆反應完全無殘留,蒸餾後可製得乙酸乙酯。氯化氫和氫氧化鈉的水溶液可進行反應如式2,與酯化反應類似,可產生一分子的水。 式1:CH₃COOH(aq) + C₂H₅OH(l) → CH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l)(硫酸催化、加熱) 式2:HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)(室溫) 比較這二類反應,試問下列敘述,哪些正確?(應選3項)
萊克多巴胺俗稱「瘦肉精」,可作為動物飼料添加物,用以幫助肌肉生長,減少體脂肪。將「瘦肉精」樣品進行元素分析,發現含有重量百分比71.75%的碳、7.65%的氫、4.65%的氮與15.95%的氧,試問其分子式為何?(原子量:H=1.0,C=12.0,N=14.0,O=16.0)
關於聚合物的敘述,下列哪些正確?(應選2項)
圖7是三種氣體於不同溫度下在水中的溶解度。此外,小華上網查了CO₂於0℃、20℃、40℃與60℃在水中的溶解度,分別是0.334、0.169、0.097、0.058(單位:g/100g水)。下列相關的敘述,何者正確? 圖7:氣體在水中的溶解度 (甲)在0℃時,氣體在水中的溶解度大小順序為NH₃ < HCl < SO₂。 (乙)在0~60℃之間,溫度升高時,氣體在水中的溶解度降低。 (丙)將4℃含CO₂氣泡飲料喝入體內時,會產生打嗝現象,主要是受到溫度變化的影響。
題組 35-36 (4分)
氧化亞銅為一種半導體材料,其奈米粒子會懸浮在水中,表面可以吸收光能,將二氧化碳轉化成甲醇(CH₃OH)與氧氣,但氧化亞銅奈米粒子並不會被消耗。持續通入二氧化碳於含氧化亞銅的水溶液中使反應進行,發現光照期間,可觀察到氧氣生成;若將光源關閉,則沒有氧氣生成。
關於實驗結果與推論的敘述,下列哪些正確?(應選3項)
經過更仔細的實驗觀察,發現另有少量為氫氣的副產物生成,可能是在光照下,水亦可被分解為氫氣與氧氣,反應式為:2H₂O → 2H₂ + O₂。若某次實驗結果的氣體產物為氧氣1.40莫耳與氫氣0.40莫耳。試問該次實驗生成多少莫耳的甲醇?
題組 37-39 (8分)
虱目魚原為海生魚類,但可被漁民養殖在鹹水池或淡水池裡,而且淡水養殖的生產效率高於鹹水養殖。虱目魚不耐低溫,發生寒害時,鹹水池的虱目魚死亡率遠低於淡水池的。學者研究發現,鹹水魚耐寒的特性可能與調鈣蛋白(Regucalcin, RGN)有關。 RGN能與鈣離子結合,藉著鈣離子所調控的基因表現網絡,影響生物體對低溫的調適能力。為此,研究者先檢測虱目魚不同器官的組織,測得RGN基因所表現的mRNA量(RGN mRNA)。此量值相對於管家基因(即經常性表現維持細胞存活之一般基因)的數值如圖8甲所示。同時,也測得長期養殖在鹹水池和淡水池虱目魚的RGN mRNA數量差異,如圖8乙所示。 圖8甲與乙:RGN mRNA表現量
根據圖8甲及圖8乙的資訊,下列哪些正確?(應選3項)
為了試驗虱目魚對抗低溫之調適能力,研究者分別將畜養於28℃淡水池和鹹水池的魚移置18℃,並逐時測量RGN mRNA的量,再以各自0時數值為基準值進行校正,得資料如表2所示。 表2
養殖池別/時間(小時)0612244896168
甲1.01.31.41.82.53.23.3
乙1.03.03.52.51.30.90.8
(a)圖9甲為表2養殖池甲之虱目魚移到18℃環境下,其RGN mRNA生成量隨時間的變化情形。試參考圖9甲的繪圖方式,於圖9乙中補足表2養殖池乙之虱目魚RGN mRNA之變化趨勢。(1分) 圖9甲 (b)從圖8及圖9甲綜合判斷圖9甲應該是來自哪種養殖池?(擇一打勾,1分)並說明判斷理由。(2分) 判斷理由:
RGN基因在脊椎動物中相當保守,其功能為調控細胞內的鈣離子。此基因也被發現和生物體之老化相關,RGN蛋白又稱衰老標記蛋白-30(SMP30),其含量隨年齡增加而減少。下列敘述哪些正確?(應選3項)
題組 40-43 (12分)
海洋表面顏色(水色)的觀測,在海洋生態系的生物地球化學現象研究上極為關鍵。生態系的基礎生產力是指初級生產者所生產的有機物質。植物性浮游生物能夠吸收二氧化碳進行光合作用,是海洋生態系主要的生產者,其數量多寡影響該海域各級消費者之生物量。 通常表層營養鹽豐富的海域,有利於生產者行光合作用及繁殖,可增加基礎生產力。植物性的生產者之體內含有葉綠素會使水色從偏藍色轉向偏綠。因此,利用衛星遙測水色之變化,即可以推估當地海域的基礎生產力,進一步估計該海域之資源量。 然而,海水中葉綠素的濃度會受到海洋或大氣環境的影響而有很大的變化,圖10顯示某聖嬰年及某反聖嬰年十二月時(圖10甲與圖10乙並未直接對應何者為聖嬰年或反聖嬰年),由太平洋水色影像轉換的葉綠素濃度灰階圖,它能夠明顯反映海表面植物性浮游生物的多寡。圖中灰階越接近黑色(灰階值越小)代表葉綠素濃度越高,反之灰階越接近白色(灰階值越大)代表葉綠素濃度越低。 圖10:太平洋葉綠素濃度灰階圖
(a)圖10甲為 (聖嬰、反聖嬰)年之水色影像圖。(1分) (b)圖10甲中,美國本土西岸近海有很 (高、低)的葉綠素濃度。(1分) (c)圖10甲與圖10乙可知,不論在聖嬰年或反聖嬰年,美國本土西岸近海的葉綠素濃度主要受到何種海水運動的影響?(2分)
關於圖10甲與圖10乙,以下描述哪些正確?(應選3項)
某海洋生態系中,矽藻是磷蝦的食物,而磷蝦為鯨魚的食物。矽藻的生長需要鯨魚排泄物中的鐵離子。依此敘述,若此海域鯨魚瀕臨局部滅絕,經長時間觀察可能會發現哪些現象?(應選2項)
海水中葉綠素的濃度會受到海洋或大氣環境的影響而有很大的變化。依文本及上題題幹之資訊,以直線連接影響海水葉綠素濃度(水色)的因子。(4分) 線上作答:請為各因子選擇對應的結果。 表層營養鹽 二氧化碳 磷蝦(消費者生物量) 鯨魚排泄物(鐵離子)
題組 44-46 (8分)
阿明10月底在花東山區野外調查時,手機沒有訊號,所幸身上有乾濕球溫度計、氣壓計與收音機。此時他從收音機的新聞播報得知中央氣象署已針對康芮颱風發布了颱風警報:「強烈颱風康芮30日11時中心位置在鵝鑾鼻東南方約470公里的海面上,中心氣壓915百帕,近中心最大風速每秒53公尺,達16級風,7級風暴風半徑320公里,10級風暴風半徑120公里,以每小時19公里速度向西北進行」,圖11為康芮颱風的路徑預報圖。根據以上資訊回答44至46題。 圖11:康芮颱風路徑預報圖
為了估計自己所在高度,阿明先從收音機獲得山下的基本氣象資料(氣溫、氣壓、濕球溫度、相對濕度等),再利用山下與所在位置所量到之資料的差異推估高度,在地球大氣的分布為正常情況下,下列哪些方法不可行?(應選2項)
若颱風移動方向與移速變化不大,中心將在31日15時通過阿明所在地區,阿明從31日03時到01日03時連續觀測氣壓,並將其隨時間之變化畫圖記錄,各圖的橫軸是時間往右增加,三角形代表31日15時,下列何者最可能是氣壓隨時間變化的曲線?
(a)康芮颱風過去路徑幾近直接朝向臺灣而來,試問形成這種路徑主要受到什麼天氣系統影響?(1分) (b)若康芮颱風以東南往西北的方向通過蘭嶼上空,試問颱風中心通過蘭嶼前後三小時左右,當地主要風向最可能的變化為何?(2分) 風轉 風 (c)假使此時南海大約同一個緯度上還有另一強度相當的颱風,此兩颱風彼此會互相影響,產生藤原效應。藤原效應是兩個颱風相互靠近牽制的現象,會使兩個颱風移動路徑受到影響,通常使兩颱風以共同質量中心作逆鐘向互繞運動,增加路徑預報之難度。若康芮颱風和此位在南海的颱風產生藤原效應,中央氣象署將會對康芮颱風的移動路徑往哪一個方向做修正?(1分) 方
題組 47-49 (8分)
2024年諾貝爾物理獎主題是仿效腦部神經網路,藉由變化數據節點之間連通的強弱,奠定人工智慧(AI)的基礎。圖12為探究神經細胞之間的連通機制,是1963年諾貝爾生理學或醫學獎主題的示意圖。通過神經細胞膜傳訊的機制放大圖如圖13。 電路模型如圖14,模型中CmC_m代表細胞膜的內、外表面,以及其間的不導電物質。RNaR_{\mathrm{Na}}與RKR_{\mathrm{K}}為可變電阻,可以改變神經細胞之間連通的強弱,以處理資訊。其中ENaE_{\mathrm{Na}}、EKE_{\mathrm{K}}與ELE_{\mathrm{L}}分別為離子Na+\mathrm{Na}^+、K+\mathrm{K}^+與其他離子的平衡電壓,相當於等效電池,可以推送或聚集對應的離子,維持細胞內外離子濃度差異。 圖12、圖13、圖14 已知平衡電壓為E=−αTelog⁡n內n外E=-\frac{\alpha T}{e}\log\frac{n_{\text{內}}}{n_{\text{外}}}其中n內n_{\text{內}}與n外n_{\text{外}}分別為細胞內部與外部的離子濃度,α>0\alpha>0為轉換常數,TT為絕對溫度,ee為基本電量。依據以上資料回答下列問題。
下列選項的單位,哪些與能量相同?(應選2項)
假設n內與n外維持恆定,則在攝氏27度時的平衡電壓量值約是在攝氏17度時的多少倍?
圖15為科學家探究細胞膜Na+\mathrm{Na}^+通道在導通狀況下的簡化直流電路,電壓VV為細胞內外的電位差,INaI_{\mathrm{Na}}為Na+\mathrm{Na}^+電流。假設Na+\mathrm{Na}^+通道的INa−VI_{\mathrm{Na}}-V特性為線性,且ENaE_{\mathrm{Na}}為定值。圖16為實驗分析結果的數據與趨勢線,縱軸為電流INaI_{\mathrm{Na}},橫軸為電壓VV。若已知V=ENa+INaRNaV=E_{\mathrm{Na}}+I_{\mathrm{Na}}R_{\mathrm{Na}},試分析並計算鈉離子通道的(a)平衡電壓ENaE_{\mathrm{Na}},(b)電阻值RNaR_{\mathrm{Na}}。(4分) 圖15與圖16 (a)平衡電壓(含單位與計算過程): (b)電阻值(含單位與計算過程):
題組 50-54 (12分)
奈米級的二氧化鈦(TiO₂)為一種光觸媒材料,當此光觸媒照光之後,可將周遭環境中的汙染物質分解,達到去汙與除臭的效果。而其原理主要是二氧化鈦光觸媒照光後,電子會從價帶躍遷到導電帶,使得二氧化鈦表面生成氫氧自由基(•OH)與超氧離子(O₂⁻),此兩者的活性很大可以將有機物分解成二氧化碳和水,達到淨化效果。 此外,二氧化鈦光觸媒亦可在光的照射下催化水裂解產生氫氣和氧氣,為綠色能源與永續發展的重要觸媒。由於二氧化鈦光觸媒的導電帶與價帶的能階差(亦稱為能隙)大約為3.20 eV,故所照的光源中光子能量必須高於此能量才能啟動催化反應,為了提升其催化活性與效率,許多研究利用不同的金屬摻雜來改善材料特性。 某研究團隊發現於二氧化鈦奈米材料中摻雜少量的鋅離子(Zn-TiO₂)後,會改變能隙,並提升催化水裂解的效率。根據上述資訊及所學,回答下列問題。
下列與上文相關的敘述,哪些正確?(應選2項)
(a)欲啟動未摻雜二氧化鈦光觸媒的催化反應,可允許之最長波長約為多少nm?(h=6.63×10−34 J⋅sh=6.63\times10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}、1 eV=1.6×10−19 J1\text{ eV}=1.6\times10^{-19}\text{ J}、真空光速=3.0×108 m/s=3.0\times10^8\text{ m/s})(2分) 請列出計算過程: (b)摻雜少量的鋅離子於二氧化鈦(Zn\mathrm{Zn}-TiO2\mathrm{TiO}_2)後,恰可以使用波長400 nm的光激發催化。試在答題卷作答區中填入摻雜鋅離子後的奈米級二氧化鈦能隙變化,並說明理由。(2分) 未摻雜二氧化鈦能隙:3.2 eV。 摻雜後能隙: 3.2 eV(空格填入>、<或=) 說明理由:
有關二氧化鈦光觸媒與水裂解反應的相關敘述,下列哪些正確?(應選2項)
圖17顯示不同照光時間下,每克觸媒催化所產生的氫氣毫莫耳數(mmol/g),若使用1.0克的觸媒進行催化反應,照光6小時條件下,則Zn\mathrm{Zn}-TiO2\mathrm{TiO}_2的氫氣生成量為TiO2\mathrm{TiO}_2的幾倍?(2分) 圖17 倍
二氧化鈦光觸媒可用不同的方法製備,其中之一是將四氯化鈦與水反應產生二氧化鈦,此反應亦會同時生成氯化氫。試寫出此化學反應式(係數以最簡整數表示)。(2分)
題組 55-57 (8分)
烷類在充足的氧氣下,可進行燃燒反應,產生二氧化碳,並釋出熱量,可作為燃料使用。市售的液化天然氣是以甲烷為成分,液化石油氣則是丙烷與丁烷的混合物。表3為幾種烷類的分子式、分子量及莫耳燃燒熱。1莫耳碳氫化合物完全燃燒生成二氧化碳和水時,所釋出的熱量稱為莫耳燃燒熱。
化合物分子式分子量莫耳燃燒熱(千焦耳/莫耳)
甲烷CH₄16890
乙烷C₂H₆301560
丁烷C₄H₁₀582874
戊烷C₅H₁₂723509
辛烷C₈H₁₈1145460
根據表3資料,下列敘述何者正確?
(a)根據表3,試推測丙烷的分子式為何?並計算其分子量為何?(2分) 分子式: 分子量及計算過程: (b)假設莫耳燃燒熱與烷類碳數大致呈線性關係,試列式推算丙烷的莫耳燃燒熱的數值為何?(單位:千焦耳/莫耳)(2分)
關於液化天然氣與液化石油氣完全燃燒的敘述,下列哪些正確?(不考慮市售液化天然氣與液化石油氣含有的其他雜質)(應選2項)