113學測自然 第20題 詳解

答案(C)(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   四力總複習

   自然界有四種基本交互作用。作用範圍：重力與電磁力都可達無窮遠；強力範圍約 $10^{-15}$ 公尺（原子核尺度）、弱力約 $10^{-18}$ 公尺，兩者都遠小於原子的 $10^{-10}$ 公尺尺度。強度（在核子尺度內比較）：強力最強，其次是電磁力、弱力，重力最弱。先把這張表放在心裡，再逐選項檢查。
2. 2

   (A)(B) 錯

   (A) 錯在「僅有」二字：電磁力的作用範圍同樣可達無窮遠，並非只有重力。星系形成確實以重力為主導（因為天體整體接近電中性，電磁力大多互相抵消），但敘述前半已經錯了，整句不能選。(B) 錯：電子繞原子核運動，靠的是原子核與電子之間的庫侖靜電吸引力，屬於電磁力；同一對粒子間的重力比電磁力小了約 $10^{39}$ 倍，完全可以忽略。
3. 3

   (C) 對

   自由中子並不穩定，會發生 β 衰變：中子 → 質子＋電子＋反微中子，半衰期約十幾分鐘。這種讓一種粒子轉變成其他粒子的衰變過程由弱力主導，所以 (C) 正確。
4. 4

   (D)對(E)錯

   (D) 正確：弱力範圍約 $10^{-18}$ 公尺、強力約 $10^{-15}$ 公尺，都遠小於原子的 $10^{-10}$ 公尺尺度。(E) 錯誤：強力作用在核子之間，不分質子或中子——質子與質子、質子與中子、中子與中子之間都有強力，原子核才能靠它束縛在一起。
5. 5

   結論

   逐一檢驗後，只有中子 β 衰變由弱力主導、以及弱力與強力範圍遠小於原子尺度這兩句正確。答案選 (C)(D)。

關鍵觀念：#基本交互作用 #弱作用力 #強作用力

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