R３年度第１回高認物理基礎大問３解説
大問３
問１【仕事】
図のように、物体に大きさ６Nの力を加え、その力の向きに２m動かすとき、力が物体にする仕事は何Jか。
・$6 \times 2 = 12$（J）
・$800 \times 60 = 48000$（J）
点Cにはばね定数98N/mの軽くて十分に長いばねがつけてある。
水平面BCから0.1mの高さの点Aに質量0.5kgの物体を置き、初速度０m/sですべらせると、物体はばねに当たり、ばねを押し縮めていった。
このとき、ばねは最大何m縮むか。
ただし、重力加速度の大きさは$9.8 \mathrm{m/s^2}$とする。
問２【仕事】
800Wの仕事率で１分間にする仕事は何Jか。・$800 \times 60 = 48000$（J）
問３【位置エネルギー、弾性エネルギー】
図のように、ともに摩擦のない斜面ABと水平面BCがなめらかにつながっている。点Cにはばね定数98N/mの軽くて十分に長いばねがつけてある。
水平面BCから0.1mの高さの点Aに質量0.5kgの物体を置き、初速度０m/sですべらせると、物体はばねに当たり、ばねを押し縮めていった。
このとき、ばねは最大何m縮むか。
ただし、重力加速度の大きさは$9.8 \mathrm{m/s^2}$とする。
・点Aにおける位置エネルギーは、$0.5 \times 9.8 \times 0.1 = 0.49$（J）
ばねが縮む長さを$x$とすると、弾性エネルギーは$\dfrac{1}{2} \times 98 \times x^2 = 49x^2$（J）
$49x^2 = 0.49$
$x^2 = \dfrac{0.49}{49} = \dfrac{49}{4900} = \dfrac{1}{100}$
$x = \sqrt{\dfrac{1}{100}} = \dfrac{1}{10} = 0.1$（m）
【参考】
・H30年度第１回高認物理基礎大問３解説：https://tanakah17191928.blogspot.com/2023/06/h30_4.html
この熱機関がした仕事と、熱効率を求めよ。
・仕事は$80 - 64 = 16$（J）、熱効率は$\dfrac{16}{80} = \dfrac{2}{10} = 0.2$である。
・令和３年度第１回高認物理基礎過去問解説に戻る。
ばねが縮む長さを$x$とすると、弾性エネルギーは$\dfrac{1}{2} \times 98 \times x^2 = 49x^2$（J）
$49x^2 = 0.49$
$x^2 = \dfrac{0.49}{49} = \dfrac{49}{4900} = \dfrac{1}{100}$
$x = \sqrt{\dfrac{1}{100}} = \dfrac{1}{10} = 0.1$（m）
【参考】
・H30年度第１回高認物理基礎大問３解説：https://tanakah17191928.blogspot.com/2023/06/h30_4.html
問４【熱機関の熱効率】
ある熱機関が80Jの熱を受け取り、一部を仕事に変え、64Jの熱を放出した。この熱機関がした仕事と、熱効率を求めよ。
・仕事は$80 - 64 = 16$（J）、熱効率は$\dfrac{16}{80} = \dfrac{2}{10} = 0.2$である。
・令和３年度第１回高認物理基礎過去問解説に戻る。