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78 (物理(第3問) 問1)
問題文
図1のように、二つのコイルをオシロスコープにつなぎ、平面板をコイルの中を通るように水平に設置した。台車に初速を与えてこの板の上で走らせる。台車に固定した細長い棒の先に、台車の進行方向にN極が向くように軽い棒磁石が取り付けられている。二つのコイルの中心間の距離は0.20mである。ただし、コイル間の相互インダクタンスの影響は無視でき、また、台車は平面板の上をなめらかに動く。
台車が運動することにより、コイルには誘導起電力が発生する。オシロスコープにより電圧を測定すると、台車が動き始めてからの電圧は、図2のようになった。
このコイルとオシロスコープの組合せを、スピードメーターとして使うことができる。この台車の運動を等速直線運動と仮定したとき、図2から読み取れる台車の速さを、有効数字1桁で求めるとどうなるか。次の式中の空欄( )に入れる数字として最も適当なものを、後の選択肢のうちから選べ。
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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78(物理(第3問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)
図1のように、二つのコイルをオシロスコープにつなぎ、平面板をコイルの中を通るように水平に設置した。台車に初速を与えてこの板の上で走らせる。台車に固定した細長い棒の先に、台車の進行方向にN極が向くように軽い棒磁石が取り付けられている。二つのコイルの中心間の距離は0.20mである。ただし、コイル間の相互インダクタンスの影響は無視でき、また、台車は平面板の上をなめらかに動く。
台車が運動することにより、コイルには誘導起電力が発生する。オシロスコープにより電圧を測定すると、台車が動き始めてからの電圧は、図2のようになった。
このコイルとオシロスコープの組合せを、スピードメーターとして使うことができる。この台車の運動を等速直線運動と仮定したとき、図2から読み取れる台車の速さを、有効数字1桁で求めるとどうなるか。次の式中の空欄( )に入れる数字として最も適当なものを、後の選択肢のうちから選べ。
- 1✕10-1m/s
- 5✕10-1m/s
- 1✕101m/s
- 5✕101m/s
- 5✕100m/s
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この過去問の解説 (2件)
01
パルスの間隔が0.4s、コイル間の距離が0.2mなので
0.2m÷0.4s=0.5m/s となります。
これが正解です。
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02
解答 5✕10-1m/s (0.5m/s)
解説
まず問題文中に「二つのコイルの中心間の距離は0.20mである」とあります。
1つ目のコイルで誘導起電力が発生してから
2つ目のコイルで誘導起電力が発生するまでの時間は
グラフより0.4sと読み取れます。
したがって速さを計算すると 0.20m ÷ 0.4s =0.5 m/s
よって答えは 5✕10-1m/s となります。
この選択肢が正解となります。
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