大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和5年度(2023年度)追・再試験
問6 (物理基礎(第2問) 問2)

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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)追・再試験 問6(物理基礎(第2問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章を読み、後の問いに答えよ。

次に、図2のような、小物体がなめらかな斜面を滑り降りたあとに、あらい水平面上を滑るような実験装置を作った。ただし、水平面上を物体が滑る間の動摩擦係数は一定である。
水平面からの高さがhの位置に小物体を置き、初速度0で滑らせたところ、小物体は水平面上をLだけ滑ったところで停止した。

あらい水平面上を滑り始めた時刻を0として、小物体の速さvと時刻tの関係を表すグラフ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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この過去問の解説 (1件)

01

解答 右肩下がりの直線のグラフ

 

解説

動摩擦力の大きさをfとするとfは一定(※補足参照)で、

小物体の質量をm、加速度をaとすると、

小物体についての運動方程式(右向きを正)は、

ma = -f

よって a = -f/m = (負の定数)

となります。加速度が負の定数ということは、

v-tグラフは右肩下がりの直線となります。

これに整合する選択肢を選びます。

 

【※補足】

重力加速度の大きさをg、垂直抗力の大きさをNとします。

鉛直方向の力の釣り合いより

N=mg

動摩擦係数をμ'(一定)とすると、

f = μ'N = μ'mg

これは一定値です。

選択肢4. 解答選択肢の画像

この選択肢が正解となります。

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