共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問8 (物理基礎(第2問) 問3)
問題文
図1のような装置を用いて、水平面に置かれた物体と面の間の摩擦を調べる実験を行った。あらい水平面上に伸び縮みしない軽い糸をつけたブロックを置き、糸の他端にばねはかりを取りつけて水平右向きにゆっくり引きながら、ブロックが動き始める様子を観察した。続いてブロックを積み上げて同様の実験を行った。積み上げたブロックは互いに固定されており、一つの物体とみなせる。糸は水平面と常に平行になるようにする。この実験から求められる最大摩擦力の大きさと物体の質量の関係は図2に示すグラフのようになった。
次に、ブロックが動いているときの動摩擦力を調べる実験を行った。図3のように、ブロックの左側に超音波センサーを置き、ブロックの位置を測定する。ばねはかりで引く代わりに、糸におもりをつけ、なめらかに回る軽い滑車に糸をかけて、おもりが落下できるようにしたところ、ブロックは右向きに動き始めた。ブロックが動き始めた時刻を0sとする。動き始めた点からブロックまでの距離は、表1に示すデータのように時間変化した。
時刻1.00sのときの、ブロックの速さとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。
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問題
共通テスト(理科)試験 令和7年度(2025年度)追・再試験 問8(物理基礎(第2問) 問3) (訂正依頼・報告はこちら)
図1のような装置を用いて、水平面に置かれた物体と面の間の摩擦を調べる実験を行った。あらい水平面上に伸び縮みしない軽い糸をつけたブロックを置き、糸の他端にばねはかりを取りつけて水平右向きにゆっくり引きながら、ブロックが動き始める様子を観察した。続いてブロックを積み上げて同様の実験を行った。積み上げたブロックは互いに固定されており、一つの物体とみなせる。糸は水平面と常に平行になるようにする。この実験から求められる最大摩擦力の大きさと物体の質量の関係は図2に示すグラフのようになった。
次に、ブロックが動いているときの動摩擦力を調べる実験を行った。図3のように、ブロックの左側に超音波センサーを置き、ブロックの位置を測定する。ばねはかりで引く代わりに、糸におもりをつけ、なめらかに回る軽い滑車に糸をかけて、おもりが落下できるようにしたところ、ブロックは右向きに動き始めた。ブロックが動き始めた時刻を0sとする。動き始めた点からブロックまでの距離は、表1に示すデータのように時間変化した。
時刻1.00sのときの、ブロックの速さとして最も適当なものを、次のうちから一つ選べ。
- 0.40m/s
- 0.50m/s
- 0.60m/s
- 0.70m/s
- 0.80m/s
- 1.0m/s
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この過去問の解説 (1件)
01
解答 1.0m/s
解説
超音波センサーの位置を原点としてx軸を水平右向きに設定します。
位置xと時刻tに対し、
x-tグラフの傾き(変化の割合)の大きさが速さに相当します。
t=1.00s付近のデータに注目します。
t=0.90sのとき x=40.45cm
t=1.10sのとき x=60.52cm
より、
(求める速さ)
=|Δx/Δt|
=|(60.52cm−40.45cm)÷(1.10s−0.90s)|
=20.07cm ÷ 0.20s
=0.2007m ÷ 0.20s
≒ 1.0 m/s
よって答えは 1.0m/s となります。
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