共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問9 (物理基礎（第2問） 問4)

この選択肢が答えになります。

適当です。

不適当です。

ブロックの質量をM、おもりの質量をmとします。

加速度a、重力加速度g、動摩擦力f'、張力をTするとき、ブロックとおもりについてそれぞれ以下の運動方程式が成り立ちます。

Ma=T-f'　…①

ma=mg-T　…②

①+②より、以下となります。

（M+m）a=mg-f'　…③

③を動摩擦力f'について整理すると以下となります。

f'=mg-（M+m）a　…④

上記の式にブロックの速さは含まれていません。

動摩擦力に影響するのは質量と加速度のみとなっています。

そのため、この選択肢は誤りとなります。

不適当です。

④の式よりf'-aグラフを描くと、「f'とaには負の比例関係がある」と言えなくもありません。

しかしながら、当問は「ブロックが等加速度運動であることがわかったときの、ブロックと水平面の間にはたらく動摩擦力についてわかること」を求める問題です。

つまり、aが一定のときの動摩擦力について考えています。

aが一定のとき、式④の-（M+m）aは定数項となります。

動摩擦力の大きさと、ブロックの加速度の大きさとの関係は測定できません。

不適当です。

一般的に動摩擦力は最大摩擦力よりも小さくなります。
こちらは、一度動き出した物体を動かすほうが止まっている物体を動かすよりも楽、と感覚的にも理解しやすいでしょう。

式にすると、動摩擦力は式④より以下です。

f'=mg-（M+m）a

最大摩擦力f₀は、上記の式でa=0として、

f₀=mg

となります。

（M+m）aは正のため、f'<f₀が成り立ちます。

この選択肢が正解となります。