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86 (物理（第3問） 問1)

次の文章を読み、後の問いに答えよ。

全方向に等しく音を出す小球状の音源が、図1のように、点Oを中心として半径r、速さvで時計回りに等速円運動をしている。音源は一定の振動数f₀の音を出しており、音源の円軌道を含む平面上で静止している観測者が、届いた音波の振動数fを測定する。
音源と観測者の位置をそれぞれ点P、Qとする。点Qから円に引いた2本の接線の接点のうち、音源が観測者に近づきながら通過する方を点A、遠ざかりながら通過する方を点Bとする。また、直線OQが円と交わる2点のうち観測者に近い方を点C、遠い方を点Dとする。vは音速Vより小さく、風は吹いていない。

音源にはたらいている向心力の大きさと、音源が円軌道を点Cから点Dまで半周する間に向心力がする仕事を表す式の組合せとして正しいものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、音源の質量をmとする。