共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問11 (物理基礎(第3問) 問2)
問題文
空気中を伝わる音について、次の問いに答えよ。ただし、風の影響は無視できるものとする。
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
1番目の方法として、太鼓とストップウォッチを用いて、次の手順で音の速さを測定した。
太鼓を持ったAさんと、ストップウォッチを持ったBさんが、140m離れてグラウンドに立っている。Bさんは、Aさんが太鼓をたたくのを見てストップウォッチをスタートさせ、太鼓の音が聞こえたときにストップウォッチを止めた。このとき、ストップウォッチの表示は0.42sだった。この測定値から音の速さを有効数字2桁で表すとき、次の式中の空欄( ア )~( ウ )に入れる数字の組み合わせとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
1番目の方法として、太鼓とストップウォッチを用いて、次の手順で音の速さを測定した。
太鼓を持ったAさんと、ストップウォッチを持ったBさんが、140m離れてグラウンドに立っている。Bさんは、Aさんが太鼓をたたくのを見てストップウォッチをスタートさせ、太鼓の音が聞こえたときにストップウォッチを止めた。このとき、ストップウォッチの表示は0.42sだった。この測定値から音の速さを有効数字2桁で表すとき、次の式中の空欄( ア )~( ウ )に入れる数字の組み合わせとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
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問題
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共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問11(物理基礎(第3問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
空気中を伝わる音について、次の問いに答えよ。ただし、風の影響は無視できるものとする。
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
1番目の方法として、太鼓とストップウォッチを用いて、次の手順で音の速さを測定した。
太鼓を持ったAさんと、ストップウォッチを持ったBさんが、140m離れてグラウンドに立っている。Bさんは、Aさんが太鼓をたたくのを見てストップウォッチをスタートさせ、太鼓の音が聞こえたときにストップウォッチを止めた。このとき、ストップウォッチの表示は0.42sだった。この測定値から音の速さを有効数字2桁で表すとき、次の式中の空欄( ア )~( ウ )に入れる数字の組み合わせとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
1番目の方法として、太鼓とストップウォッチを用いて、次の手順で音の速さを測定した。
太鼓を持ったAさんと、ストップウォッチを持ったBさんが、140m離れてグラウンドに立っている。Bさんは、Aさんが太鼓をたたくのを見てストップウォッチをスタートさせ、太鼓の音が聞こえたときにストップウォッチを止めた。このとき、ストップウォッチの表示は0.42sだった。この測定値から音の速さを有効数字2桁で表すとき、次の式中の空欄( ア )~( ウ )に入れる数字の組み合わせとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
- ア:0 イ:9 ウ:2
- ア:1 イ:7 ウ:4
- ア:3 イ:5 ウ:6
- ア:3 イ:3 ウ:2
- ア:5 イ:1 ウ:3
- ア:5 イ:0 ウ:5
- ア:7 イ:2 ウ:7
- ア:7 イ:4 ウ:2
- ア:9 イ:6 ウ:8
- ア:9 イ:8 ウ:9
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この過去問の解説 (3件)
01
正答は「ア:3 イ:3 ウ:2」となります。
小学生でも習う、距離、速さ、時間の計算問題です。
速さ:一定時間あたりに進む距離
です。
「きはじ」などの公式や意味でわからない場合は、単位を見ましょう。
速さの単位にはm/s(1秒あたりに何メートル進むか)やkm/h(時速:1時間あたりに何キロメートル進むか)など、割り算を表す「/」が入ります。
これが、何をどう計算するかを示しています。
そのため、下記のように計算しましょう。
140(m)÷0.42(s)=ア.イ×10ウ(m/s)
地道に有効数字2桁を計算してもかまいません。
しかし当問は空欄(ウ)で「10の四角(ウ)乗」と問われているため、概算で解答できます。
140÷0.42=14000÷42
42≒40
として、
14000÷40≒300
そのため空欄(ア)は「3」となります。
空欄(ア)が「3」となる2つの選択肢では、空欄(ウ)が「6」か「2」となっています。
14000÷40≒300
300=3.00×102
そのため四角(ウ)に入るのは「2」となります。
また、
140÷0.42
=140÷(42×10−2)
=140÷42×102
と考えれば、
空欄(ア)が「3」、空欄(ウ)が「2」だとより早く計算できたでしょう。
空欄(ア)(ウ)がそれぞれ3と2のため、空欄(イ)は「3」となります。
この選択肢が適当です。
「有効数字」に惑わされず、選択肢を見て柔軟に回答できると時短になります。
ただしこの解法は、空欄補充式で空欄の候補が与えられているからこそ成り立つものです。
正攻法として他に載せている解法も学習しておきましょう。
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02
音の速さ V (m/s) は、距離 ÷ 時間で求められます。
V = 140 (m) ÷ 0.42 (s) = 333.33... (m/s)
四捨五入すると、330 (m/s) となります。したがって、空欄にはそれぞれ ア=3、イ=3、ウ=2 が入ります。
よってこの選択肢が正解となります。
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03
解答 ア:3 イ:3 ウ:2 (3.3×102 m/s)
解説
問題文より、音が140mを0.42sで伝達したことが読み取れます。
(速さ)=(距離)÷(時間)ですから、
140m÷0.42s
=(140/0.42) m/s
=(140/42)×102 m/s
=(10/3)×102 m/s
≒3.3×102 m/s
(よく見かける340m/sにある程度近い数値になっています。)
よって答えは ア:3 イ:3 ウ:2 (3.3×102 m/s) となります。
この選択肢が正解となります。
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