共通テスト（理科） 過去問
令和8年度（2026年度）本試験
問7 (物理基礎（第2問） 問3)

台車の直線運動についての実験に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。

Aさんは、磁石とスマートフォンの計測用アプリを使って、水平に置かれたレールの上をなめらかに動く台車（力学台車）の運動を調べようと考えた。実験に使う計測用アプリは、スマートフォンに内蔵されたセンサーを利用してセンサーの位置での磁場（磁界）の強さを瞬時に計測し、計測した磁場の強さの時間変化をグラフに表示する機能がある。センサーの位置が台車の中央と一致するようにスマートフォンを固定した。ただし、磁場が台車の運動に与える影響や、運動する台車とスマートフォンに生じる電磁誘導の影響は無視できるものとする。また、空気抵抗も無視できるものとする。
はじめに、N極をレール側に向けて、円形磁石（図1（a））をレールの近くに一つ設置した。図1（b）は実験装置を横から見た図、また、図1（c）は上から見た図を表している。レールに沿って、右向きを正の向きとしたx軸をとる。台車をレールの左端に置いて計測用アプリを起動した後、手で台車に力を加え、原点Oで手をはなした。

台車がレールの右端に到達したとき、図2（a）のようなピークと幅を持つグラフがスマートフォンの画面に表示されていた。グラフの横軸は計測を開始した時刻を0とした時刻、縦軸は磁場の強さを表している。また、台車を動かす速さを変えて同じ実験を行ったところ、図2（b）のグラフが表示された。

今度は、レールの近くに5個の同じ円形磁石を等間隔で設置し、図4のように、伸び縮みしない軽い糸の一端を台車に取りつけ、他端をなめらかに回る軽い滑車を通しておもりにつないだ。原点Oの位置に台車を静止させ、計測用アプリを起動した後、静かに手をはなした。ただし、台車がレールの右端に到達するまでおもりは落下し続けるものとする。

この実験で台車がレールの右端に到達したとき、スマートフォンに表示される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。