2024年度一般選抜前期Ａ日程（ 1 月23日実施）

物理問

題（65ページ〜79ページ）− 65 −

Ⅰ 次の問いに答えなさい。
図 １ のように，質量 m の物体に鉛直上向きに力を加えたところ，大きさ 4 ɡ の加速度で問１鉛直に上昇した。ただし，ɡ は重力加速度の大きさを表し，空気抵抗は無視できるものとする。物体に鉛直上向きに加えている力の大きさを表す式として最も適当なものを，下のア選択肢の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

力
物体4ɡ

図１①④mɡ
4 mɡ

②⑤③⑥2 mɡ5 mɡ− 66 −

3 mɡ
6 mɡ

問２

図 ２ のように，ある質量の物体を水平であらい床面上に置き，水平右向きに大きさ F の力を加える。F を 0 から少しずつ大きくしていくとき，物体が床面から受ける摩擦力の大きさを f とする。f と F の関係を表すグラフ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，物体と床面の間の動摩擦係数は，静止摩擦係イ数より小さく，その値は一定であるものとする。

物体床面

図2①②③OOO④⑤⑥OO

O− 67 −

問３

図 ３ のように，コマとコマの間隔をそれぞれ l ，L にして 2 本の弦を張る。両方の弦の中央部を同時に弾くと，それぞれの弦から基本振動の音が出て，うなりが観測された。観測されたうなりの単位時間あたりの回数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，L は l よりわずかに長く，2 本の弦を伝わる波の速ウさは等しく，その速さを v とする。

弦
コマ

コマ
弦

コマ

コマ
図図3 3( l − L)①v
2

1④L－l2v

1②⑤( l − L)

③2v

L－lv

⑥2（L－l ）vv

11− 68 −( l − L)11

問４

次の文章中の空欄

A・Bに入れる語句と数値の組合せとして，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。

エ

帯電体aと帯電体bを近づけると互いに引力を及ぼし合い，帯電体 a と帯電体cを近づけると互いに斥力を及ぼし合った。このとき，帯電体bと帯電体cを近づけると，互いにAを及ぼし合う。

帯電していない塩化ビニール管を毛皮で擦ったところ，塩化ビニール管は負に帯電した。
その帯電量が－ 8 . 0 × 10－7 C であるとき，毛皮から塩化ビニール管に移動した電子の数はB個である。ただし，電子の電気量の大きさを 1 . 6 × 10－19 C とする。

①②③④⑤⑥AB引力

2 . 0 × 10 11引力

2 . 0 × 10 12引力

5 . 0 × 10 12斥力

2 . 0 × 10 11斥力

2 . 0 × 10 12斥力

5 . 0 × 10 12− 69 −

問５

次の文章中の空欄

CD・に入れる式と語句の組合せとして，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。

気体が外部から吸収した熱量を Q ，外部からされた仕事を W とすると，気体の内部エネルギーの変化Δ U は，Δ U ＝①②③④⑤⑥
問６Cと表される。この関係式は

DC

D

Q＋W

熱力学第 １ 法則

Q＋W

熱量の保存の法則

Q－W

熱力学第 １ 法則

Q－W

熱量の保存の法則

W－Q

熱力学第 １ 法則

W－Q

熱量の保存の法則を表す。

放射線に関する記述として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなカさい。

①②

γ線は電磁波ではなく，原子核を構成する粒子の一種である。
放射線の人体への影響は，放射線の種類によらず，ベクレルという単位で表される放射能の強さで決まる。

③④⑤α線，β線，γ線の中では，α線が最も透過力が強い。
放射線は，その電離作用によって生物の細胞や遺伝子に影響を及ぼす。
β線は，エネルギーの大きいヘリウムの原子核である。

− 70 −

Ⅱ 答えなさい。

速 度と時間のグラフ，抵抗の回路に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの問いに〔 １ 〕 図 １ のように，水平でなめらかな床面に沿って x 軸をとり，x ＝ 0 m の位置に質量 1 . 0 kgの物体を置き，時刻 t ＝ 0 s から水平方向に力を加えたところ，物体は x 軸に沿って運動をはじめた。図 ２ は，物体の速度 v〔m/s〕と時刻 〔t s〕の関係を表したグラフである。 x 軸の正の向きを速度や加速度の正の向きとする。

〔m/s〕
3020

物体

101.0kg力0

床面〔m〕

0

図1
問１

1020304050 〔s〕

図2

時刻 t ＝ 10 s ，30 s ，45 s での物体の加速度をそれぞれ a 1 ， a 2 ， a 3 とする。これらの加速度の数値の組（ a 1 ， a 2 ， a 3 ）として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をア

マークしなさい。

① （1 . 5 m/s 2 ，② （1 . 5 m/s 2 ，③ （1 . 5 m/s 2 ，④ （3 . 0 m/s 2 ，⑤ （3 . 0 m/s 2 ，⑥ （3 . 0 m/s 2 ，0 m/s 2 ，	－ 0 . 67 m/s 2 ）0 m/s 2 ，	－ 3 . 0 m/s 2 ）1 . 0 m/s 2 ，	－ 3 . 0 m/s 2 ）0 m/s 2 ，	－ 0 . 67 m/s 2 ）0 m/s 2 ，	－ 3 . 0 m/s 2 ）1 . 0 m/s 2 ，	－ 0 . 67 m/s 2 ）− 71 −

問２

時刻 t ＝ 40 s での物体の位置 x として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をイマークしなさい。

①④
問３②⑤x ＝ 800 m
x ＝ 950 m③⑥x ＝ 850 m
x ＝ 1000 m

x ＝ 900 m
x ＝ 1050 m

時刻 t ＝ 0 s から t ＝ 40 s までに，物体に対して水平方向に加えた力がした仕事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。ただし，空気抵抗は無視
ウできるものとする。

①④②⑤450 J
1200 J③⑥650 J
1350 J

900 J
1500 J〔 ２ 〕 図 ３ のように，抵抗値がそれぞれ r ， 2 r ， 3 r の抵抗 R 1 ，R 2 ，R 3 と，電圧 E の直流電源を接続した電気回路がある。抵抗 R 1 ，R 2 ，R 3 以外の電気抵抗は無視できるものとする。

aR22R1R33b

図3問４

図 3 の a b 間に並列に接続されている抵抗 R 2 と R 3 による合成抵抗を表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①2r
3②5r
6③6r
5④3r
2⑤5r
2⑥5r

− 72 −エ問５

抵抗 R 1 を流れる電流を表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をオマークしなさい。

①2E7r

②2E5r

③5E
11 r

④6E
11 r

⑤3E5r

⑥6E5r

問６抵抗 R 1 ，R 2 ，R 3 で消費される電力をそれぞれ P1 ， P2 ， P3 とする。 P1 ， P2 ， P3 の大小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，番号をマークしなさい。
カ①④

P1 ＜ P2 ＜ P3
P2 ＜ P3 ＜ P1②⑤

P1 ＜ P3 ＜ P2P3 ＜ P1 ＜ P2− 73 −③⑥

P2 ＜ P1 ＜ P3P3 ＜ P2 ＜ P1Ⅲ さい。

水 平投射，気体の状態変化に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの問いに答えな〔 １ 〕 図 １ のように，水平でなめらかな床面からの高さが H の台の右端の点 P から，小球が水平右向きに速さ v 0 で飛び出した。小球は点 Qで床面と 1 回目の衝突をしてはね返り，点 R で床面と 2 回目の衝突をした。点 P の真下の床面の点を O とする。また，小球と床面の間の反発係数（はね返り係数）を e とし，重力加速度の大きさを ɡ とする。なめらかな床面と衝突するときに小球の速度の水平成分は変化せず，空気抵抗は無視できるものとする。

小球0P

台OQR

床面

図1
問１

小球が点 P を飛び出してから点 Q で床面に衝突するまでの時間 t Q を表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①tQ=

④tQ=

問２

H2ɡ
H2ɡ

②tQ=⑤tQ=Hɡ
H
ɡ

③tQ=

⑥tQ=

ア2H
ɡ2H
ɡ

点 Q で床面に衝突した直後の，小球の速度の鉛直成分の大きさを表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①1ɡtQ
2② ɡtQ③2ɡ t Q

④1eɡ t Q
2⑤⑥2 eɡ t Qeɡ t Q− 74 −イ問３QR 間の距離は OQ 間の距離の何倍か。最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をウマークしなさい。

①④②⑤e倍2e倍

2③⑥e倍

e2 倍e倍2e2 倍〔 ２ 〕 図 ２ のように，水平な床面上に，なめらかに動くピストンで理想気体を封入した断面積S の円筒形シリンダーを置く。大気圧を p 0 ，ピストンの質量を m とする。はじめシリンダーを寝かせて置き，シリンダー内の気体の絶対温度は外部と同じ T，圧力も外部と同じ
p 0 であり，シリンダーの底面からピストンまでの距離は L であった。このときを状態Ⅰとする。次に，シリンダーをゆっくりと起こし，鉛直に立てると，ピストンはある位置で静止し，シリンダー内の気体の絶対温度は T のままであった。このときを状態Ⅱとする。続いて，シリンダー内の気体をゆっくりと加熱すると，気体の絶対温度が上昇し，ピストンはシリンダーの底面からの距離が L に戻って静止した。このときを状態Ⅲとする。重力加速度の大きさを ɡ とする。
00状態Ⅱ状態Ⅲ

シリンダー気体

ピストン00

床面状態Ⅰ

図2
問４

気体定数を R とすると，シリンダー内の気体の物質量を表す式として最も適当なものを，
エ次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①RTSL
p0②

RSLp 0T③

Rp 0 SL
T④p0RTSL⑤p 0 SL
RT⑥p 0T
RSL− 75 −問５

状態Ⅱにおいて，シリンダーの底面からピストンまでの距離はいくらか。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。

①mɡ
Lp0②mɡ
Lp0S③p0Lp 0 ＋mɡ④p0SLp 0 S＋mɡ

⑤p 0− mɡ
Lp0⑥p 0 S− mɡ
Lp0S

問６オ

状態Ⅱから状態Ⅲまでの過程で，気体が外部にした仕事はいくらか。最も適当なものを，カ次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①mɡ L④ （ p 0 S＋mɡ ）L②

p 0 SL③ （ p 0 S− mɡ ）L⑤p 0 Smɡ
Lp 0 S− mɡ

⑥− 76 −p 0 Smɡ
L
p 0 S＋mɡ の干渉，コンデンサーの回路に関する次の文〔 1 〕，〔 2 〕を読んで，あとの問いに答
Ⅳ 光えなさい。
〔 １ 〕 図 １ は，屈折率 n，厚さ d の薄膜の上面に，入射角 i で入射した光の道すじを拡大して表したものである。薄膜は空気ではさまれており，空気の屈折率を 1 とし，空気中での光の波長をλとする。光線 １ は点 A で屈折角 r で屈折した後，薄膜の下面の点 B で反射し，上面の点 C で屈折して空気中に出る。光線 ２ は薄膜の上面の点 C で反射する。破線 AA′は入射光の波面，CC′は屈折光の波面を表す。

光線 1

光線 2λλA空気
屈折率 1A′
CC′

薄膜
屈折率B

空気
屈折率 1

図1問１n を表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。
ア

①n=

sini
sinr

②n=sinr
sini

③n=

cosi
cosr

④n=

cosr
cosi

⑤n=

tani
tanr

⑥n=

tanr
tani

問２

波面 AA′から波面 CC′までの光学距離（光路長）は等しいので，光線 １ と光線 ２ に光路差を生じさせる道のりの距離の差（経路差）は C′B＋BCとなる。この距離 C′B＋BC を d とr を用いて表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。
イ

①C′B ＋ BC ＝ 2dsinr④C′B ＋ BC ＝

2dsinr②C′B ＋ BC ＝ 2dcosr⑤C′B ＋ BC ＝− 77 −2dcosr

③C′B ＋ BC ＝ 2dtanr⑥C′B ＋ BC ＝2dtanr

問３n ＞ 1 なので，点 C での光の反射では位相がπずれ，点 B での光の反射では位相はずれない。このことを考慮すると，光線 １ ，光線 ２ の反射光が強め合うために，距離 C′B ＋ BCが満たすべき条件は，0 以上の整数 m（ m ＝ 0 ，1 ，2 ，…）など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 つ選び，番号をマークしなさい。①1C′B ＋ BC ＝ mnλ2②1λC′B ＋ BC ＝ m・2n③C′B ＋ BC ＝ mnλ④λC′B ＋ BC ＝ m・n⑤C′B ＋ BC ＝ m＋⑥C′B ＋ BC ＝ m＋()1nλ2(ウ)1 λ2 n〔 ２ 〕 図 ２ のように，電圧 V の直流電源に，極板間隔 d，電気容量 C の平行板コンデンサー，抵抗 R，スイッチ S を接続する。はじめ，スイッチ S は開かれており，コンデンサーに電気量は蓄えられていない。

SR
図2問４

スイッチ S を閉じて十分に時間が経過した後，スイッチ S を開いた。このとき，コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーを表す式として最も適当なものを，次の中から １エつ選び，番号をマークしなさい。

①1CV2②CV③V2C④1 2C V
2⑤1CV 22⑥V22C− 78 −

問５

問 ４ に続いて，スイッチ S を開いたまま，コンデンサーの極板間隔をゆっくりと広げてd ＋ x にした。ただし，0 ＜ x ＜ d とする。このときのコンデンサーの極板間の電圧を表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。
d+xVd①④問６dVd+xd
Vd+x②⑤(d+xd)

2V③d+xVd⑥(dd+xオ)V2

問 ５ に続いて，スイッチ S を再び閉じて十分に時間が経過した。スイッチ S を再び閉じてから十分に時間が経過するまでの間に，スイッチ S を流れた電気量の大きさを表す式として最も適当なものを，次の中から １ つ選び，番号をマークしなさい。

①0②dCVd+x③xCVd+x④xCVd⑤d+xCVd⑥d+xCVx− 79 −カ