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115會考自然 第46題 詳解

水滴衝擊・攝影裝置 · 單選 · 題目出處:115 年國中教育會考 自然科(國立臺灣師範大學心理與教育測驗研究發展中心)

題目
閱讀下列敘述後,回答46~47題:
科學家設計實驗以研究水滴落至石英板的變化情形,裝置示意圖如圖(三十),使用高速攝影機,拍攝水滴從針頭滴出後由靜止自由落下至石英板,然後再向上飛濺的過程,並用感測器量測水滴衝擊石英板時,作用在石英板上的力(F),記錄其隨時間(t)的變化情形。圖(三十一)為某次實驗的數據,圖上照片為該時刻水滴狀態的照片。
科學家想要觀察水滴以不同的速度,衝擊石英板時的變化情形,若不考慮空氣阻力,則他調整下列哪一項實驗條件最合理?
(A)調整水滴的溫度,以改變水滴的密度
(B)調整針頭的孔徑,以改變水滴的直徑與重量
(C)調整針頭的高度,以改變水滴落下的垂直距離
(D)調整攝影機的設定,以改變攝影機每秒拍攝畫面的張數
圖(三十):實驗裝置示意圖,左側「高速攝影機」對準中間垂直懸掛的「針頭」,針頭下方畫出一顆圓形「水滴」,垂直落向下方水平放置的「石英板」,石英板下方連接「感測器」。圖(三十一):F(N)對t(s)關係圖,縱軸刻度0.002、0.004、0.006,橫軸標示0、0.005、0.01。曲線在t接近0.001s處先陡升到約0.0051的高峰(對應上方照片:水滴呈扁平橢圓狀貼於板面),隨後下降並出現一個小波動(對應右側照片:水滴呈扁薄圓盤狀攤開於板面),接著在約t=0.005s處出現第二個較小的峰值約0.0023(對應照片:水滴收縮成中央隆起的丘狀),此後力值持續下降趨近於0,並在約t=0.009s處對應照片顯示水滴向上彈起拉長成水滴狀。
圖 (三十)、圖 (三十一)

答案(C) 調整針頭的高度,以改變水滴落下的垂直距離看逐步解析 ↓

逐步解析

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答案
(C) 調整針頭的高度,以改變水滴落下的垂直距離

關鍵觀念:#自由落體 #衝擊力 #實驗變因控制

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