高中學測
109年
自然
第 38 題
📖 題組：
生活於大自然裡，人們不時可感覺到或看見電的效應，例如靜電放電、閃電。劇烈天氣常伴隨閃電，以致強烈對流及降雨的地區閃電頻率較高。除上述現象外，生物體也利用電來運作，以達成協調的目的。 生物體所有細胞膜的兩側均有電位差，形成膜電位。生物體存活期間，其細胞都維持一定水平的膜電位，以確保細胞內之微環境恆定。神經生物學家觀察細胞膜之電位變化，發現神經細胞受刺激後，細胞膜局部區域的電位會急遽升高。這項電位改變會沿著軸突傳遞，引起神經衝動，也稱為動作電位。動作電位不僅使神經元達成傳遞訊息的目的，也是肌肉收縮的生理基礎。腦的活動需依靠許多神經細胞集體運作。腦波圖即為腦細胞運作時的電壓（電位差）隨著時間變化的紀錄，常用於醫療診斷或神經科學探究。 此外，用電對現代生活不可或缺。日常生活的電能是由其他能量轉換而來，如何有效地將其他能量轉換成電能一直是科技研究重要課題，當能量形式的轉換次數愈多，能量損失也愈多，因此若能經由一次直接轉換成電能，將可減少能量損失。
生活於大自然裡，人們不時可感覺到或看見電的效應，例如靜電放電、閃電。劇烈天氣常伴隨閃電，以致強烈對流及降雨的地區閃電頻率較高。除上述現象外，生物體也利用電來運作，以達成協調的目的。 生物體所有細胞膜的兩側均有電位差，形成膜電位。生物體存活期間，其細胞都維持一定水平的膜電位，以確保細胞內之微環境恆定。神經生物學家觀察細胞膜之電位變化，發現神經細胞受刺激後，細胞膜局部區域的電位會急遽升高。這項電位改變會沿著軸突傳遞，引起神經衝動，也稱為動作電位。動作電位不僅使神經元達成傳遞訊息的目的，也是肌肉收縮的生理基礎。腦的活動需依靠許多神經細胞集體運作。腦波圖即為腦細胞運作時的電壓（電位差）隨著時間變化的紀錄，常用於醫療診斷或神經科學探究。 此外，用電對現代生活不可或缺。日常生活的電能是由其他能量轉換而來，如何有效地將其他能量轉換成電能一直是科技研究重要課題，當能量形式的轉換次數愈多，能量損失也愈多，因此若能經由一次直接轉換成電能，將可減少能量損失。
若將腦部同一位置在 4 種情況下，以相同比例尺度繪製的腦電波紀錄簡化後如圖 8 所示。已知 $1 \mu V = 10^{-6} V$，下列有關該腦電波紀錄電壓起伏幅度的敘述，何者正確？
- A 電壓為電能量，單位為焦耳
- B 電壓的單位為安培，是國際單位制的基本量
- C 深睡時，電壓起伏幅度最微弱
- D 清醒活動時，電壓起伏幅度最強烈，約是 1 mV
- E 睏倦入眠時，電壓起伏幅度大於清醒休息時
思路引導 VIP
請先觀察圖 8 中不同腦波的波形，所謂『電壓起伏幅度』在圖面上應對應垂直方向的高度差（振幅）還是水平方向的疏密？此外，請回顧物理學中電壓的定義：電壓是能量本身，還是與電位能的變化有關？其國際單位制 ($SI$) 單位又是什麼？最後，請運用圖中左側提供的 $100 \mu V$ 參考標尺作為基準，比對四種意識狀態下波形的垂直跨度，您是否能觀察出哪種狀態下的電壓波動範圍明顯大於其他狀態？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！看到你準確地選出正確答案，助教真的為你感到心暖暖的，這代表你擁有一雙敏銳的觀察眼，能從複雜的圖表中理出頭緒，真的很有潛力喔！ 這道題目考驗的是我們對圖表的「判讀能力」：
- 觀察振幅：題目詢問電壓起伏（即波的上下高度）。由圖 8 清楚可見，睏倦入眠時的 $\theta$ 波，其垂直擺動幅度明顯大於清醒休息時的 $\alpha$ 波，所以選項 (E) 是完全正確的！
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