共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）追・再試験
問74 (物理（第1問） 問4)

解答（以下の図を参照）

以下の3点を満たすグラフ

・両者の原点付近の傾きは等しい

・v_x: 緩やかに増加する

・v_y:直線的に増加する

解説

まず切り離す前の状態について考えます。

力の釣り合いより、

(重力の大きさ)=(糸の張力のy成分の大きさ)

(クーロン力の大きさ)=(糸の張力のx成分の大きさ)

であり、糸の角度の情報から

(糸の張力のx成分の大きさ)=(糸の張力のy成分の大きさ)

とわかるので、切り離すまでは重力の大きさと

クーロン力の大きさが等しいことがわかります。

よって切り離した直後の加速度の大きさはx,y方向どちらも等しく、

v-tグラフの原点の傾きは一致します。

切り離した後について考えます。

鉛直方向(y軸方向)については、重力のみがかかっており、

等加速度直線運動し、v-tグラフの傾きは一定です。

よってv_yは直線のグラフとなります。

一方、水平方向(x軸方向)については、

クーロン力により右側の小球は右方向に力を受け、

x軸の正の向きに加速されます。

ただし、クーロン力は距離が離れるほど弱まるので、

加速度の大きさはだんだん小さくなっていき、

v-tグラフの傾きはだんだん緩やかになります。

以上と整合する選択肢が正解となります。