物理基礎・物理

物理基礎・物理（全問

必答）

第 １ 問 次の各問い（問 １ ～ ５ ）に答えよ。
〔 解答番号問１１５～〕（配点25）

図 1 のように，質量 m の小物体を自然長が L のバネの下端に取り付けて床に置き，バネの他端を天井に固定した。このとき，バネの長さがちょうど L になった（A）
。その後すばやく床が開き（B），小物体は静かに単振動し始めた。この単振動の振幅が A であったとき，バネのバネ定数はいくらか。最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度の大きさを g とし，空気抵抗は無視する。

１AB

自然長単振動
図①mg
L

②2mg
L

1③―2―mg
A④2mg
A物理基礎・物理問２

次の文章中のアイとに入る語句の組合せとして最も適当なものを，２下の①～⑨のうちから一つ選べ。

図 2 のように，縦長の直方体（一辺の長さ a の正方形の底面，高さ b，a ＜ b とする）の形をした物体を 2 種類の向き（ I，II と名付ける）で水中に入れる。向き I
では正方形の面を水面と平行にし，向き II では長方形（辺の長さ a と b ）の面を水面と平行にして水中に入れ，どちらも水面から物体の上面までの距離を h とした。
ア

このとき，物体の下面での静水圧を比べるとイ

ける力の大きさを比べると，下面がその静水圧から受。

水面Ih

IIabba
図2アイ①

I の方が II より大きくI の方が II より大きい②

I の方が II より大きく

II の方が I より大きい③

I の方が II より大きく

I と II で等しい④

II の方が I より大きくI の方が II より大きい⑤

II の方が I より大きく

II の方が I より大きい⑥II の方が I より大きく

I と II で等しい

⑦I と II で等しく

I の方が II より大きい⑧I と II で等しく

II の方が I より大きい⑨I と II で等しく

I と II で等しい

―3―

物理基礎・物理問３３

次の文章中のに入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうちから一つ選べ。
無風状態で，十分な力で張られた弦をはじいたところ，波長が 50cm の音波が観測された。空気中の音速を 340m/s としたとき，この弦の振動数は３Hzである。
①問４②170

③340

④510

⑤680850

理想気体を体積が一定の容器に閉じ込め 27℃から 57℃まで加熱した。この過程で容器内の気体の圧力は何倍になったか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

４倍①②

1.1５に入るものとして最も適当なものを，下の①～⑤のうち問５2.1
次の文章中の③④0.910.48から一つ選べ。
太陽内部では，4 個の水素原子核が融合しヘリウム原子核が作られている。 1kgの水素の核融合から0.0070kgに相当するエネルギーが放出されることが分かっている。太陽は，生まれたとき，水素のみから成り，その質量が 2.0 × 1030 kg であったとする。また，生まれてから現在までに，毎秒 5.64 × 1011 kg の水素を消費しているとする。
太陽の全質量が核融合に用いられることはないので，仮に，全質量の 10％が寿命までに核融合に用いられるとすると，太陽の寿命は５億年と考えられる。
必要なら，光速を 3.0 × 108 m/s， 1 年を 3.15 × 107 s として計算せよ。
①10②30

③100

―4―

④300

⑤1000

物理基礎・物理（下 書 き 用 紙）
物理基礎・物理の試験問題は次に続く。

―5―

物理基礎・物理

第 ２ 問 次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ５ ）に答えよ。
〔 解答番号１～５〕（配点25）

図 1 のように，水平面との間のなす角がθの長い斜面に沿って質量 m の小物体をπ滑らせる（ 0 ＜θ＜ ）。静かに滑り始めた地点を点 A とする。斜面は，点 A から斜2面に沿って距離 d だけ下った地点（点 O）までは滑らかであり，それより下では摩擦（動摩擦係数をμとする）がある。点 O から斜面に沿ってさらに距離 d だけ下った地点を
点 B とする。重力加速度の大きさを g とし，空気抵抗は無視する。

dAdθ

O

図問１B1

小物体が点 A で滑り始めてから点 O を通過するまでに要する時間はいくらか。
最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

2dg sinθ①

問２②2dg sin2θ

③2dg cosθ

１④2dg cos2θ

点 O を通過した瞬間の小物体の速さはいくらか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①2dg sinθ

②２2dg sin2θ

―6―③2dg cosθ

④2dg cos2θ

物理基礎・物理問３

点 O を通過した後に小物体が等速運動をするのはどのような条件が満たされている場合か。最も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。

問４

①μ＝ 1

②μ＝ tanθ④μ＝ 2 tanθ⑤

1＝ 2 tanθμ３1＝ tanθμ③

問 ３ の条件が満たされている場合，小物体が点 O を通過した瞬間と比べて，点B を通過した瞬間の力学的エネルギーはどうなっているか。最も適当なものを，４次の①～③のうちから一つ選べ。
①問５

②大きい

③小さい等しい点 O を通過した後，小物体が点 B でちょうど静止するのはどのような条件が満たされている場合か。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
５①μ＝ tanθ

②1＝ tanθμ―7―③μ＝ 2 tanθ④1＝ 2 tanθμ物理基礎・物理

第 ３ 問 次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ５ ）に答えよ。
〔 解答番号１～５〕（配点25）

起電力 V が一定の直流電源，電気容量が C のコンデンサー，抵抗 R 0 ，R 1，R 2 とス
イッチ S0 ，S 1 を用いて図 1 のような回路を作った。最初，コンデンサーは放電済みであり，抵抗 R 0 ，R 1，R 2 以外の箇所の電気抵抗は全て無視する。また，R 1 ＞ R 2 とする。
R2R1S1R0S0AVC
図1

スイッチ S1 を開いたまま，スイッチ S0 を閉じた直後に図中の点 A を流れる電問１流の大きさはいくらか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
１①問２0② R 0V

③VR0④V（R 1 ＋ R 2 ）R 0R 1 ＋R 1R 2 ＋R 2R 0

問 １ の後，十分に時間が経過した時点でコンデンサーに充電されている電気量はいくらか。最も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。

①0② CV③C（V － R 0 ）

―8―④V
C

⑤２VC ＋R 0物理基礎・物理問３

問 ２ のとき，コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーはいくらか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

2① CV

問４③2② CV

1 2CV2３1CV 22④

問 ２ の後，スイッチ S1 を閉じた。その直後に点 A を流れる電流の大きさはいくらか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①問５0② R 0V③VR0④４V（R 1 ＋ R 2 ）R 1R 2問 ４ でスイッチ S1 を閉じた後，抵抗 R 1 で生じるジュール熱 W 1 と抵抗 R 2 で生じるジュール熱 W 2 の大小関係はどうなるか。最も適当なものを，次の①～③のうちから一つ選べ。
①

W1 ＝ W2

５②

W1 ＞ W2―9―③

W1 ＜ W2

物理基礎・物理

第 ４ 問 次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ４ ）に答えよ。
〔 解答番号問１１～５〕（配点次の文章中の１に入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうち25）から一つ選べ。
1.00cm3 の金属 M に 270J の熱を与えたところ，金属 M の温度が 6.00K 上昇した。
与えた熱は金属 M の加熱以外には使われていないとすると，金属 M の密度は１①g/cm3 となる。金属 M の比熱は 30.0J/（g・K）であることが分かっている。
1.00

②1.50

③2.00― 10 ―

④2.50

⑤3.00

物理基礎・物理問２

次の文章中の２と３に入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうちから一つずつ選べ。
図 1 のような金属 M で作られた容器（蓋は除く）がある。容器の厚さは，どの場所でも 1.00mm であるとする。この容器に入れることが出来る液体の体積は２cm3 であり，容器に使われている金属 M の体積は３cm3 である。ただし，円周率は 3.14 とせよ。
1mm

蓋5.2cm本体
10 cm5.2cm

①18.0

②20.1

図1③100― 11 ―④194⑤210

物理基礎・物理問３

次の文章中の４に入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうちから一つ選べ。
こ の 容 器 を 密 度 2.00g/cm3 の 液 体 A で 満 た し 金 属 M で 作 ら れ た 蓋（ 厚 さ は1.00mm）をして断熱ボックスに入れた，このとき容器と蓋，および液体 A の温度は等しく 20.0℃であった。続いて，容器と蓋，および液体 A を加熱したところ，容器と蓋，および液体 A の温度が 40.0℃に上昇した。加熱の際に 50.0kJ の熱が加えられたとすると，液体の比熱は４①4.11

問４1.03②

次の文章中の2.05
５③J/（ g・K ）となる。
④5.11⑤8.22に入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうちから一つ選べ。
容器内の液体を比熱 5.00J/（ g・K ）の液体 B として，50.0kJ の熱を加えたとき，容器と蓋，および液体 B の温度が 15.0℃上昇した。液体 B の密度は５である。
①0.250②0.500③

1.00― 12 ―

④

1.50

⑤2.50g/cm3