2022年度一般選抜前期Ａ日程（ 1 月25日実施）

物理問

題（45ページ〜59ページ）− 45 −

Ⅰ 次の問いに答えなさい。
問1

図 1 のように，一直線上を等加速度直線運動している物体が，点 O を速さ 6 . 0 m/s で通過してから時間 4 . 0 s 後に点 P で一瞬静止した。OP 間の距離はいくらか。最も適当なもの
アを，下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。
静止

6.0 m/s

物体
OP
図1①④
問2

3.0m
8.0m

②
⑤③
⑥4.0m
12 m

6.0m
24 m

ある熱機関が高温の物体から熱量 600 J を吸収し，外部に仕事をして，低温物体に熱量450 J を放出した。この熱機関の熱効率はいくらか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選
イび，番号をマークしなさい。

①④
問30 . 0800 . 41②⑤③⑥0 . 110 . 550 . 250 . 75

長さ l の開管の一方の開口部の近くにスピーカーを置き，スピーカーから出す音の振動数を 0 から次第に大きくしていくと，振動数が f になったとき，開管内の気柱が初めて共鳴した。図 2 の実線と破線は管内にできた縦波の定常波を横波のように表したものである。
このときの音速を表す式として，最も適当なものを，下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。ただし，開口端補正は無視できるものとする。
開管

スピーカーl
図2①1fl
8②1fl
4③1fl
2④fl

⑤2 fl

⑥4 fl

− 46 −

ウ

問4

次の文章中の空欄

Ａ・Ｂに入れる数値の組合せとして，最も適当なものを，エ下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

図 3 のように，抵抗値 1 . 0 Ωの抵抗と抵抗値 2 . 0 Ωの抵抗を並列につなぎ，端子 P，Q の間に電圧を加えると，PQ 間に 6 . 0 A の電流が流れた。このとき，PQ 間に加えている電圧はＡV であり，2 . 0 Ωの抵抗に流れている電流はＢA である。

1.0 Ω
P 6.0 A

Q2.0 Ω

図3①②③④⑤⑥ＡＢ

4.0

2.0

4.0

4.0

9.0

2.0

9.0

4.0

182.0

184.0

− 47 −

問5

図 4 のように，なめらかな曲面上の点 A に小球を静かに置いてはなすと，小球は曲面に沿ってすべり出し，最下点 B を通過後，点 C から空中に飛び出した。点 B から測った点 A2の高さを h ，点 C の高さを h とし，重力加速度の大きさを ɡ とする。小球が点 C から飛3び出すときの速さはいくらか。最も適当なものを，下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をオマークしなさい。ただし，空気の抵抗は無視できるものとする。

A小球Ch2−h3曲面
B
図4①1ɡh6②1ɡh3③④2ɡh3⑤ɡh⑥− 48 −1ɡh221ɡh3

問6

次の文章中の空欄

Ｃ〜Ｅに入れる語句の組合せとして，最も適当なものを，カ下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

空気中を伝わる音波は，空気の振動の方向と波の進行方向が波が空気中を伝わる速さは，気温が低いほどＤＣな縦波である。音。音波は空気のような気体中だけでなく，液体や固体中も伝わる。音波が水中を伝わる速さは，空気中を伝わる速さよりＥ。

①②③④⑤⑥⑦⑧ＣＤ

Ｅ

平行速い

速い

平行速い

遅い

平行遅い

速い

平行遅い

遅い

垂直速い

速い

垂直速い

遅い垂直遅い速い

垂直遅い

遅い− 49 −

Ⅱ えなさい。

床面上の物体の運動，波の反射に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの問いに答〔 1 〕 図 1 のように，水平な床面上に質量 m の物体 A と直方体の質量 m の物体 B を接するように置く。静止した物体 A に水平右向きに力を加えて，その力の大きさを少しずつ大きくしていったところ，力の大きさが F 0 を超えたときに両物体は動き出した。動き出した後，物体 A に水平右向きに加える力の大きさを F で一定にすると，両物体の加速度の大きさはa になった。物体 A は床面から摩擦力を受けず，物体 B と床面の間の静止摩擦係数をμ，動摩擦係数をμ′，重力加速度の大きさを ɡ とする。
m A力

B m床面
図1

問1

F 0 はどのように表されるか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，番号をマークし
アなさい。

①④
問2F 0＝μmɡ
F 0＝2μ′mɡ

②⑤F 0＝2μmɡ
F 0＝（μ＋μ′）mɡ

③⑥F 0＝μ′mɡ
F 0＝（μ−μ′）mɡ

a はどのように表されるか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，番号をマークしイなさい。

問3①a＝

F
2m②a＝Fm③a＝④a＝1（F−μ′mɡ ）m⑤a＝1（F−2μ′mɡ ）2m⑥a＝1（F−μ′mɡ ）2m

1（F−2μ′mɡ ）m

両物体が大きさ a の加速度で運動をしているとき，物体 B が物体 A から受けている力の大きさは， a を含む式でどのように表されるか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，ウ

番号をマークしなさい。

①④mam（a＋μ′ɡ ）② μ′ma⑤ m（a−2μ′ɡ ）− 50 −③⑥m（a−μ′ɡ ）m（a＋2μ′ɡ ）〔 2 〕 図 2 は， x 軸の負の向きに進む振動数 2 . 5 Hz の入射波の，時刻 t ＝ 0 s における変位 y と位置 x の関係を表している。 x ＝ 0 m の位置には波を固定端反射する壁があり，反射波は x軸の正の向きに進む。図 2 には反射波は描かれていない。
y〔m〕

t＝0s

0.4

入射波の進む向き

0.201−0.2−0.42345x〔m〕

壁
図2問4

入射波の振幅，波長，周期の値の組合せとして，最も適当なものを，次の中から 1 つ選エび，番号をマークしなさい。

①②③④⑤⑥振幅

波長

周期0 . 20 m

2.0m

0 . 40 s

0 . 20 m4.0m

4.0s

0 . 20 m

4.0m

0 . 40 s

0 . 40 m

2.0m

4.0s

0 . 40 m

4.0m

0 . 40 s

0 . 40 m

4.0m

4.0s

− 51 −

問5x 軸の正の領域には，入射波と反射波が合成されて定常波（定在波）ができている。時刻 t ＝ 0 s における定常波の変位 y と位置 x の関係を表す図として，最も適当なものを，次オの中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

①②y〔m〕

y〔m〕

0.4

0.4

0.2

0.2

0−0.2

12

34 x〔m〕

0−0.2−0.4−0.4③④y〔m〕

0.40.20.2−0.2

1234 x〔m〕

34 x〔m〕

0−0.2

1234 x〔m〕−0.4−0.4

問62y〔m〕

0.401x 軸の正の領域にできた定常波の腹の位置 x は，入射波の波長λと負でない整数 m （m＝ 0 ， 1 ， 2 ，…）を用いてどのように表されるか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選カび，番号をマークしなさい。
1mλ
2①x＝mλ②x＝（ 2 m＋1 ）
λ③x＝④1x＝ （ 2 m＋1 ）
λ2⑤x＝

1mλ
4⑥1x＝ （ 2 m＋1 ）λ4− 52 −Ⅲ 問いに答えなさい。

小球の放物運動と衝突，気体の状態変化に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの〔 1 〕 図 1 のように，水平な床面上の点 P から小球を速さ v 0，水平となす角 60°で投げ出した
ところ，鉛直な壁面上の点 Q に水平方向に衝突して，水平方向にはね返り，床面上の点 Rに落下した。点 O は点 Q の真下の床面と壁面が交わる点であり，点 P，Q，R，O は同一鉛2直面内にある。小球と壁面の間の反発係数（はね返り係数）を とし，重力加速度の大き3さを ɡ とする。また，空気の抵抗は無視できるものとする。
Q
壁面v0
小球 60°
PR

床面O

図1

問1

点 P から小球を投げ出してから点 Q に衝突するまでの時間はいくらか。最も適当なもの
アを，次の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

①v04ɡ

②3v04ɡ

③④3v02ɡ

⑤v0
ɡ⑥

問2v02ɡ
3v0
ɡ

点 Q の床面からの高さ（OQ 間の距離）はいくらか。最も適当なものを，次の中から 1イつ選び，番号をマークしなさい。

①v 028ɡ

②v 024ɡ③3 v 028ɡ④3 v 024ɡ⑤3 v 024ɡ⑥3 v 022ɡ− 53 −

問3

点 R に落下する直前の小球の速さはいくらか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，ウ

番号をマークしなさい。

①5v012②1v02③7v012④2v03⑤7v03⑥31v06〔 2 〕 一定質量の単原子分子の理想気体の圧力 p と体積 V を，図 2 のように，圧力 p 0，体積V 0 の状態 A から，A → B → C の順に変化させた。A → B は定圧変化（等圧変化）であり，
B → C は断熱変化であると考えてよい。
p10p0p0OCABV04V0V

図2問4状態 A，B，C での気体の絶対温度をそれぞれ TA，TB，TC とする。これらの大小関係として，最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

①④TA ＜ TB ＜ TC
TB ＜ TC ＜ TA②⑤TA ＜ TB＝TC
TB＝TC ＜ TA− 54 −③⑥TA ＜ TC ＜ TB
TC ＜ TB ＜ TAエ問5A → B の状態変化で気体が外部にした仕事はいくらか。最も適当なものを，次の中から
オ

1 つ選び，番号をマークしなさい。

①3p 0V02②2 p 0V0

③5p 0V02④3 p 0V0⑤7p 0V02⑥4 p 0V0

問6

B → C の状態変化で気体が外部からされた仕事はいくらか。最も適当なものを，次の中カから 1 つ選び，番号をマークしなさい。

①13p 0V0
2②7 p 0V0

③15p 0V02④8 p 0V0⑤17p 0V02⑥9 p 0V0− 55 −Ⅳ さい。

光の屈折と反射，電磁誘導に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの問いに答えな〔 1 〕 直方体で絶対屈折率 n 1 の媒質 1 と直方体で絶対屈折率 n 2 の媒質 2 が真空中に平行に重ねて置かれている。図 1 のように，媒質 2 の左側の端面の点 A から入射角θ1 ，屈折角θ2 で入射した単色光が，媒質の境界面の点 B に入射角φで入射して全反射し，媒質 2 の右側の端面の点 C から出ていくものとする。点 A，点 C で反射する光線は図に描かれていない。点
A，B，C は境界面に直交する同一平面内にあり，AC 間の距離を l とする。
媒質１真空n1境界面Bφθ1θ2AC
媒質２n2l単色光

図1問1

θ1 ，θ2 ，n 2 の間の関係を表す式として，最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，番号アをマークしなさい。

①sinθ1＝n 2 sinθ2④sinθ1＝cosθ2n2sinθ2n2②sinθ1＝⑤sinθ1＝n 2 tanθ2− 56 −③sinθ1＝n 2 cosθ2⑥sinθ1＝tanθ2n2

問2

全反射に関する次の文章中の空欄

ＡＢ・に入れる式の組合せとして，最も適当なものを，下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

イ

点 B に入射した光が媒質 1 に透過することなく，すべて反射する現象を全反射という。点B で全反射が起こるためには n 1 と n 2 の間にＡの条件が必要であり，この条件が満たされているとき，点 B での入射角φが臨界角φC を超えると全反射が起こる。
sinφC ＝問3Ｂである。
AＢ①n1＜n21n2②n1＜n2n1n2③n1＜n2n2n1④n1＞n21n2⑤n1＞n2n1n2⑥n1＞n2n2n1

光が点 A に入射してから，点 B で全反射して点 C に到達するまでの時間はいくらか。最も適当なものを，次の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。ただし，真空中の光の速ウさを c とする。

①n2lc②lcn 2③n 2 l cosθ2c④l cosθ2cn 2⑤n2lc cosθ2⑥lcn 2 cosθ2− 57 −

〔 2 〕 図 2 のように，鉛直上向きに磁束密度の大きさ B の一様な磁場（磁界）を加えた領域で，水平面上に 2 本の平行な導体のレールを距離 l だけ離して置き，レールの左端の点 a，b の間に導線で抵抗値 R の抵抗 R をつなぐ。レールの上に長さ l の導体棒 PQ をレールに垂直に置き，外力を加えて水平右向きに一定の速さ v で移動させた。抵抗 R 以外の部分の抵抗値は無視でき，導体棒 PQ は 2 本のレールと垂直を保って接触したまま，摩擦なく移動できるものとする。
BaRlRbB

P

レールv

Q

レール
図2

問4

導体棒 PQ に発生する誘導起電力の大きさとして，最も適当なものを，次の中から 1 つエ選び，番号をマークしなさい。

①vBl②v 2 Bl

③vB 2 l④vBl 2⑤v
Bl⑥v2
Bl− 58 −問5

次の文章中の空欄

ＣＤ・に入れる語句と式の組合せとして，最も適当なもオのを，下の選択肢の中から 1 つ選び，番号をマークしなさい。

導体棒 PQ に発生した誘導起電力によって，大きさ I の電流が導体棒 PQ をＣきに流れる。このとき，導体棒 PQ を流れる電流が磁場から受ける力の大きさはの向Ｄである。

問6ＣＤ①P から Q

IBl②

P から QIB 2 l③

P から QIBl④

Q から P

IBl⑤

Q から P

IB 2 l⑥

Q から PIBl

導体棒 PQ を動かしている外力の仕事率 P は，抵抗 R で単位時間に発生するジュール熱に等しい。 P は v ，B ，l ，R を用いてどのように表されるか。最も適当なものを，次の中カから 1 つ選び，番号をマークしなさい。

①P＝vBlR④P＝v2B2l2
R②P＝vB 2 l 2 R③P＝vB 2 l 2R⑤P＝vB 2 l 2R2⑥P＝v2B2l2
R2− 59 −