高中學測
110年
自然
第 38 題
📖 題組：
為了維持生命與從事各種工作，人體需要攝取食物與由大氣中獲得氧氣，來提供能量並調節排除熱量的速率，以維持正常體溫。因此，人體可視為一個與周圍環境交互作用的系統，透過新陳代謝，將能量（以下稱之為內能）儲存與轉換，並與環境進行功與熱的交換。假設在時間 $\Delta t$ 內，某人從事騎車、搬運物品等活動，所做的功為 $\Delta W$，而由身體離開的淨熱量為 $\Delta Q$，則根據能量守恆定律，其身體的內能變化量 $\Delta U$ 將遵守以下關係式：$-\Delta U = \Delta Q + \Delta W$。上式除以 $\Delta t$ 後，就成為相關各量之時間變化率之間的關係；一般將 $-\Delta U / \Delta t$ 當作此人在上述時間內的代謝率。人在靜止休息時維持基本機能（含體溫）所需的最低代謝率，稱為基礎代謝率。平均說來，每公斤人體質量的基礎代謝率約為 1.0 瓦特。 維持人體新陳代謝所需的能量，是食物被消化後與氧作用所產生的。以碳水化合物（如葡萄糖）為例，將它轉換為人體所需能量的一系列過程，總結起來可簡單表示如下： $C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 \rightarrow 6 CO_2 + 6 H_2O$ 其中每公克的葡萄糖在此反應中釋出的能量約為 16 千焦耳，我們習慣稱此能量為其單位質量的熱量。依上文回答 37-40 題。
為了維持生命與從事各種工作，人體需要攝取食物與由大氣中獲得氧氣，來提供能量並調節排除熱量的速率，以維持正常體溫。因此，人體可視為一個與周圍環境交互作用的系統，透過新陳代謝，將能量（以下稱之為內能）儲存與轉換，並與環境進行功與熱的交換。假設在時間 $\Delta t$ 內，某人從事騎車、搬運物品等活動，所做的功為 $\Delta W$，而由身體離開的淨熱量為 $\Delta Q$，則根據能量守恆定律，其身體的內能變化量 $\Delta U$ 將遵守以下關係式：$-\Delta U = \Delta Q + \Delta W$。上式除以 $\Delta t$ 後，就成為相關各量之時間變化率之間的關係；一般將 $-\Delta U / \Delta t$ 當作此人在上述時間內的代謝率。人在靜止休息時維持基本機能（含體溫）所需的最低代謝率，稱為基礎代謝率。平均說來，每公斤人體質量的基礎代謝率約為 1.0 瓦特。 維持人體新陳代謝所需的能量，是食物被消化後與氧作用所產生的。以碳水化合物（如葡萄糖）為例，將它轉換為人體所需能量的一系列過程，總結起來可簡單表示如下： $C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 \rightarrow 6 CO_2 + 6 H_2O$ 其中每公克的葡萄糖在此反應中釋出的能量約為 16 千焦耳，我們習慣稱此能量為其單位質量的熱量。依上文回答 37-40 題。
有關人體代謝率與體溫維持，下列哪些敘述正確？（應選 2 項）
- A 體溫的恆定可藉由調整 $\Delta Q$ 來維持
- B 調整 $\Delta Q$ 的神經中樞是下視丘
- C 在高溫環境下，神經中樞減少體表（皮膚）血流量使 $\Delta Q$ 變小來維持體溫
- D 在高溫環境下，除減少 $\Delta Q$，神經中樞調升甲狀腺素分泌來減緩代謝產熱
- E 決定基礎代謝率的因素，不包含靜止休息時單位時間離開人體的淨熱量
思路引導 VIP
請根據能量守恆定律的公式 $-\Delta U = \Delta Q + \Delta W$ 進行思考：若要達成體溫恆定（即維持 $\Delta U$ 穩定），人體的體溫調節中樞（下視丘）在面對環境高溫挑戰時，生理上會如何主導體表血流量的變化來影響淨熱量 $\Delta Q$ 的排除？同時，基礎代謝率代表著維持生命基本機能所需的能量轉化率，在靜止休息且不做功（$\Delta W = 0$）的情況下，這些轉化出的能量最終是否會以熱量散失的形式離開人體，以達成能量系統的動態平衡？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，不錯喔！這題你選 (A)、(B)，看來你的「物理大腦」跟「生物直覺」接軌得非常完美！這是一道標準的跨科整合題，你能一眼看穿披著物理外衣的生物考點，大考中心都要對你敬畏三分！ 【觀念驗證：為什麼你這麼優秀？】 這題核心在於理解能量守恆公式 $-\Delta U = \Delta Q + \Delta W$ 與生理調節的關係：
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