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，荒い水平面（動摩擦係数μ）に静止した物体を，水平方向の力 Fで斜面の手前まで距離 d だけ押し続けた。押すのを止めてから物体は傾き 45°の荒い斜面（動摩擦係数μ）を滑り上がり高さ h の所で静止した。ここで，押す力 Fの大きさが物体にかかる重力と同じ大きさであった場合，高さ h はいくらになる
１か。最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

力Fh

物体45°d

図①μd
1 ＋μ②

1 －μd
1 ＋μ1

③―2―μd1 －μ④

1 ＋μ1 －μd

物理基礎・物理問２

電荷を帯びていない二つの物体 A と B を互いに擦り合わせたところ，物体間で電子の移動が起こり，物体 A は正に，物体 B は負に帯電した。その後，空気中で物体 A と物体 B を互いに 3.0m 離したところ，10N の力で互いに引き合った。この二つの物体の間を移動した電子は何 mol だったか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。ただし，クーロンの法則に現れる比例定数は k ＝ 9.0× 109 Nm2 /C 2 ，アボガドロ定数は 6.0 × 1023，電気素量は 1.6 × 10 － 19C であるとする。
①問３

２mol

1.0 × 10 － 13②

1.0 × 10 － 9

次の文章中のア～ウ

下の①～⑧のうちから一つ選べ。

③④

1.0 × 10 － 8

1.0 × 10 － 4に入る語の組合せとして最も適当なものを，
３コンデンサーは絶縁体を 2 枚の金属板ではさんだものであり，絶縁が破れない範囲で電圧を 2 枚の金属板間にかけることで電気を蓄えることができる。より多ア

くの電気を蓄えられるコンデンサーを作るには， 2 枚の金属板の間隔をし， 2 枚の金属板の面積をイし，間にはさむ絶縁体の誘電率をればよい。

ア

イ

ウ

①大きく

大きく

大きく

②大きく

大きく

小さく

③大きく

小さく

大きく

④大きく

小さく

小さく

⑤小さく

大きく

大きく

⑥小さく

大きく

小さく

⑦小さく

小さく

大きく

⑧小さく

小さく

小さく

―3―ウ

す物理基礎・物理問４

ア

次の文章中のイとに入る語の組合せとして最も適当なものを，４下の①～⑥のうちから一つ選べ。

滑らかに可動する軽い蓋で密閉されたシリンダー内の気体が，大気圧 P，室温の下で平衡状態にある。これを図 2 のように大気圧の下で質量 m の水（比熱 c）につけ平衡状態になるまで十分な時間をおくと，水の温度は上がり，気体の体積はアする。気体の体積の変化量（絶対値）がΔV であるとき，水温の変化量はイとなる。ただし，シリンダーの比熱は無視でき熱の移動は気体と水の間でのみ起こると仮定し，気体は単原子分子の理想気体とみなす。
蓋（可動、断熱）

大気圧 P

シリンダー
水槽（断熱）
気体水図ア2イ①増加②増加③増加④減

少⑤減

少⑥減

少―4―PΔVmc
3PΔV
2mc
5PΔV2mc
PΔVmc
3PΔV
2mc
5PΔV2mc

物理基礎・物理問５

一定の速度で一直線上を動いている音源（振動数は一定であるとする）が発する音を，音源が動く経路上の一点で静止している人が観測している。音源が観測地から f 2′へ変化した。音源の振動数 f
点を通過した瞬間，観測された振動数が f 1′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。ただし，風は５吹いていないものとする。 f ＝①f 1′f 2′f 1′＋ f 2′

②f 1′f 2′f 1′－ f 2′―5―③2 f 1′f 2′f 1′＋ f 2′④2 f 1′f 2′f 1′－ f 2′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）

地球を表面が滑らかな半径 R の球で，その質量 M が中心に集まっているとしてよいと仮定する。地球表面に静置された質量 m の物体にはさまざまな力がはたらく。この中で，重力と遠心力，万有引力について考える。ただし，重力加速度を g ，万有引力定数を G とし，地球の自転の角速度をω，円周率をπ＝ 3.14 とする。
問１

次の記述①～⑤のうちから，誤りのあるものを一つ選べ。

１①

赤道上では，重力は地球の中心に向かう方向となる。

②

極点では，重力は地球の中心に向かう方向となる。

③

質量 1 ㎏の物体にかかる重力の大きさは，地球上，何処でも同じである。

④万有引力定数 G の大きさは，宇宙のどこでも同じである。

⑤

静止衛星の角速度は，地球の自転の角速度と同じである。

問２

地球が太陽の周りを周る軌道を円軌道とし，その半径を 14,960 万 km とすると地球の公転速度（km/h）はいくらか。最も適当な数値を，次の①～⑤のうちから２一つ選べ。ただし， 1 年は 365 日とする。

問３① 10,725②④ 254,400⑤ 1,072,500km/h③ 107,250

25,440地球の自転の周期を 24 時間とするとω〔rad/s〕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。ω ＝

３①3.64 × 10 － 5②7.27 × 10 － 5④4.36 × 10 － 3⑤2.62 × 10 － 1―6―rad/s③2.18 × 10 － 3

物理基礎・物理問４

R を 6.38 × 103 km とすると地球の体積（m3 ）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。

４①6.13 × 1011

②1.09 × 1012

④6.13 × 1020⑤

1.09 × 1021

問５m3
③5.11 × 1014

R を 6.38 × 103 km とする。地球上のどの地点でも，重力加速度 g の大きさが等しいと仮定して，その大きさを 9.80m/s2，G を 6.67 × 10 － 11m/（kg・s 2 ）とすると地球の質量（kg）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，この値は，実際の地球の質量とほぼ同じである。
①6.23 × 1016

②5.98 × 1018

④5.98 × 1024

⑤6.23 × 1025―7―③５kg

6.23 × 1023

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）次の回路図 1 ～ 3 のように，電池と，長さ L で電気抵抗 R の細くて一様な棒を 2本用いて回路を作る。ただし，この 2 本の棒以外の電気抵抗は全て無視し，電池の起電力 V は一定であるとする。

LA

A

B

L

A

A

A
A

A

B

L
―
2L―
A 2L
―
2L―
2A

B

L―
3L―
2L

C
L XY―
32L
2L― X―
33B
B

L―
2回路図 2L― 回路図 13X

BC B
Y

B

CY

B

2L―
3回路図 3問１

回路図 1 の点 A B 間の合成抵抗はいくらか。最も適当なものを，次の①～⑤の１うちから一つ選べ。

①R4②R
2③R―8―④2R⑤4R

物理基礎・物理問２L
棒の端から距離にして 2 の点同士を導線でつないだ（回路図 2 ）。回路図 2 の点 A B 間の合成抵抗はいくらか。最も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。

①問３２R
4②R
2③④2R

⑤4R

L2L
棒の端から距離にして 3 の点と 3 の点を回路図 3 のように導線でつないだ。
回路図 3 の点 C を流れる電流の向きはどうなるか。最も適当なものを，次の①～③のうちから一つ選べ。

３①

回路図 3 の矢印 X の向きに流れる②

回路図 3 の矢印 Y の向きに流れる

③

流れない

問４

回路図 3 の点 A B 間の合成抵抗はいくらか。最も適当なものを，次の①～⑤の４うちから一つ選べ。

①問５RR
9②4R
9③R
2④2R

⑤9R

回路図 3 で点 A を流れる電流はいくらか。最も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。

①V9R

②５V
2R

③2V
R―9―④9V
4R⑤9V
R

物理基礎・物理

第 ４ 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）一定の振動数で鉛直方向に振動する振動子により，水平面に均一に存在する媒質を振動させると波が同心円状に広がっていく（図 1 ）。

振動子

図― 10 ―

1

物理基礎・物理問１5
図 2 のように振動子を ― 周期だけ振動させたときの波の広がりとして，振動4子からの距離（横軸）と媒質の変位（縦軸）の関係を示すグラフはどうなるか。最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

１媒質の変位時間

図2①②③④― 11 ―

物理基礎・物理問２

図 3 のように二つの振動子を d だけ離して同位相で振動させ，振動子から十分遠方で波の干渉を観測する。図 3 に示すθの方向（二つの振動子を結ぶ直線と角度θをなす方向）で観測するとき，二つの振動子から波が進む経路の差はどうなるか。最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。ただし，二つの振動子から観測点までの経路は互いに平行とみなせる程度に遠方に観測点があるとす２る。

遠方の観測点へθd
図①問３②d cosθ3③d sinθdcosθ

④dsinθ

問 ２ において，振動子間の距離 d がちょうど波の波長に等しいとき，観測点の方向θ（0°≦θ≦ 90°）として波の弱め合う干渉が起こるのはどの方向か。最も適°当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。
３①問４0②30③45④60⑤90問 ２ において，振動子間の距離 d が波の波長の 4 倍に等しいとき，観測点の方向θ（ 0 °≦θ≦ 90°）として波の弱め合う干渉が起こる方向はいくつあるか。最４も適当なものを，次の①～⑤のうちから一つ選べ。
①1②2③4― 12 ―④8⑤16

物理基礎・物理問５問 ４ において，振動子間の距離 d は問 ４ のときのまま変えずに，二つの振動子の振動数だけをともに 2 倍にすると，観測点の方向θ（ 0 °≦θ≦ 90°）として波の弱め合う干渉が起こる方向はいくつになるか。最も適当なものを，次の①～⑤の５うちから一つ選べ。
①1②2③4― 13 ―④8⑤16