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82 (物理(第3問) 問2(3))

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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82(物理(第3問) 問2(3)) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章を読み、後の問いに答えよ。

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。

この実験に関して述べた次の文章中の空欄( ウ )に入れる語句として最も適当なものを、それぞれの選択肢のうちから一つ選べ。

コイルに電磁誘導による電流が流れると、その電流による磁場は、台車の速さを( ア )する力を及ぼす。しかし、実際の実験ではこの力は小さいので、台車の運動はほぼ等速直線運動とみなしてよかった。力が小さい理由は、オシロスコープの内部抵抗が( イ )からである。
空気抵抗も台車の加速度に影響を与えると考えられるが、この実験では台車が遅く、さらに台車の質量が( ウ )ので、空気抵抗の影響は小さい。
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この過去問の解説 (2件)

01

空気抵抗は進行方向の逆向きに働く力なので、

ma=F≒0 つまり質量が大きいと空気抵抗を無視できます。

選択肢1. 大きい

これが正解です。

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02

解答 ウ: 大きい

 

解説

「空気抵抗も台車の加速度に影響を与えると考えられるが、

この実験では台車が遅く、さらに台車の質量が( ウ )ので、

空気抵抗の影響は小さい」の穴埋め問題です。

 

質量は「運動の様子の変えにくさ」です。

つまり質量が大きいほど力の影響を受けにくいということです。

 

式で言えば、運動方程式

ma = (空気抵抗)

より

a = (空気抵抗)/m

であり、mが大きければ

a ≒ 0

となって等速直線運動とみなせます。

 

よって答えは ウ: 大きい となります。

選択肢1. 大きい

この選択肢が正解となります。

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