113 年分科測驗物理試題與答案

正解：原子核反應會把部分靜質量轉換為其他形式的能量，因此單獨的質量守恆不成立，力學能守恆也不適用；但封閉系統的總動量、總電荷與質能仍守恆。所以應保留丙、丁、戊，故選 D。

A：此項把質量守恆列入，卻漏掉電荷守恆與質能守恆，不符合核反應的守恆關係。

B：雖列出動量與電荷守恆，仍把不能單獨守恆的質量守恆列入，且漏掉質能守恆。

C：力學能不包含核反應中的靜質量與核能轉換，不能列為必然守恆。

E：此項保留電荷與質能守恆，卻誤列力學能守恆並漏掉動量守恆。

本題考點：質能守恆（mass-energy conservation）——核反應中要把靜質量與各形式能量合併考量，不能只檢查質量；動量守恆（momentum conservation）——系統不受外力時，反應前後總動量守恆；電荷守恆（charge conservation）——任何反應前後電荷代數和必須相同。

正解：關鍵在單色光跨越介面時頻率由光源決定而保持不變；玻璃的折射率大於空氣，光在玻璃中的速率變小，因此由 λ=v/f 可知波長變短，故選 B。

A：真空中所有光的速率同為 c，但頻率 f=c/λ；波長不同時頻率也不同。

C：肥皂泡的七彩來自薄膜上下表面反射光的光程差所造成的干涉，不是主要由折射產生。

D：彩虹由陽光進入水滴後的折射、色散與內反射形成；繞射通常在波長尺度的狹縫或障礙邊緣才明顯。

E：光的粒子性須以光子及其可觀察效應來描述，不能只把牛頓的微粒說當成現代粒子性的證實；楊氏實驗支持干涉的波動表現，並非把兩種理論直接相加。

本題考點：介質中的光速與波長（speed and wavelength in a medium）——跨介面時頻率不變，先用 v=fλ 判斷波長；薄膜干涉（thin-film interference）——看到肥皂泡或油膜的彩色條紋，判為反射光的光程差；彩虹形成（rainbow formation）——水滴中的折射、色散與內反射要成套辨認。

正解：金屬籠示範的是法拉第籠效應。導體達靜電平衡時，自由電荷重新分布，導體材料與封閉空腔內部均不應有電場；外部電力線可終止或起於感應表面電荷，且在導體表面必垂直。符合這些條件的（D）為正確選項，故選 D。

A：電力線若穿越導體材料或在導體內部延伸，代表其中仍有電場，會使自由電荷繼續移動，不能是靜電平衡。

B：導體表面若存在電力線的切向分量，自由電荷會沿表面受力移動；平衡時電場只能垂直於導體表面。

C：電力線不能在無電荷處任意中斷、交叉或形成違反電場方向定義的配置；判讀時要同時檢查表面法向與內部零電場。

E：封閉金屬殼的屏蔽重點是空腔內電場為零，不是讓外加電場原樣穿透至籠內；因此必須以導體內外的電場條件共同判斷。

本題考點：靜電平衡（electrostatic equilibrium）——導體內部電場為零，否則自由電荷會繼續移動；導體表面邊界條件（conducting-surface boundary condition）——電場在導體表面沒有切向分量，電力線須垂直表面；法拉第籠（Faraday cage）——封閉導體可屏蔽外部靜電場，使空腔內部不受外加場影響。

正解：判準是截止電壓剛好把最快的光電子煞停時，電場所做的功等於其最大動能，即 eV_s=K_max。因此 V_s 與 K_max 成正比，故選 E。

A：電子逸出前在金屬內的個別能量不是截止電壓直接量測的量；決定截止條件的是逸出後光電子的最大動能。

B：入射光強度增加主要提高單位時間逸出的電子數；在頻率不變時，並不提高單一光電子的最大動能。

C：光電流反映收集到的電子數量，會隨強度與收集條件改變；截止電壓則由最快電子是否仍能抵達決定。

D：由 eV_s=hf−φ 可見，在入射頻率固定時，功函數 φ 增大會使截止電壓減小，兩者不是正比。

本題考點：光電效應方程式（photoelectric equation）——先寫 eV_s=K_max=hf−φ，分清頻率、功函數與能量的關係；截止電壓（stopping potential）——它對應最快光電子，不對應光電流大小；光強度的作用（light intensity）——頻率足夠時主要改變電子數量，而非最大動能。

正解：判準是躍遷的終態主量子數決定光譜系列，而同一系列中能階差越小，波長越長。n=5→3 的終態是 n=3，屬帕申系；帕申系最長波長 I 對應 n=4→3，n=5→3 的能階差較大、波長次之，故為帕申系 II 處。故選 B。

A：帕申系 I 處是 n=4→3，與本題的起始軌域 n=5 不同；兩者終態同為 n=3，但 I 的波長較長。

C：巴耳末系的終態固定為 n=2，不能表示 n=5→3 的躍遷；「II」只是在各系列內的相對排序，不能跨系列直接對應。

D：巴耳末系 III 同樣終止於 n=2，且與 n=5→3 的終態不符。

E：來曼系的終態固定為 n=1，屬紫外區躍遷，與帕申系不同。

本題考點：氫原子發射光譜（hydrogen emission spectrum）——先以躍遷終態判定來曼、巴耳末或帕申系；波長與能階差（wavelength–energy relation）——同一系列內，能階差較小者的光子能量較低、波長較長。

正解：關鍵在螺線管中央的磁場由 I1 產生，而位於其中的 QR 段電流為 I2。螺線管磁場大小 B 與 I1 成正比，QR 段所受磁力 F=I2LB，因此使天平偏轉的磁力與 I1、I2 的乘積成正比。故選 A。

B：載流導線受力還要看導線方向與磁場的夾角，且裝置中主要受力的是位於螺線管中央的 QR 段，不能只把螺線管內的總導線長度相加。

C：螺線管與 U 形電路各自通電即可產生磁交互作用，兩個迴路不必串聯成同一條電流通路。

D：在線圈電流 I1 不變時，增加螺線管匝數會增加磁場 B，因而改變 QR 段磁力與天平平衡。

E：同時反轉 I1 和 I2 時，B 與 QR 段電流方向都反轉，I2B 的方向不變；原本使左臂下垂的力矩不會因此反向。

本題考點：螺線管磁場（solenoid magnetic field）——匝數密度與電流決定管內近似均勻磁場的大小；載流導線受力（magnetic force on a current-carrying wire）——以 F=ILB sinθ 判斷受力，必須同時檢查導線方向、磁場方向與有效長度。

正解：兩球平衡時，細繩張力的水平與鉛直分量分別平衡靜電斥力與重力。由幾何關係 tanθ=D/L，故靜電力 F_e=mgD/L。兩球心距離為 2D，所以 F_e=keq^2/(2D)^2=keq^2/(4D^2)。聯立得 q^2=4mgD^3/(keL)，因此 q=2√(mgD^3/(keL))。故選 A。

B、C、D、E：判別這類式子時，應先平方後代回 keq^2/(4D^2)=mgD/L。正確結果必須保留球心距離 2D 平方所帶來的係數 4，並使根號內含有 D^3/(keL)；少掉係數、放錯 L 的位置或使 D 的次方不同，都不能滿足受力平衡。

本題考點：庫侖定律（Coulomb’s law）——電力分母使用的是兩球心距離，球心距離為 2D 時要平方；受力平衡（force equilibrium）——先以 tanθ=水平力/鉛直力連結幾何與受力，再聯立求未知量。

正解：題幹已把減振系統近似為有效擺長 L=12.1 m 的理想單擺，且其頻率設計為接近大樓主結構的基頻，因此可直接用單擺週期。T=2π√(L/g)=2π√(12.1/10)=2π×1.1≈6.9 s，故選 C。

A：1.1 s 只等於 √(L/g)，漏掉單擺週期公式中的 2π。

B：若 T=5.6 s，反推 L=g(T/(2π))^2≈7.9 m，與題給有效擺長 12.1 m 不符。

D：若 T=9.8 s，反推 L≈24.3 m，約把 12.1 m 誤當成兩倍擺長。

E：14.0 s 約為正確週期的兩倍，反推 L≈49.8 m，並非題給的有效擺長。

本題考點：單擺週期（simple pendulum period）——小角度近似下用 T=2π√(L/g)，週期不隨擺錘質量改變；共振（resonance）——減振器調到接近主結構頻率，才能有效接收並耗散振動能量。

正解：先由第一圈的反射路徑求波速。第一圈從盆中央到盆邊走 0.22 m，反射後再走 0.02 m 才到相會點，總路徑為 0.22 m + 0.02 m = 0.24 m；第二滴水落下時經過 3.0 s，所以波速 v = 0.24 m / 3.0 s = 0.080 m/s。相會點距中心為 0.22 m − 0.02 m = 0.20 m，第二圈走到這裡所需時間 t = 0.20 m / 0.080 m/s = 2.5 s。第二圈比第一圈晚一個週期產生，故週期 T = 3.0 s − 2.5 s = 0.50 s，頻率 f = 1/T = 1/0.50 s = 2.0 Hz。故選 B。

A：1.5 Hz 對應週期約 0.67 s，第二圈的可傳播時間不是所需的 2.5 s。

C：2.5 Hz 對應週期 0.40 s，與由相會位置算得的 0.50 s 不合。

D：3.1 Hz 對應的週期約 0.32 s，不能使第二圈在 3.0 s 時到達相會點。

E：5.0 Hz 對應週期 0.20 s，與 0.50 s 的波源週期相差甚大。

本題考點：反射波（reflected wave）——波走到邊界後的路程要把入射與反射兩段相加；波速與週期（wave speed and period）——先以路程除時間求 v，再用相會條件求 T，最後以 f = 1/T 換算頻率；建設性干涉（constructive interference）——兩個同相波峰在同一位置相遇時，才形成建設性干涉。

正解：正立放大像是凸透鏡形成的虛像，因此像距須取負值。薄透鏡公式為 1/f = 1/u + 1/v。開始時 f = 6.0 cm、v = −30 cm，故 1/u = 1/6.0 + 1/30 = 1/5.0，得物距 u = 5.0 cm；後來 v = −24 cm，故 1/u = 1/6.0 + 1/24 = 5/24，得 u = 4.8 cm。物距改變量為 4.8 cm − 5.0 cm = −0.2 cm，表示向鏡心接近；平均速度量值為 0.2 cm / 0.5 s = 0.4 cm/s。故選 C。

A：方向雖為接近鏡心，但 0.2 cm/s 少算了一半的速度。

B：計算所得物距由 5.0 cm 變為 4.8 cm，方向是接近而不是遠離鏡心。

D：此項同時把方向判反，且 1.0 cm/s 不符合 0.2 cm 在 0.5 s 內的變化。

E：方向正確，但 1.0 cm/s 與算得的 0.4 cm/s 不符。

本題考點：薄透鏡成像（thin-lens imaging）——正立放大像先判為虛像，再在公式中以負像距代入；平均速度（average speed）——沿主軸運動時，先由兩次像距反推物距，再以物距改變量除時間判斷大小與方向。

正解：可供輸出的氧氣量要扣除鋼瓶最後仍須維持在 1 atm 的部分。以 1 atm=100 kPa 換算，鋼瓶可釋出的等效體積為 [(15100-100)/100]×3.4=510 L；再除以流量 2.0 L/min，得到 255 min。故選 D。

A：1.7 分鐘只把鋼瓶的幾何容積 3.4 L 除以流量，忽略瓶內高壓氣體膨脹後的體積。

B：68 分鐘未依壓力差與環境壓力的比值換算可輸出氣量。

C：127 分鐘約為正確時間的一半，未完整處理壓力差所對應的莫耳數。

E：510 是換算後的可用體積單位 L，尚未除以每分鐘 2.0 L 的流量。

本題考點：理想氣體狀態方程（ideal gas law）——溫度不變時，可用 PV 的比例換算同一批氣體在不同壓力下的體積；流量（volume flow rate）——時間=可用體積／每單位時間體積，先確認分子是體積、分母是 L/min。

正解：本題要同時檢查量子理論的提出者、模型內容與 X 射線的性質。波耳以角動量量子化建立氫原子模型並解釋氫光譜；量子力學則以機率分布描述電子，不保留固定軌道。兩項敘述都符合學說內容，故選 BC。

B：波耳假設電子的角動量只能取離散值，建立氫原子模型，能解釋氫原子光譜的離散譜線。

C：量子力學以波函數給出電子在各位置出現的機率分布，電子不是沿著波耳模型中的固定軌道運行。

A：普朗克為說明黑體輻射提出能量量子化假設；把這直接稱為光量子論，混淆了後來對光量子的發展。

D：湯木生的陰極射線實驗與電子的發現有關，不能作為驗證 X 射線存在的實驗。

E：X 射線可穿透軟組織，但骨頭對 X 射線的吸收較強；正因穿透程度不同，才能形成影像對比。

本題考點：波耳模型（Bohr model）——以角動量量子化與能階躍遷解釋氫光譜；量子力學（quantum mechanics）——電子以機率分布描述，固定圓形軌道只是早期模型；X 射線吸收（X-ray attenuation）——不同組織的吸收程度不同，是醫學影像產生對比的原因。

正解：雙狹縫亮紋間距可寫為 Δy = Lλ/d，其中 L 是狹縫到螢幕距離、λ 是介質中的波長、d 是狹縫間隔。浸入水中會使 λ 變短，所以間距變小；白光的一階亮紋位置與 λ 成正比，藍光波長較短，因而比紅光靠近中央。故選 BD。

B：光進入水中頻率不變、波速與波長變小，因此 Δy 變小，敘述正確。

D：白光的一階亮紋滿足位置與波長成正比；藍光波長較短，所以藍色亮紋較紅色亮紋接近中央亮帶。

A：由 Δy = Lλ/d 可知 d 增加會使條紋間距減小，不是增加。

C：綠光波長比紅光短，從紅色切換為綠色會使條紋間距減小。

E：相鄰暗紋的光程差分別相差 1 個波長，不是半個波長。

本題考點：雙狹縫干涉（double-slit interference）——亮紋間距由 Δy = Lλ/d 判斷，波長與螢幕距離增大時變寬，狹縫距離增大時變密；介質中的波長（wavelength in a medium）——光進入折射率較大的介質時頻率不變、波長變短；白光色散條紋（white-light fringes）——同階條紋中波長較短的顏色更靠近中央。

正解：鉛直方向的合力向下，大小為 ma = m(g/4)。重力為 mg 向下，因此電力必須為 mg − m(g/4) = 3mg/4 向上。依電荷正負判斷電場方向，再以作功與能量關係判斷位能、動能變化，可得 A、D、E。故選 ADE。

A：負電小球所受電力方向與電場相反；既然電力向上，電場就必須垂直向下。

D：小球向下移動 h，電力 3mg/4 向上，電力作功 W = −3mgh/4；電位能改變量 ΔU = −W = +3mgh/4，所以電位能增加。

E：合力作功 W = ma×h = m(g/4)×h = mgh/4，依動能定理，動能增加 mgh/4。

B：正電小球的電力方向與電場相同；要使電力向上，電場也應向上，不是向下。

C：高度下降 h 時，重力位能的改變量為 ΔU = −mgh，減少量是 mgh，不是 mgh/4。

本題考點：電場力方向（electric-force direction）——正電受力與電場同向，負電受力與電場反向；功與位能（work and potential energy）——保守力作功 W 與位能改變量滿足 ΔU = −W；動能定理（work-energy theorem）——合力作功等於動能改變量，應使用合加速度而非單一力。

正解：速度圖顯示汽車在 0.5 s 時速率由 20 m/s 降至 10 m/s，之後維持 10 m/s，表示碰撞在 0.5 s 後已結束。由動量守恆，初動量為 2000 kg×20 m/s=40000 kg·m/s；末態汽車動量為 2000 kg×10 m/s=20000 kg·m/s，所以障礙物動量為 20000 kg·m/s，速率為 20 m/s。初總動能為 1/2×2000 kg×(20 m/s)^2=4.0×10^5 J，末總動能為 1/2×2000 kg×(10 m/s)^2+1/2×1000 kg×(20 m/s)^2=3.0×10^5 J，減少 1.0×10^5 J。故選 ACE。

A：0.5 s 後汽車速率成為定值，符合兩物體已分離、不再互相作用。

C：由動量守恆算得障礙物速率為 20 m/s。

E：初、末總動能相減為 4.0×10^5 J-3.0×10^5 J=1.0×10^5 J。

B：汽車動能由 4.0×10^5 J 降為 1.0×10^5 J，減少的是四分之三，不是一半。

D：平均加速度量值為 |10 m/s-20 m/s|/0.5 s=20 m/s^2，不是 10 m/s^2。

本題考點：速度—時間圖——水平段代表速率不再變化，可作為碰撞結束的判據；動量守恆——外力可忽略時以總動量求未知物體速率；非彈性碰撞——動量守恆但總動能減少，必須分別算碰前與碰後動能。

正解：兩電器並聯在 110 V 下，總功率為 1320+880=2200 W。直接傳輸時導線電流為 2200/110=20 A；使用 100:1 的理想變壓器後，主線圈電壓為 11000 V，導線電流降為 2200/11000=0.20 A。故選 ACD。

A：吹風機電流為 1320/110=12 A，冷氣機電流為 880/110=8 A，電流比為 12:8=3:2。

C：理想變壓器不耗能，輸入主線圈的電功率等於副線圈供給兩電器的總功率 2200 W。

D：不用變壓器時導線損耗為 20^2×3=1200 W；使用時為 0.20^2×3=0.12 W，兩者比為 10000:1。

B：（B）把兩器具的電流比顛倒；同電壓下，功率較大的吹風機電流較大。

E：導線損耗與 I^2 成正比，電流降為原來的 1/100 時，損耗會降為 1/10000，不是 1/100。

本題考點：並聯電路功率（parallel-circuit power）——同電壓下用 I=P/V 比較各支路電流；理想變壓器（ideal transformer）——電壓比等於匝數比且輸入、輸出功率相等；輸電損耗（transmission loss）——P_loss=I^2R，提高電壓以降電流能大幅降低損耗。

正解：半徑由 0.021 m 變為 0.019 m 時，每圈面積由 π(0.021)^2=4.41π×10⁻⁴ m^2 變為 π(0.019)^2=3.61π×10⁻⁴ m^2。因此 |ΔA|/Δt=8.0π×10⁻⁵ m^2/s，磁通量時變率為 4.0×10⁻²×8.0π×10⁻⁵=3.2π×10⁻⁶ T m^2/s。故選 BDE。

B：面積在 1.0 s 內減少 8.0π×10⁻⁵ m^2，所以每圈面積時變率量值為 8.0π×10⁻⁵ m^2/s。

D：感應電動勢量值為 N|ΔΦ/Δt|=1000×3.2π×10⁻⁶=3.2π×10⁻³ V。

E：面積縮小使向右的磁通量減少；依楞次定律，感應電流須產生向右磁場，套用右手定則後方向與四指彎曲方向相同。

A：初始每圈磁通量為 4.0×10⁻²×4.41π×10⁻⁴=1.764π×10⁻⁵ T m^2，不是 8.0π×10⁻⁶ T m^2。

C：每圈磁通量時變率量值為 3.2π×10⁻⁶ T m^2/s，不是 1.6π×10⁻⁶ T m^2/s。

本題考點：磁通量（magnetic flux）——均勻磁場垂直線圈時 Φ=BA；法拉第定律（Faraday's law）——感應電動勢量值為 N|ΔΦ/Δt|；楞次定律（Lenz's law）——感應磁場總是反抗原磁通量的改變。

正解：圖 8 的線索是把「時間 Δt 內流向風機的空氣」畫成一個底面積為 A、沿速度 v 方向前進的圓柱，柱長由速度與時間決定，這正是質量流率的幾何圖像。 （a）空氣以速度 v 垂直通過面積為 A 的假想圓面，在時間 Δt 內流過的柱長為 vΔt，體積為 AvΔt。密度為 ρ，故質量 m=ρAvΔt。 （b）題幹已言明功率 P 與單位時間內流向風機的氣流動能成正比。該質量的動能為 (1/2)mv²=(1/2)(ρAvΔt)v²=(1/2)ρAv³Δt；除以時間 Δt 得單位時間的動能為 (1/2)ρAv³。式中 ρ 與 A 皆為定值，只剩 v³ 隨風速改變，故 P∝v³。v 之所以出現三次，是因為它同時出現在兩個地方：質量流率 ρAv 貢獻一次方，動能項 v² 再貢獻兩次方，相乘即為三次方。 故可作答「（a）m=ρAvΔt；（b）單位時間流入的質量為 ρAv、正比於 v，每單位質量的動能為 v²/2、正比於 v²，兩者相乘使單位時間的氣流動能正比於 v³，故 P 與 v³ 成正比」。

本題考點：質量流率（mass flow rate）——密度乘截面積乘流速即 ρAv，再乘時間就是該段時間流過的質量，先畫出「柱長 =vΔt」的圓柱是最快的入手法；功率與動能的關係（power as energy per unit time）——先寫出該段時間流入的動能，再除以時間得功率，不要直接對瞬時量套公式；比例推理（proportional reasoning）——判斷指數時先數清楚變數出現在哪幾個因子裡，流量一次、動能兩次，合計三次方。

正解：本題以P∝v^3換算各風速功率，再以E=Pt求發電量。6 m/s時，P=8 kW×(6/12)^3=1 kW；9 m/s時，P=8 kW×(9/12)^3=3.375 kW。全年兩段發電量分別為1 kW×2920 h=2920 kW·h與3.375 kW×5840 h=19710 kW·h，合計22630度。

B：9 m/s時的功率比為(9/12)^3=27/64。

C：全年額定功率發電量為8 kW×8760 h=70080 kW·h，即70080度。

E：22630度按每100度減少50 kg二氧化碳計，減排量為22630/100×50=11315 kg。

A：6 m/s時的功率比為(6/12)^3=1/8，不是1/4；分辨關鍵在功率與風速三次方成正比。

D：19710度只是在9 m/s時段的發電量，尚未加上6 m/s時段的2920度。

本題考點：風力功率（wind power）——風速改變時，以P₂/P₁=(v₂/v₁)^3換算功率；電能（electrical energy）——功率乘時間得到kW·h，1 kW·h即1度電；碳排係數（carbon emission factor）——先依每單位電量的排放量換算，再乘總發電量。

正解：金屬條沿z軸時，沿z軸振動的電場會驅動金屬條內自由電荷往復移動，使該分量被強烈反射或吸收；與金屬條垂直的x軸電場分量則可穿透。故答案為 x。

本題考點：線柵偏振板（wire-grid polarizer）——金屬條平行的電場分量會驅動電流而被抑制，穿透方向為垂直金屬條的方向；電磁波偏振（electromagnetic-wave polarization）——偏振描述電場在垂直傳播方向平面內的振動方向。

正解：（a）將兩片平行金屬條偏振板依序置於微波發射器與接收器之間，先使兩片金屬條平行並記錄接收器讀值；固定第一片後旋轉第二片，記錄不同夾角的讀值，特別比較金屬條平行與互相垂直時的訊號。（b）兩板平行時可通過同一電場偏振方向，讀值最大；兩板垂直時第二片阻擋第一片已選出的電場方向，讀值最小。能被不同於傳播方向的取向選擇，表示電場振動垂直於傳播方向，電磁波是橫波。故答案為「兩偏振板平行時訊號最大、垂直時訊號最小；電磁波為橫波」。

本題考點：偏振（polarization）——只有具有橫向振動方向的波能被偏振板選擇；控制變因（controlled variable）——固定發射器、接收器與第一片偏振板，只改變第二片的方向；橫波（transverse wave）——振動方向與傳播方向垂直，才會出現取向造成的通過差異。

正解：後齒盤組共用轉軸，故 26 齒盤與 14 齒盤角速度相同；又齒數與半徑成正比，切線速度 v=rω，故 v26/v14=26/14=13/7。鏈條在前、後齒盤的切線速度相同，故 ω38/ω19=r19/r38=19/38=1/2。故選 AD。

A：同軸的 26 齒盤與 14 齒盤具有相同角速度，半徑比就是齒數比 26:14=13:7，因此切線速度比為 13:7。

D：前後齒盤與同一條鏈條接觸時，v38=v19；由 ω=v/r，得到 ω38/ω19=r19/r38=1/2。

B：同軸後齒盤的角速度比應為 1，不是 7/13。

C：向心加速度 a_N=rω^2；在角速度相同下，a_N26/a_N14=26/14=13/7，不是 1。

E：鏈條未打滑時前、後齒盤的切線速度相等，v38/v19=1，不是 2。

本題考點：剛體同軸轉動（rigid-body rotation）——同一轉軸上的各點與各齒盤有相同角速度；切線速度（tangential speed）——v=rω，半徑不同時切線速度可不同；鏈條傳動（chain drive）——鏈條線速度在接觸的兩齒盤邊緣相同。

正解：承第24題，鏈條套在38齒前齒盤與19齒後齒盤。垂直力F與長度L的曲柄互相垂直，因此（a）前齒盤轉軸所受力矩量值τ_front=FL。設鏈條張力為T，則T×r_front=FL；又r_rear/r_front=19/38，所以後輪與後齒盤同軸而得（b）τ_rear=T×r_rear=FL×19/38=FL/2。故答案為「（a）FL；（b）FL/2」。

本題考點：力矩（torque）——力矩量值為力乘垂直力臂，本題為FL；傳動比（gear ratio）——鏈條張力相同時，後齒盤力矩與後、前半徑比成正比；同軸傳遞（coaxial transmission）——後齒盤與後輪共軸，齒盤得到的力矩會傳至後輪。

正解：要使鏈條對後輪的驅動力矩最大，前齒盤固定為38齒時應選最大的26齒後齒盤。前齒盤力矩為FL，最大後輪力矩為FL×26/38=13FL/19；後輪相對路面靜止表示接觸點為靜摩擦，驅動腳踏車向前的力量值為力矩除以輪半徑，f_max=(13FL/19)/R=13FL/(19R)。故答案為13FL/(19R)。

本題考點：機械利益（mechanical advantage）——在前齒盤固定時，增大後齒盤半徑可放大後輪力矩；力矩與力（torque and force）——輪緣切向力以f=τ/R由驅動力矩換算；靜摩擦（static friction）——純滾動時接觸點瞬時相對路面靜止，摩擦力提供車輛前進的外力。