共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問12 (物理基礎(第3問) 問3)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問12(物理基礎(第3問) 問3) (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。
このとき求めた音の速さは、教科書に書かれている式から求めた値よりも小さかった。AさんとBさんは、「その原因は測定時のストップウォッチの操作にある」と考えた。表1に示す、ストップウォッチがスタートした時間とストップした時間の組合せa〜eから、原因として考えられるものをすべて選び、その記号の組合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。
問題文の画像
  • aとb
  • aとc
  • aとd
  • aとe
  • bとc
  • bとd
  • bとe
  • cとd
  • cとe
  • dとe

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この過去問の解説 (3件)

01

音の速さは距離 ÷ 時間で計算されます。実験の距離(140m)は一定であるため、計算された音の速さが本来の値よりも小さくなったということは、分母である測定された時間が本来よりも長かったことを意味します。

 

(a)音が届いた後 実際の音の伝搬時間よりも早く計測を始め、遅く計測を終えているため、測定時間は本来より長くなります。
(b)音が届く前に止めてしまっているため、測定時間は本来より短くなります。
(c)音が届くと同時 正確に測定できており、測定時間は本来と同じになります。
(d)音が届いた後 止めるのが遅れたため、測定時間は本来より長くなります。
(e)実際の伝搬時間よりも遅く計測を始め、早く止めているため、測定時間は本来より短くなります。

選択肢3. aとd

よってこの選択肢が正解となります。

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02

誤差の原因を考える問題です。

音速が理論値よりも小さい=時間が長いことを示します。

 

選択肢3. aとd

時間は0.42sより

(a)長い

(b)短い

(c)同等

(d)長い

(e)短い

です。

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03

解答 aとd

 

解説

教科書の値と比べて実験結果から得た音速は小さかったことが

問題文で述べられています。これに整合する原因の選択肢を選ぶ問題です。

 

(速さ)=(距離)÷(時間) です。

速さが小さくなった原因が時間にあったとすると、

時間が長かったということになります。

実際に音が140m伝達するのにかかる時間よりも

ストップウォッチの時間の方が大きくなってしまっている選択肢

選ぶことになります。

 

各選択肢を要約すると、

(a)早くスタート・遅くストップ

(b)早くストップ

(c)ずれなし

(d)遅くストップ

(e)遅くスタート・早くストップ

となります。よって答えは aとd となります。

(cは教科書に近い結果になり、bとeは逆に音速が大きくなるはずです。)

選択肢3. aとd

この選択肢が正解となります。

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