共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)本試験
問8 (物理基礎(第2問) 問4)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和7年度(2025年度)本試験 問8(物理基礎(第2問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

「滑車と二つのおもりを用いて重力加速度の大きさgを測定する」という探究課題について、次の文章を読み、後の問いに答えよ。ただし、滑車はなめらかに回り、糸と滑車の質量および空気抵抗の影響を無視する。また、糸は伸び縮みせず、たるまないものとする。

加速度の大きさaを、おもりの速さvから求めるために、図2のような装置を作成した。図2(ⅰ)のように、天井に固定された滑車にかけた糸の両端に、同じ質量MのおもりAとBがついている。Aを手で静止させ、Bの上に小さな質量mのおもりCをのせる。また、Bの下には、透明なパイプがある。Cの底面からパイプの上端までの距離をhとする。Aから静かに手をはなすと、BとCは一緒に落下を始めた。
その後、図2(ⅱ)のように、Cはパイプ上端に接して止まり、Bだけがパイプ内部を等速度で距離Hだけ落下し床に達した。

距離hの値を4通りに変えて、測定した時間Tから速さvを求めた。横軸にh、縦軸にv2をとった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 (2件)

01

v2とhが比例関係にあるグラフが正解です。

 

等加速度運動の公式

v2−v02=2ax

v:速度、v0:初速度、a:加速度、x:距離

の公式を使います。

 

それぞれ値を代入すると

v2−02=2ah

v2=2ah

となります。

 

この式からv2とhは比例関係にあることがわかります。

したがって、

v2とhが比例関係にあるグラフが正解です。

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02

解答 ほぼ原点を通る直線上に点が並んでいるグラフ

 

解説

横軸にh、縦軸にv2をとったグラフなので、

v2とhの関係を問われています。

 

2つ前の設問の答えを使います。

「v2−v02=2ax」の公式を使います。

v2−02=2ah

これを変形して

a = v2/(2h)

を得ます。

 

よって v2 = 2ah という関係であり、

v2とhは比例関係にあることがわかります。

(「y=Ax」のyにあたるのがv2、xにあたるのがhということです)

 

よって、原点を通る直線上にデータが並ぶ選択肢が

最も適切なものになります。

選択肢1. 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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