1.基礎不計空氣阻力，一顆質量 1 公斤的球從 20 公尺高處由靜止自由落下（g＝10 m/s²），落地瞬間的動能為多少焦耳？
測驗重點：力學能守恆
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正確答案：(C) 200 J
力學能守恆：落地時的動能＝起始的重力位能＝mgh＝1×10×20＝200 J，故選(C)。不需先求落地速度再算動能，直接用能量轉換更快，這正是能量方法的優勢。
內容概述
功 W＝F·s·cosθ（力與位移方向的夾角），單位焦耳。動能 Ek＝½mv²，重力位能 Ug＝mgh。只有重力（保守力）作功時，力學能守恆：Ek＋Ug＝定值；有摩擦力時，損失的力學能轉為熱能，總能量仍守恆。功率 P＝W/t，單位瓦特。電荷周圍有電場，磁鐵與電流周圍有磁場。法拉第電磁感應：通過線圈的磁通量改變產生感應電動勢。馬克士威整合電磁理論，預言電磁波：變動的電場與磁場相互感應、以光速傳播，光即是電磁波。電磁波譜依波長由長至短：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、γ 射線。
學習重點
- 1功 W＝Fs cosθ：力與位移垂直時不作功（如向心力、水平行走時的重力）
- 2力學能守恆條件：僅保守力（重力、彈力）作功；擺與雲霄飛車是典型情境
- 3能量守恆是普適定律：摩擦損失的力學能轉為熱，總能量不增不減
- 4電磁感應：磁通量『變化率』愈大，感應電動勢愈大（冷次定律決定方向：抗拒變化）
- 5電磁波由變動電場與磁場相互感應而生，真空中皆以光速 c＝3×10⁸ m/s 傳播
- 6電磁波譜（波長由長到短）：無線電波→微波→紅外線→可見光→紫外線→X 射線→γ 射線
大學學科能力測驗出題趨勢：學測重點：力學能守恆的計算（單擺、滑坡、拋體）、能量形式轉換的辨識、電磁感應的定性判斷（冷次定律）、電磁波譜的排序與應用（微波爐、遙控器紅外線、X 光）。常見陷阱：速度方向與力垂直時該力不作功；頻率愈高的電磁波波長愈短、光子能量愈大。
108 課綱對應
- 課綱學習內容 PBa-Vc-2：力學能守恆與能量形式的轉換。
- 課綱學習內容 PKc-Vc-4：變動的磁場產生電場，變動的電場產生磁場，形成電磁波。
- 課綱學習表現 an-V-1：能以能量守恆的觀點分析自然現象。
進階探究・深度解析
力學能守恆的解題威力：雲霄飛車從高度 h 無初速滑下，到達底部的速率 v＝√(2gh)，與軌道形狀、路徑長短完全無關——這正是能量方法勝過牛頓定律逐步分析之處。學測常以『考慮摩擦時實測速率小於理論值』延伸考能量流向分析。
冷次定律的物理意涵是能量守恆：感應電流的方向永遠『抗拒』磁通量的變化——磁鐵靠近線圈時，線圈產生同名磁極相斥；遠離時產生異名磁極相吸。若反其道而行，磁鐵將被加速、動能與電能同時無中生有，違反能量守恆。
電磁波的生活應用光譜：無線電波用於廣播與通訊；微波用於微波爐（水分子共振）與雷達；紅外線用於遙控器與熱像儀；紫外線殺菌並使皮膚曬傷；X 射線穿透軟組織用於醫學造影；γ 射線來自核反應可用於癌症放射治療。學測素養題常給應用情境反推波段。
章節試題（4 題・附詳解）
2.中等下列哪一種情況中，該力對物體『有』作功？
測驗重點：功的判斷
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正確答案：(C) 推車前進 5 公尺時，方向與位移相同的推力
功 W＝Fs cosθ，需要力、位移、且兩者不垂直。推力與位移同方向（θ＝0），確實作功，選(C)。提力與水平位移垂直（cos90°＝0）不作功；向心力恆與速度方向垂直不作功；靜止物體位移為零，正向力不作功。
3.中等將下列電磁波依波長由長至短排列，何者正確？甲：可見光；乙：無線電波；丙：X 射線；丁：紅外線。
測驗重點：電磁波譜
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正確答案：(A) 乙→丁→甲→丙
電磁波譜依波長由長至短：無線電波→微波→紅外線→可見光→紫外線→X 射線→γ 射線。故排序為乙（無線電波）→丁（紅外線）→甲（可見光）→丙（X 射線），選(A)。記憶要訣：波長愈短、頻率愈高、光子能量愈大、穿透力與危險性通常愈強。
4.進階將條形磁鐵的 N 極朝下、快速接近水平放置的閉合線圈時，關於線圈的感應現象，下列敘述何者正確？
測驗重點：電磁感應與冷次定律
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正確答案：(B) 線圈上方形成 N 極，抗拒磁鐵接近
依冷次定律，感應電流的效應永遠抗拒磁通量的變化。N 極接近使向下磁通量增加，線圈感應出上方為 N 極的磁場與磁鐵相斥、抗拒其接近，故選(B)。若如(A)反而相吸，磁鐵將愈來愈快、能量無中生有，違反能量守恆。電磁感應不需接觸，只需磁通量變化。