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73 (物理(第1問) 問3(1))
問題文
図3のように、池一面に張った水平な氷の上で、そりが岸に接している。そりの上面は水平で、岸と同じ高さである。また、そりと氷の間には摩擦力ははたらかない。岸の上を水平左向きに滑ってきたブロックがそりに移り、その上を滑った。そりに対してブロックが動いている間、ブロックとそりの間には摩擦力がはたらき、その後、ブロックはそりに対して静止した。
ブロックがそりの上を滑り始めてからそりの上で静止するまでの間の、運動量と力学的エネルギーについて述べた次の文章中の( A )に入れる文として最も適当なものを、後の選択肢のうちから1つ選べ。
そりが岸に固定されていて動けない場合は、( A )。そりが固定されておらず、氷の上を左に動くことができる場合は、( B )。
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問題
大学入学共通テスト(理科)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問73(物理(第1問) 問3(1)) (訂正依頼・報告はこちら)
図3のように、池一面に張った水平な氷の上で、そりが岸に接している。そりの上面は水平で、岸と同じ高さである。また、そりと氷の間には摩擦力ははたらかない。岸の上を水平左向きに滑ってきたブロックがそりに移り、その上を滑った。そりに対してブロックが動いている間、ブロックとそりの間には摩擦力がはたらき、その後、ブロックはそりに対して静止した。
ブロックがそりの上を滑り始めてからそりの上で静止するまでの間の、運動量と力学的エネルギーについて述べた次の文章中の( A )に入れる文として最も適当なものを、後の選択肢のうちから1つ選べ。
そりが岸に固定されていて動けない場合は、( A )。そりが固定されておらず、氷の上を左に動くことができる場合は、( B )。
- ブロックとそりの運動量の総和も、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和も保存する
- ブロックとそりの運動量の総和は保存するが、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和は保存しない
- ブロックとそりの運動量の総和は保存しないが、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和は保存する
- ブロックとそりの運動量の総和も、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和も保存しない
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この過去問の解説 (1件)
01
解答 ブロックとそりの運動量の総和も、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和も保存しない
解説
そり固定ありの場合の問題です。
保存則について、
・外力があると運動量は保存しない
・非保存力が働くと力学的エネルギーは保存しない
を覚えていることがまず重要です。
今回の問題設定では
・”そりを固定する力”という外力が存在する
・非保存力である動摩擦力が働く
となっているため、両方とも保存しません。
よって答えは
ブロックとそりの運動量の総和も、ブロックとそりの力学的エネルギーの総和も保存しない
となります。
この選択肢が正解となります。
・外力があると運動量は保存しない
・非保存力が働くと力学的エネルギーは保存しない
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