共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問10 (物理基礎（第2問） 問5)

次の問いに答えよ。ただし、空気抵抗の影響は無視できるものとする。

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。

次に、図3の装置で、ブロックを質量の等しいなめらかに動く台車（力学台車）に置き換えて（図4）、台車を固定する。図3の装置と同じおもりを用い、台車の固定を外す。台車が動き始めた時刻を0sとし、台車の位置を測定した。台車の場合とブロックの場合（図3）の両方について、動き始めた点からの距離の時間変化を示すグラフを描いた。そのグラフ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。