大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)本試験
問67 (物理(第1問) 問2(2))

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問題

大学入学共通テスト(理科)試験 令和4年度(2022年度)本試験 問67(物理(第1問) 問2(2)) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章中の空欄イに入れる選択肢として最も適当なものを選択肢のうちから一つ選べ。

図2(a)のように、垂直に矢印を組み合わせた形の光源とスクリーンを、凸レンズの光軸上に配置したところ、スクリーン上に光源の実像ができた。スクリーンは光軸と垂直であり、F、F′はレンズの焦点である。スクリーンと光軸の交点を座標の原点にして、スクリーンの水平方向にx軸をとり、レンズ側から見て右向きを正とし、鉛直方向にy軸をとり上向きを正とする。光源の太い矢印はy軸方向正の向き、細い矢印はx軸方向正の向きを向いている。このとき、観測者がレンズ側から見ると、スクリーン上の像は( ア )である。
次に図2(b)のように、光を通さない板でレンズの中心より上半分を通る光を完全に遮(さえぎ)った。スクリーン上の像を観測すると、( イ )。
問題文の画像
  • 像のy>0の部分が見えなくなった
  • 像のy<0の部分が見えなくなった
  • 像の全体が暗くなった
  • 像にはなにも変化がなかった

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この過去問の解説 (2件)

01

光は水平方向だけでなく、全方向へ拡散されています。

そのため、レンズの上半分を覆っても、下半分を通ってスクリーンへ投影されます。

ただし、レンズを通る光の総量がレンズの覆われた分減るため、像が暗くなります。

選択肢1. 像のy>0の部分が見えなくなった

部分的に見えなくなることは無いため誤りです。

選択肢2. 像のy<0の部分が見えなくなった

部分的に見えなくなることは無いため誤りです。

選択肢3. 像の全体が暗くなった

これが正解です。

選択肢4. 像にはなにも変化がなかった

像が暗くなるので「変化がない」は誤りです。

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02

解答 像の全体が暗くなった

 

解説

レンズの一部を隠しても像は欠けません。

これは有名な事実なので覚えておくべきですが、

その場で考えることもできます。

 

光源の上端(矢印の先)については

「上端→レンズ中央→スクリーン」や

「上端→手前の焦点F→レンズ下部→光軸に平行に進んでスクリーンへ」

の経路があるため、像ができます。

 

光源の下端については

「下端→レンズ中央→スクリーン」や

「下端→光軸に平行に進んでレンズ下部へ→奥側の焦点F'→スクリーン」

の経路があるため、像ができます。

 

像は欠けませんが経路自体は減るので

スクリーンに届く光は減少して暗くなります。

 

よって答えは 像の全体が暗くなった となります。

選択肢3. 像の全体が暗くなった

この選択肢が正解となります。

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