110-學測試辦-自然-題組-58-60
幾位同學在玩磁鐵時,發覺兩磁鐵靠近時磁力特強,遠離之後就幾乎不會互相影響,於是想要探究兩磁鐵間的作用力 FF 與彼此距離 dd 的關係。因為市售的秤或天平都會和磁鐵作用,於是他們利用開口保特瓶和塑膠直尺,設計製作一個天平,如圖15所示,以 O\ce{O} 為轉軸(支點),右瓶外的底部為黏貼的磁鐵 M1M_1,起初無其他磁鐵靠近時,左瓶需裝一些細砂,以達左右等高水平。
圖16右瓶的下方另有一磁鐵 M2M_2,用多層紙片可以調整與 M1M_1 的距離 dd。探究過程中,逐次增添右瓶中的水量 VV,以紙片數量調整 M1M_1M2M_2 之間的距離 dd,使天平恢復水平,重複數次實驗後,將實驗數據記錄於表9。 image.pngimage.png 類似於圖16天平的右臂常稱為探測懸臂,廣泛應用於各種探究,圖17為 20112011 年我國高中生參加國際科展獲獎的探測懸臂系統,用以探究魚卵的生物力學特性,其中 O\ce{O} 為轉軸(支點)。固定在探測懸臂上的反射鏡可將雷射光投射於遠處屏幕,藉此放大探測棒傳感源自樣品(Y\ce{Y})的微小形變或振動。探測懸臂左端下掛一個磁鐵,其外圍有線圈(X\ce{X}),可在線圈上通以電流對磁鐵施力,或測量線圈上產生的應電流,以觀測磁鐵的運動,進而得知探測棒對樣品(Y\ce{Y})施力或量測樣品的振動。
下列何者等同於磁力的國際標準單位?
圖17中的探測棒因為受到樣品(Y\ce{Y})微小振動的影響,也產生了上下的微小振動。以 O\ce{O} 為轉軸(支點),若探測懸臂以及反射鏡振動的角度為 θ\theta 時,則反射光所對應的振動角度 α\alpha 為下列何者?
(a)利用表9的數據在答題卷上相應的方格區作 VdV-d 曲線。\
(b)某同學將野外採集的岩石放入圖16右側保特瓶中(此時為無水狀態),測得平衡時的 dd 值為 41.0041.00 公分。利用(a)小題所得的 VdV-d 曲線,推估該岩石的質量。(4分)
(g)
統計數據
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