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82 (物理(第3問) 問1)
問題文
ゴムひもを引っ張ったときの、ゴムひもの長さと張力の変化を測定したところ、図1と図2の結果が得られた。図1の実験では、ゴムひもをゆっくり時間をかけて引っ張りながら測定を行ったが、図2の実験では、すばやく引っ張って測定を行った。
図1の実験結果から、この実験で用いたゴムひもは、ゆっくり引っ張って自然の長さx0より長くなっているときは、自然の長さからの伸びと力がほぼ比例するという、図1の破線で示したような、ばねの性質と似た関係がおおまかに成り立つことがわかる。
このように、ゴムひもをばねと見なした場合の、ばね定数の式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
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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)追・再試験 問82(物理(第3問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)
ゴムひもを引っ張ったときの、ゴムひもの長さと張力の変化を測定したところ、図1と図2の結果が得られた。図1の実験では、ゴムひもをゆっくり時間をかけて引っ張りながら測定を行ったが、図2の実験では、すばやく引っ張って測定を行った。
図1の実験結果から、この実験で用いたゴムひもは、ゆっくり引っ張って自然の長さx0より長くなっているときは、自然の長さからの伸びと力がほぼ比例するという、図1の破線で示したような、ばねの性質と似た関係がおおまかに成り立つことがわかる。
このように、ゴムひもをばねと見なした場合の、ばね定数の式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
- f1/x0
- f1/x1
- f1/(x1-x0)
- x0/f1
- x1/f1
- (x1-x0)/f1
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この過去問の解説 (2件)
01
答えは、f1/(x1-x0)となります。
フックの法則を用います。
(復元力[N])=ー(バネ定数[N/m])×(自然長からの伸び[m])
です。
この式にグラフから読み取った値を代入します。
(張力のみを考えるため正負は考えなくてよい)
ばね定数をkとして、
f1=k×(x1-x0)
kについて解いて、
f1/(x1-x0)となります。
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02
ばね定数の式としてフックの法則を用います。
フックの法則
(力)=(バネ定数)×(自然長からの伸び)
よって、
f1=k(x1-x0)
k=f1/(x1-x0)
が正答となります。
フックの法則をきちんと覚えて使いましょう。
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