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84 (物理(第3問) 問4)
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。
Aさんは次に図4のようにコイルを三つに増やして実験をした。ただし、コイルの巻き数はすべて等しく、コイルは等間隔に設置されている。また、台車に取り付けた磁石は1個である。
実験結果は、図5のようになった。
BさんがAさんと同じような装置を作り、三つのコイルを用いて実験をしたところ、図6のように、Aさんの図5と違う結果になった。
Bさんの実験装置はAさんの実験装置とどのように違っていたか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、選択肢に記述されている以外の違いはなかったものとする。
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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84(物理(第3問) 問4) (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。
Aさんは次に図4のようにコイルを三つに増やして実験をした。ただし、コイルの巻き数はすべて等しく、コイルは等間隔に設置されている。また、台車に取り付けた磁石は1個である。
実験結果は、図5のようになった。
BさんがAさんと同じような装置を作り、三つのコイルを用いて実験をしたところ、図6のように、Aさんの図5と違う結果になった。
Bさんの実験装置はAさんの実験装置とどのように違っていたか。最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、選択肢に記述されている以外の違いはなかったものとする。
- コイル1の巻数が半分であった。
- コイル2、コイル3の巻数が半分であった。
- コイル1の巻き方が逆であった。
- コイル2、コイル3の巻き方が逆であった。
- オシロスコープのプラスマイナスのつなぎ方が逆であった。
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この過去問の解説 (2件)
01
コイル1にあたる部分の電流のみ±が逆になっています。
つまりコイル1の巻き方が逆(コイル1から見た磁石が進む方向が逆)になっていると考えられます。
これが正解です。
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02
解答 コイル1の巻き方が逆であった。
解説
Aさんの実験結果が図5、
Bさんの実験結果が図6です。
2つの図で違いが発生した原因を答える問題です。
図5と図6の違いは、コイル1の部分のパルスの形状が
反転していることです。これはコイル1だけ巻く向きが
逆だったということです。
よって答えは コイル1の巻き方が逆であった。 となります。
誤答選択肢です。
コイルの巻き数が半分になった場合、
ピークの高さが半分になるはずです。
誤答選択肢です。
コイル2と3の部分は変わっていません。
この選択肢が正解となります。
誤答選択肢です。
コイル2と3の部分は変わっていません。
誤答選択肢です。
こうなっていた場合は、検出されるパルスの形状が
3つとも反転するはずです。
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