平成30年度/本試験/物理/第1問 のバックアップ(No.1)


第1問(必答問題) Edit

次の問い(問1~5)に答えよ。
〔解答番号1~5〕(配点25)

問1 Edit

図1(a)のように,速さvで進む質量mの小物体が,質量Mの静止していた物体と衝突し,
図1(b)のように二つの物体は一体となり動き始めた。
一体となった物体の運動エネルギーとして正しいものを,答えよ。
ただし,床は水平でなめらかであるとする。


一体となった後の速さをVとすると、運動量保存則より、
mv=(m+M)V
V=mv/(m+M)
求める運動エネルギーは
1/2・(m+M)・V^2
=1/2・(m+M)・{mv/(m+M)}^2
=m^2・v^2/2(m+M)

1
図1(a)
床
床
図1(b)
mv
M
!
Mv
2

  1. "
    mv
    2

    #
    (
    M
    +
    m
    )
    v
    2 $
    M
    2
    v
    2
    2
    (
    M
    +
    m
    )
    %
    m
    2
    v
    2
    2
    (
    M
    +
    m
    )
    &
    Mmv
    2
    2
    (
    M
    +
    m
    )
    '
    M
    2
    v
    2
    M
    +
    m
    (
    m
    2
    v
    2
    M
    +
    m
    )
    Mmv
    2
    M
    +
    m
    (注)
    この科目には,選択問題があります。
    (
    ,
    ページ参照。
    )
    物理
    ―
    4
    ―
    (
    2
    1
    0
    8
    ―
    4
    )
    問
    2
    空気中を伝わる音に関する記述として最も適当なものを,次の
    !
    ~
    %
    のうち
    から一つ選べ。
    2
    !
    音の速さは,振動数に比例して増加する。
    "
    音を
    &
    オクターブ高くすると,波長は
    '
    倍になる。

    #
    音が障害物の背後にまわりこむ現象は,回折と呼ばれる。
    $
    振動数が等しく,振幅が少し異なる二つの波が重なると,うなりが生じ
    る。
    %
    音源が観測者に近づく速さが大きいほど,観測者が聞く音の振動数は小さ
    くなる。
    物理
    ―
    5
    ―
    (
    2
    1
    0
    8
    ―
    5
    )
    問
    3
    図
    $
    のように,正方形
    ABCD
    の頂点に電気量±
    Q
    (
    Q
    >

    #
    )
    の点電荷を固定
    する。点
    P
    での電場
    (電界)
    の向きを表す矢印として最も適当なものを,下の
    !
    ~
    "
    のうちから一つ選べ。ただし,点
    P
    は正方形と同じ面内にあり,辺
    BC
    の垂直二等分線
    (破線)
    上で,辺
    BC
    より右側にある。
    3
    -
    Q
    +
    Q
    -
    Q
    +
    Q
    C
    P
    D
    B
    A
    図
    $
    Ǒ
    Ǖ
    ǓǏ
    ǐ
    ǒ
    ǖ
    ǔ
    物理
    ―
    6
    ―
    (
    2
    1
    0
    8
    ―
    6
    )
    問
    4
    次の文章中の空欄
    ア
    ~
    ウ
    に入れる語句の組合せとして最も適当
    なものを,下の
    !
    ~
    (
    のうちから一つ選べ。
    4
    単原子分子
    理想気体では,気体分子の平均運動エネルギーは絶対温度に
    ア
    し,
    イ
    。分子の平均の速さの目安となる
    )
    乗平均速度は,同じ
    温度のヘリウム
    (
    He
    )
    とネオン
    (
    Ne
    )
    では,
    ウ
    。
    アイ ウ
    !
    比 例 分子量によらない ヘリウムの方が大きい
    "
    比 例 分子量によらない 同じになる

    #
    比 例 分子量とともに大きくなる ネオンの方が大きい
    $
    比 例 分子量とともに大きくなる 同じになる
    %
    反比例 分子量によらない ヘリウムの方が大きい
    &
    反比例 分子量によらない 同じになる
    '
    反比例 分子量とともに大きくなる ネオンの方が大きい
    (
    反比例 分子量とともに大きくなる 同じになる
    物理
    ―
    7
    ―
    (
    2
    1
    0
    8
    ―
    7
    )
    問
    5
    点
    O
    を中心とする半径
    3
    .
    0
    cm
    の一様な厚さ
    の円板がある。図
    )
    のように,
    点
    O
    ′
    を中心とし,その円板に
    内接する半径
    2
    .
    0
    cm
    の円板
    A
    を切り取った。
    残った物体
    B
    (灰色の部分)
    の重心を
    G
    とする。直線
    O
    ′
    O
    上にある重心
    G
    の位
    置と,
    OG
    間の距離の組合せ
    として最も適当なものを,下の
    !
    ~
    (
    のうちから
    一つ選べ。
    5
    A
    B
    3.0
    cm
    2.0
    cm
    O
    ′
    O
    図
    )
    重心
    G
    の位置
    OG
    間の距離
    〔
    cm
    〕
    !
    点
    O
    の右側
    0
    .
    4
    "
    点
    O
    の右側
    0
    .
    8

    #
    点
    O
    の右側
    1
    .
    2
    $
    点
    O
    の右側
    2
    .
    2
    %
    点
    O
    の左側
    0
    .
    4
    &
    点
    O
    の左側
    0
    .
    8
    '
    点
    O
    の左側
    1
    .
    2
    (
    点
    O
    の左側
    2
    .
    2