大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問9 (物理基礎(第2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)追・再試験 問9(物理基礎(第2問) 問2(2)) (訂正依頼・報告はこちら)

図1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0に小球を静かに放すと、小球は初速度0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。

次の文章中の空欄( b )に入れる図として最も適当なものを、選択肢のうちから一つ選べ。

小球が斜面をすべっている間、その加速度の大きさは( a )
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、( b )である。
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この過去問の解説 (1件)

01

解答 b: 右肩上がりの直線のグラフ

 

小球が斜面をすべっている間の小球の速さと時刻の関係を

あらわすグラフを選択する問題です。

 

小球の質量をm、小球の加速度をa、

重力加速度の大きさをg、斜面の角度(∠OQP)をθとおきます。

 

斜面方向の運動方程式(斜面を下る方向を正)

ma = mg sinθ よって a = g sinθ


等加速度直線運動の公式より、速度をvとして、

v = v0 + at

であり、初速度v0 = 0であるので、

v = at = (g sinθ) t

 

したがってv-tグラフは、原点を通り傾きが一定(g sinθ)

の直線になります。

 

よって答えは以下のようになります(図を参照)。

選択肢1. 解答選択肢の画像

誤答選択肢です。

空気抵抗や摩擦があればこうなるでしょう。

選択肢2. 解答選択肢の画像

この選択肢が正解となります。

選択肢3. 解答選択肢の画像

誤答選択肢です。

v-tグラフではなくx-tグラフならこうなるでしょう。

選択肢4. 解答選択肢の画像

誤答選択肢です。

これは速さが一定のグラフです。

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