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１１～５〕（配点25）

図 1 のように，物体 A とおもり B（1₀₀ g，₂5 cm3 ）を細い棒の両端に細くて軽い糸でつるして棒の中心を上から糸でつるすと，物体 A とおもり B が水（1.0 g/cm3 ）の中につかった状態で棒が水平の状態を保った。水の容器は一辺 1₀ cm の立方体の形であり，物体 A とおもり B を水の中につけたときに水の高さは 1.0 cm 上昇した。物体 A の質量はいくらか。最も適当な数値を，下の①～⑤のうちから一つ選１べ。

g

糸棒
容器
水おもりB

物体 A

図①5₀②75③11₀₀―2―④15₀⑤175物理基礎・物理問２閉管（一端のみが閉じた管）内の気柱の固有振動について考える。次の文章中のAとBに入る数値の組合せとして最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。ただし，開口端補正は無視する。

２気柱が 5 倍振動しているとき，波長は基本振動の場合の常波の腹の数はBつになる。

AB①53②1―53③55④1―55―3―A倍であり，定物理基礎・物理問３ア

次の文章中のエ～の①～⑧のうちから一つ選べ。に入る語の組合せとして最も適当なものを，下３

図 ₂ のような直方体の金属板（導体）の Y 軸の正方向に電流 I を流し，Z 軸の正方向に磁場 B を掛けた。電流は，金属中の自由電子の流れであり，Y 軸のア方向に移動する。また，自由電子は磁場 B より力を受け，X 軸の方向に曲がって進むので，直方体の面 A はエウに帯電する。これは，電子がを持つ証拠である。

ZBY面AIX
図₂アイウエ①正正負負電荷②正負正負電荷③正正負正電荷④正負正正電荷⑤負正負正電荷⑥負負正正電荷⑦負正負負電荷⑧負負正負電荷―4―イ物理基礎・物理問４

次の文章中のオから一つ選べ。

４に入る数値として最も適当なものを，下の①～⑤のうち地球を球体であると仮定したとき，地球上の物質にはたらく重力は，地球の中心からの距離の二乗に反比例することが知られている。質量 m［kg］の物体が地表にある時に受ける重力を F 1［N］とし，地表から高さ h［m］にある時に受ける重力を F［N］とする。
2F2＝ 0.99 となる高さは h ＝F1オ ［m］である。

₆，万有引力定数は 6.67 ×1₀ － 11［N・m₂/kg₂ ］，
ただし，地球の半径は 6.4 ×1₀［m］

地球の質量は 6.0 × 1₀₂₄［kg］とする。
また，必要なら次の式を用いよ。

(nnx が a に比べて非常に小さい場合，（ a ＋ x ）≒a 1 ＋n①

1.6 × 1₀₄②3.2 × 1₀₄④1.3 × 1₀5⑤3.2 × 1₀5

問５)xと近似できる。
a③6.4 × 1₀₄

鉛直方向の静電場のある空間で，水平な地面からの高さが h の地点から，帯電していない質量 m の小物体を速さ v 0 で水平に射出したところ，射出地点から水平方向に L だけ隔たった地点に着地した。次に，この小物体に電荷 q（ q ＞ ₀ ）を与えてから同じ実験を行ったところ，射出地点から水平方向に ₂ L だけ隔たった地点に着地した。静電場の値はどうなるか。次の①～④のうちから最も適当なものを一つ選べ。ただし，鉛直上向きを正，重力加速度の大きさを g とし，空気抵抗は無視する。

①3gm
4q５②gm2q③ －―5―gmq④ －3gmq

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）

自然長 l 0 ，バネ定数 k の軽いバネを地面に鉛直に立て，上端に質量 m の小さいおもりを取り付け，下端は地面に固定した。ただし，すべての問いでおもりは鉛直方向にのみ運動し，バネが傾くことはないものとする。円周率をπ，（地球の）重力加速度の大きさを g とし，風や空気抵抗の影響は無視する。また，自然長 l 0 は十分に長いものとする。
問１だけ縮んでいおもりが受ける力が釣り合っているとき，バネは自然長よりも l ′るとする。l ′として最も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。
＝l′１①km問２②mk③m 2g 22k④mgk⑤mgk

バネを手で押して自然長よりも L だけ縮んだところで静かに手を離したところ，おもりが振動し始めた。この振動の周期 T 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。ただし，L ＞ l ′とする。 T ＝①

問３km②mk③m 2g 22k④ 2πkm

２⑤ 2πmk

月面で問 ２ と同じ実験を行う（バネの一端を月の地面に固定し自然長よりも Lだけ縮んだ状態から静かに振動させ始める）と，おもりの振動の周期はどうなるか。最も適当なものを，次の①～③のうちから一つ選べ。ただし，月の重力は地1球の重力の ― 倍である。 ３
₆①T と同じになる②T より小さくなる―6―③T より大きくなる

物理基礎・物理問４

問 ３ のとき，振動するおもりの速さの最大値は，月面では地球で同じ実験をした場合とくらべてどうなるか。最も適当なものを，次の①～③のうちから一つ選４べ。
①問５同じになる②③小さくなる

大きくなる

同じバネの一端を天井に固定し，他端に質量 m の小さいおもりを取り付けてぶら下げた。その後，バネを手で縮め，バネが自然長よりも L だけ縮んだ状態で静かに手を離したところ，おもりは振動し始めた。これを月で行うと，振動する
おもりの速さの最大値は地球で同じ実験をした場合とくらべてどうなるか。最も適当なものを，次の①～③のうちから一つ選べ。
①同じになる②小さくなる―7―

５③大きくなる

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１５～〕（配点25）

図 1 のように，直流電源（電圧 E ）と三つの抵抗（抵抗値 R 1，R 2，R 3 ），および，条件により抵抗値の変化する抵抗 X をつないで回路を作る。ただし，上にあげた抵抗以外，回路の抵抗は無視できるとする。

R1aXR2bR3力力E
図問１1図₂

図 1 における回路の点 a ，b 間の電位差がゼロのとき，抵抗 X の抵抗値はいくらか。正しいものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①問２

R1R3②R2

R1R2③R3R（R12 ＋ R3 ）R 2 ＋R 3 －R 1

１④

R2 ＋ R3 － R1

図 ₂ のように，抵抗 X は細長い円柱形の導体であり，力がかかると力の方向に依存して，より細く長い円柱形，あるいは，より太く短い円柱形に変形する。ただし，変形しても体積は変わらないとする。今，力がかかって X の長さが k 倍になったとき，X の抵抗値は元の何倍になるか。正しいものを，次の①～⑤のう２ちから一つ選べ。

①1②k倍③k2―8―④1―k⑤1―k2

物理基礎・物理
問３

次の文章中のアとイに入る語の組合せとして正しいものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

３X の抵抗値が少し大きくなったとき，R 1 の抵抗を流れる電流はイ

点 b に対する点 a の電位は

問４アなり，。

アイ①大きく上がる②大きく下がる③小さく上がる④小さく下がる

X の抵抗値が RX のとき，X の消費電力はいくらか。正しいものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①2ERX②４③ERX22E
R1 ＋ R X④2E RX(R1 ＋ R X)2

R1
X の抵抗値が，今，R 1 に等しいとする。ここから X の抵抗値が ― まで小さく2問５なると，X の消費電力はどうなるか。正しいものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

５①大きくなる②小さくなる

③

変化しない

④

情報不足でわからない―9―

物理基礎・物理

第 ４ 問 次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ３ ）に答えよ。
〔 解答番号１～５〕（配点25）

図 1 のように，間隔が d の二つのスリット（ A ，B ）のある板と，この板より L 離れたところにスクリーンが設置されている。スリット A ，B を同じ位相の単色光が通過する場合を考える。図にあるように，スリット A ，B の中央を通る線とスクリーンの交点を O としたとき，O では明線が現れる。またその隣に，図のように O より x 離れた P1 で明線が観察された。当然，O に対して P1 と逆側の x 離れた点でも明線が観測されるが，ここでは，P1 についてだけ考える。
ただし，x と d は L に比べ，非常に小さいとする。また，αが 1 に比べ非常に小さい場合は，（ 1 ＋α） ≒ 1 ＋ nαが成り立つとする。
nA

P1LALBdB

L

図― 10 ―1O

物理基礎・物理問１

次の文章中の１２とに入れるのに最も適当なものを，下の①～⑥のうちからそれぞれ一つずつ選べ。
AP1 およびAP2 間の距離をそれぞれ LA，LB（ AP1 ＝ LA，BP1＝LB ）としたとき，
LA ＝１，LB ＝

２⎡
1⎧1d ⎧⎡x＋① L│  1 ＋ ⎨  
⎨│
2 ⎩L
2 ⎩⎣
⎣

2⎡
1⎧1d ⎧⎡x＋② L│  1 ＋ ⎨  
⎨│
2 ⎩L
2 ⎩⎣
⎣

2⎡
1⎧1d ⎧⎡x＋③ L│  1 － ⎨  
⎨│
2 ⎩L
2 ⎩⎣⎣

⎡
1⎧1d ⎧⎡x－④ L│  1 ＋ ⎨  
⎨│
2 ⎩L
2 ⎩⎣⎣

2⎡
1⎧1d ⎧⎡x－⑤ L│  1 ＋ ⎨  ⎨│2 ⎩L2 ⎩⎣⎣）

2⎡
1⎧1d ⎧⎡x－⑥ L│  1 － ⎨  ⎨│2 ⎩L2 ⎩⎣⎣４に入れるのに最も適当なものを，下の①～⑥の（）（次の文章中の３（（）（問２となる。と（）））うちからそれぞれ一つずつ選べ。
問 １ より，LB － LA ＝として，①４xd―
L④ xdL ＝３となり，P1 に明線が現れるには，光の波長をλの条件が成り立つ必要がある。

xdL

xd
3③ ―＝ λ2Lxd
⑤ ― ＝λL⑥ xdL ＝λ②3
λ2― 11 ―物理基礎・物理
問３

次の文章中のアとイに入る語の組合せとして最も適当なものを，下５の①～④のうちから一つ選べ。

このように，明線が不連続に現れる現象をアと呼び，光以外にも音や，水面の波，電子線などでもみられる現象である。用いる波の波長が短くなると，x の値はイ。

アイ①回

折大きくなる②回

折小さくなる③干

渉小さくなる④干

渉大きくなる― 12 ―

物理基礎・物理（下 書 き 用 紙）

― 13 ―