物 理 基 礎*解答番号+第１問

１〜

１８,-次の問い（問１〜４）に答えよ。
（配点 １７）

問 １ 紙面の右向きに直線運動する物体がある。図)のア〜オは０．
１s ごとの物体の位置を示している。図には等間隔に刻んだ目盛りを入れている。アの位置からエの位置に到達するまでは物体には力がはたらかず，エの位置に到達したとき瞬間的に物体に外から力が加わった。その後，物体は再び力を受けることなく運動を続けた。エの位置で物体に加えられた力の向きと，オの位置に到達し１s 後における物体の位置の組合せとして最も適当なものを，後のてから０．
!〜(のうちから一つ選べ。

ア１イウエオa
図b cd)!

"#$%&'(力の向き右右右右左左左左位abcdabcd

置― ４ ―（２２０７―４）

物理基礎
問 ２ 次の文章中の空欄

ア・イに入れる記号と語の組合せとして最も２適当なものを，後の!〜$のうちから一つ選べ。

図%のように，机の上に置かれた室温の容器に，室温より熱いスープなどの液体を移したときの，容器と液体の温度変化について考える。ただし，熱は液体と容器の間だけで移動するものとし，液体から大気への熱の移動や，容器から机や大気への熱の移動は無視できるものとする。

図%

室温に保たれた，それぞれ材質 A と材質 B からできた質量の等しい二つの容器に，同じ量の熱い液体を入れる。材質 A と材質 B の比熱（比熱容量）が，５０J/（g・K）と０．
８０J/（g・K）であるとき，液体と容器が熱平衡にそれぞれ，０．
ア達した後の温度が高いのは，材質の容器を使った方である。

また，室温に保たれた，材質は同じで質量が異なる二つの容器に同じ量の熱イ

い液体を移したとき，熱平衡に達した後の温度が高いのは，質量が容器を使った方である。

!

"

#$ア

A

A

B

B

イ

大きい

小さい

大きい小さい― ５ ―（２２０７―５）

物理基礎
問 ３ スマートフォン（スマホ）が，どのような電圧と電流で充電されているかを調べる機器（充電チェッカー）について考える。充電チェッカーは，図%のように充電器とスマホの間につないで使う。充電器の部分では，家庭用コンセントから得られる電気が交流から直流に変換される。

スマホ

充電チェッカー5.00 V
2.00 A

充電器

図%

充電チェッカーの内部のしくみを簡略化して考えてみよう。充電に関係する$本の導線だけに注目するとき，充電チェッカーの内部には，どのように電流Ａ と電圧計#Ｖ が配置されていると考えればよいだろうか。
計#

充電チェッカーの内部のしくみを表した模式図として最も適当なものを，次ページの!〜"のうちから一つ選べ。

― ６ ―３（２２０７―６）

物理基礎

VAVA充電器へ接続

スマホへ接続ǓA

充電器へ接続VVǒ

スマホへ接続充電器へ接続スマホへ接続Ǒ充電器へ接続

Aǐ

スマホへ接続充電器へ接続スマホへ接続ǏAVまた，充電チェッカーが示す電 圧，電 流 は そ れ ぞ れ，５．
００V，２．
００A であった。スマホに供給されている電力として最も適当なものを，次の!〜(のうちから一つ選べ。

４! ０．
２５W

" ０．
５０W

# １．
００W

$ ２．
５０W

% ５．
００W

& １０．
０W

' １２．
５W

( ２５．
０W

― ７ ―

（２２０７―７）

物理基礎
問 ４ 研究発表の題材としてスピーカーを分解したら，円すい状の紙（コーン），コイル，磁石からできていることがわかった。さらに，スピーカーから音が出るしくみを調べると，スピーカーの原理的な構造は図４であり，PQ 間のコイルに交流電流が流れると，コイルが磁場（磁界）から力を受けて振動し，それによってコイルに取り付けたコーンが交流電流と同じ振動数（周波数）で振動することがわかった。

音
コーン
PQ

移動方向

コイル

N
磁石 S

図

*

これらについて話し合った結果，次のような現象'〜*が起こると予想した。実際に起こると考えられる現象の組合せとして最も適当なものを，後の!〜&のうちから一つ選べ。

５

現象'：コイルに一定の大きさの直流電流を流し続けると，スピーカーから一定の高さの音が出る。
現象(：コイルに流れる交流電流の振動数を大きくしていくと，スピーカーから出る音の高さは高くなっていく。
現象)：コイルに流れる交流電流の振幅を変化させても，スピーカーから出る音の大きさは変化しない。
現象*：音波を当ててコーンを振動させると，PQ 間に交流電圧が発生する。
!

現象'と現象("現象'と現象)#

現象'と現象*$現象(と現象)%現象(と現象*&現象)と現象*― ８ ―（２２０７―８）

物理基礎

第２問

次の文章を読み，後の問い（問１〜４）に答えよ。（配点 １９）

図%のように，実線で示した斜面上の高さ h の点 P に小球を置く。時刻$に小球を静かに放すと，小球は初速度$ですべりはじめ，基準の高さにある斜面上の点 Q まで達した。ただし，斜面と小球の間の摩擦および空気抵抗は無視でき，また，重力加速度の大きさを g とする。

小球
高さ hP
斜面OQ

問 １ 次の文中の空欄
それぞれの直後の#'６・基準の高さ

図%７に入れる語句として最も適当なものを，$で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
(

斜面をすべり始めたときの小球の加速度の大きさは，小球の斜面の６!!
+%"+)#質量が大きいほど大きく，",質量が大きいほど小さく，&,質量に関係なく，
*

７!!
+%"
+)#傾きが大きいほど大きい。",傾きが大きいほど小さい。&,傾きに関係しない。
*― １０ ―（２２０７―１０）

物理基礎
問 ２ 次の文章中の空欄

８・のを，それぞれの直後の#'９に入れる語句と図として最も適当なも$で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
(

小球が斜面をすべっている間，その加速度の大きさは，８!!
+%"+)#増加していく。",減少していく。&,変化しない。 *この間の小球の速さと時刻の関係をあらわすグラフとして最も適当なもの
は，

O

時刻

O

速さ

時刻

ǒ

速さ

９Ǒ

速さǐ

速さ!
+Ǐ++%+++ O)

O

時刻",,,&,,
時刻 ,*である。

問 ３ 図(において，PQ 間の距離が L であるとする。小球が初速度'で点 P から点 Q まですべり落ちるのにかかる時間を表す式として正しいものを，次のh!〜&のうちから一つ選べ。ただし，角 ∠PQO ＝ θ は sin θ ＝を満たす
Lことを用いてよい。 １０!

)h! g"hg!

$L! g%L)! gh― １１ ―#)L! g&

L

(! gh

（２２０７―１１）物理基礎
次に，図&において実線で示したように斜面の勾配を急にして，斜面上の点 Pに小球を置く。時刻%に初速度%で小球を静かに放し，基準の高さにある点 Q′まですべらせた。

小球高さ hP

斜面OQ′
図

問 ４ 次の文章中の空欄

１１を，それぞれの直後の#'・Q

基準の高さ&１２に入れる語句として最も適当なもの$で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
(点 P に置いた小球が斜面 PQ をすべる場合と斜面 PQ′をすべる場合を比較す
ると，小球が基準の高さを通過する瞬間の速さは，

１１!!
++"
%+#+)$",斜面 PQ′をすべる場合の方が大きい。
,&どちらの斜面をすべっても同じである。
,,どちらの斜面をすべる方が大きいか決まらない。*
斜面 PQ をすべる場合の方が大きい。

また，点 P に置いた小球が基準の高さを通過するまでの間に垂直抗力がする仕事は，

１２!!
++"
%+#+)$",
斜面 PQ′をすべる場合の方が大きい。
,&どちらの場合も同じでありその値は%である。 ,,どちらの場合も同じでありその値は%ではない。*
斜面 PQ をすべる場合の方が大きい。

― １２ ―（２２０７―１２）

物理基礎

第３問

次の文章を読み，後の問い（問１〜３）に答えよ。（配点 １４）

クラスの実験チームが，糸電話をテーマとした探究活動に取り組んでいる。まず，二つの紙コップと%m ほどの糸を用意した。紙コップの底に小さな穴をあけ，糸の一端を固定し，二つの紙コップを糸で接続すると，図#のような糸電話が完成した。一方の紙コップに向かって話すと，他方の紙コップからその音声を聞くことができた。

紙コップ
糸図

紙コップ#

問 １ 生徒たちは，糸を通して音が伝わると考えて，これを確かめる実験を計画した。図$のように，糸電話を縦に設置し，質量が小さいプラスチック製の小球を紙コップ#の中と，逆さに置いた紙コップ$の上面に置いた。紙コップ#の真上にスピーカーを置き，音を発生させると，どちらの紙コップの小球も跳ねた。しかし，糸を外してスピーカーから同じ音を発生させたところ，紙コップ#の中に入れた小球は跳ねたが，紙コップ$の上面の小球は跳ねなかった。これらの現象の説明として適当なものを，次ページの!〜"のうちから二つ選べ。ただし，解答の順序は問わない。

― １４ ―

１３・

１４（２２０７―１４）

物理基礎

スピーカー

紙コップ１小球
糸小球

紙コップ２

図&（概念図）!

スピーカーから空気を伝わって紙コップ%に達した音は，紙コップ%を振動させることはできなかった。

"

スピーカーから空気だけを伝わって紙コップ&に達した音では，小球を観察可能なほど跳ねさせることはできなかった。

#

糸があると，紙コップ&の底が振動しにくくなり，代わりに小球が跳ねた。

$

スピーカーから空気を伝わって紙コップ%に達した音は，糸を伝わって紙コップ&を振動させ，小球を跳ねさせた。

― １５ ―（２２０７―１５）

物理基礎
糸を伝わる音について調べるために，図"のように，二つの紙コップを長さ Lの糸でつなぎ，一方の紙コップの中にスピーカー，他方にマイクロフォンを配置した。スピーカーには発振器をつないで，一定の振動数の音を発生させた。図#，
図$は，それぞれ L ＝５５cm と L ＝１７５cm のときの，スピーカーに加えた電圧とマイクロフォンからの電圧を同時にオシロスコープで観察した結果である。横軸が時刻 t，縦軸が電圧 V であり，実線の曲線 S がスピーカーに加えた電圧の表示，点線の曲線 M がマイクロフォンの電圧の表示である。初めに L ＝５５cm で図#の表示になるように実験配置を調整し，続いて糸の長さを長くすると，マイクロフォンの電圧変化の表示 M がしだいに右側に移動し，L ＝１７５cm のときに初めて図$の表示になった。二つの紙コップの間では，糸を介して伝わる音のみを考え，その速さは一定であったものとする。なお，!ms ＝０．
００１s である。

紙コップ

紙コップ

スピーカー

マイクロフォン

糸L
発振器

オシロスコープ

図VO

VS

1M2"S

34567t ms

O

L ＝ 55 cm

図12M
34567t ms

L ＝ 175 cm#

図― １６ ―$（２２０７―１６）

物理基礎
問 ２ 次の文中の空欄

１５それぞれの直後の#'・

１６$で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
(

この実験で使われた音の周期は振動数は１６!!
++"%+#+)$

問 ３ 次の文章中の空欄に入れるものとして最も適当なものを，

１５!!
++"%+#+)$

０．
５ms"
,
１ms ,
&であり，２ms ,,４ms *

２５０Hz ",
５００Hz ,&である。
１０００Hz,,２０００Hz*１７を，それぞれの直後の#'・１８に入れるものとして最も適当なもの$で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。
(図'の曲線 M が図(で右にずれたことは，糸が長くなったことによって，図&の左側の紙コップからの音が，糸を伝わって右側の紙コップに達する時間が１７!!
++"%+#+)$

０．
５ms"
,
１ms ,&だけ 長 く な っ た こ と を 意 味 し て い る。し た が っ
１．
５ms,,２ms *て，糸を伝わる音の速さは１８!!
++"+%#++$+)%― １７ ―

３４０m/s ",６００m/s ,,８００m/s &である。
,
１２００m/s,,
２４００m/s*（２２０７―１７）