平成30年度/本試験/物理/第１問 のバックアップ(No.3)

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。

※ポイント
運動量保存則：質量m、速度vとしたときに衝突前後でmvの和は一定になります。
運動エネルギー：mv/2
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)

問２ Edit

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，次から一つ選べ。
[２]
(1)音の速さは，振動数に比例して増加する。
(2)音を1オクターブ高くすると，波長は2倍になる。
(3)音が障害物の背後にまわりこむ現象は，回折と呼ばれる。
(4)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。
(5)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。

(1)音の速さは，振動数に比例して増加する。
v=fλ（v＝速度、f=振動数、λ=波長）
なので、fが倍になるとvが倍になると思われがち。
しかし空気中の音速は一定なので誤り。
fが倍になると、vが一定になるようにλが半分になる。
(2)音を1オクターブ高くすると，波長は2倍になる。
音が高くなると振動数が増えるので、波長はむしろ短くなる。
(3)音が障害物の背後にまわりこむ現象は，回折と呼ばれる。
正解。
(4)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。
「振動数が少し異なる」が正解。
(5)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。
波長が見かけ短くなり、振動数が大きくなる。

問３ Edit

図2のように，正方形ABCDの頂点に電気量±Q（Q＞0）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1～8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]

電場E = kq/r^2 (k:比例定数、q：電荷量、r：距離)
電場の向きは２点を結ぶ直線に平行になります。
E>0（q>0）なら矢印は電荷からその場所への方向になります。
E<0（q<0）なら矢印がその場所から電荷への方向になります。

ということで、電荷４つそれぞれが作る電場は下図の赤矢印になります。
その４つの赤矢印を合成したものが青矢印になります。
矢印の傾きと、A、DがB,Cより遠いことよりrが大きい、したがって電場の大きさ（矢印の長さ）が小さくなりますので合成すると下を向きます。
ということで、答えは7です。

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