大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和5年度（2023年度）本試験
問8 (物理基礎（第2問） 問3（2）)

解答　実験イの小球の速さが最も大きい。

解説

床を位置エネルギーの基準点とします。

V: 発射の瞬間の位置エネルギー

K: 発射の瞬間の運動エネルギー

K':床に到達した瞬間の運動エネルギー

としておきます。

情報を整理します。

実験ア: 図1の実験(水平投射)

実験イ: 実験アより初速度の大きさを大きくして水平投射

実験ウ: 実験アより初速度の大きさを小さくして水平投射

つまり初速度の大きさの大小関係は　ウ<ア<イ　となっています。

運動エネルギーは速いほど大きいため、

Kの大小関係も　ウ<ア<イ　となります。

3つの実験について、発射の瞬間の高さは同じであるため、

Vは全て等しいことに注意します。

力学的エネルギー保存の法則

K' = K + V

より、Kの大小関係がそのままK'の大小関係に一致し、

K'の大小関係は床に到達したときの速さの大小関係に一致するので、

結局　ウ<ア<イ　となります。

よって答えは　実験イの小球の速さが最も大きい。　となります。