共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問86 (物理(第4問) 問3)
問題文
金属に、ある値より大きい振動数の光を入射すると、光電効果により電子(光電子)が金属から飛び出す。
図1のように、同じ金属でできた同じ大きさの極板AとBを、距離dだけ離して向かい合わせに平行に置いた。極板AとBに直流電源と電流計を接続し、極板Aを接地した。極板Aに振動数の大きい光を入射すると、回路に電流が流れる。これを光電流という。極板AとBの間の電圧によっては、光電流は流れなくなる。極板間には極板AからBに向かう電子が減速するように大きさVの電圧が加えられており、光電流を調整できるようになっている。光は単色光であり、極板Aのみに入射する。ただし、極板間の電場(電界)は一様で、放出された光電子による影響は無視できるものとする。
以下の問いでは、極板Aから飛び出した電子のうち極板Bに到達する電子を考える。
極板Bに到達する直前の、光電子の速さを表す式として正しいものを、次のうちから一つ選べ。ただし、光電子が飛び出したときの速さをv0とする。
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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86(物理(第4問) 問3) (訂正依頼・報告はこちら)
金属に、ある値より大きい振動数の光を入射すると、光電効果により電子(光電子)が金属から飛び出す。
図1のように、同じ金属でできた同じ大きさの極板AとBを、距離dだけ離して向かい合わせに平行に置いた。極板AとBに直流電源と電流計を接続し、極板Aを接地した。極板Aに振動数の大きい光を入射すると、回路に電流が流れる。これを光電流という。極板AとBの間の電圧によっては、光電流は流れなくなる。極板間には極板AからBに向かう電子が減速するように大きさVの電圧が加えられており、光電流を調整できるようになっている。光は単色光であり、極板Aのみに入射する。ただし、極板間の電場(電界)は一様で、放出された光電子による影響は無視できるものとする。
以下の問いでは、極板Aから飛び出した電子のうち極板Bに到達する電子を考える。
極板Bに到達する直前の、光電子の速さを表す式として正しいものを、次のうちから一つ選べ。ただし、光電子が飛び出したときの速さをv0とする。
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この過去問の解説 (1件)
01
解答 √{v02−(2eV/m)}
解説
極板Bに到達する直前の光電子の速さをvとします。
電子の質量をmとします。
エネルギー保存則より、
(1/2)mv02=(1/2)mv2 + eV
あるいはエネルギーと仕事の関係より
(1/2)mv2−(1/2)mv02 = −e(V/d)d
であり、この式を変形して
v2=v02 −(2eV/m)
v=√{v02−(2eV/m)}
となります。
よって答えは √{v02−(2eV/m)} となります。
この選択肢が正解となります。
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