ast_essay
114年
物理
第 21 題
📖 題組：
圖 8 為等電位線與電場實驗裝置圖，包含電場形成裝置：由碳板、金屬電極、導線與直流電源等連接而成，以及測量工具：金屬探針 P1、P2 與儀表 M。兩金屬電極的大小可不計，兩金屬電極與碳板的接觸點分別位於 X 軸上的 A、B 兩點，其與坐標原點 O 的距離為 $a$。某生使用圖 8 的實驗裝置來測量碳板上任兩點間是否有電位差，畫出等電位線，並畫出電力線，如圖 9 所示。
圖 8 為等電位線與電場實驗裝置圖，包含電場形成裝置：由碳板、金屬電極、導線與直流電源等連接而成，以及測量工具：金屬探針 P1、P2 與儀表 M。兩金屬電極的大小可不計，兩金屬電極與碳板的接觸點分別位於 X 軸上的 A、B 兩點，其與坐標原點 O 的距離為 $a$。某生使用圖 8 的實驗裝置來測量碳板上任兩點間是否有電位差，畫出等電位線，並畫出電力線，如圖 9 所示。
（a）就兩支金屬探針的安排、選取實驗儀表 M 的名稱及該儀表 M 的讀值，說明如何得到一條等電位線。（3 分）
| 兩支金屬探針的安排（需註明 P1 或 P2） | 選取實驗儀表 M 的名稱 | 前項儀表 M 的讀值（包含數值與單位） |
|---|---|---|
| | | |
（b）圖9中有實線與虛線兩組曲線，哪一組是等電位線？並說明判斷理由。（2分）
| 哪一組是等電位線？（擇一打勾） | 說明判斷理由 |
|---|---|
| □ 實線
□ 虛線 | |
| 兩支金屬探針的安排（需註明 P1 或 P2） | 選取實驗儀表 M 的名稱 | 前項儀表 M 的讀值（包含數值與單位） |
|---|---|---|
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（b）圖9中有實線與虛線兩組曲線，哪一組是等電位線？並說明判斷理由。（2分）
| 哪一組是等電位線？（擇一打勾） | 說明判斷理由 |
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| □ 實線
□ 虛線 | |
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗等電位線實驗的實際操作方法與圖形判讀。(a) 要求寫出探針安排、儀表選擇與讀數，關鍵是理解尋找等電位線的原理為「兩點電位差為零」，因此可用檢流計尋找電流為零的點，或用伏特計尋找電壓差為零的點。(b) 考查電力線與等電位線的幾何特徵，電力線起始於正極、終止於負極（虛線特性），且在各點與等電位線互相垂直，由此可判斷實線即為等電位線。
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AI 詳解
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(a) 方法一：
- 兩支金屬探針的安排：P1 探針接觸碳板的某點(不可為 A 點、B 點)，另一探針 P2 在該點附近作接觸並找到電流為零的點，之後緩慢移動一探針到其他鄰近位置以找到電流維持零的點。重複相同步驟，直到累積足夠等電位點形成等電位線。
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