R３年度第２回高認物理基礎大問２解説
大問２
問１【フックの法則、N（ニュートン）、重力加速度】
ばね定数が400N/mで質量の無視できるばねの一端をつるしたところ、ばねの長さは14cmであった。このばねに、質量２kgの物体をつるすと、ばねの長さは19cmになった。
この実験から考えられる重力加速度の大きさは何$\mathrm{m/s^2}$か。
・$400 \times (0.19 - 0.14) = 400 \times 0.05 = 20$（N）
重力加速度を$g$とすると、$2 \times g = 20$
$g = 10$（$\mathrm{m/s^2}$）
問２【浮沈子、浮力】
魚の形をしたプラスチック製の小さな容器に適量の水と空気を入れてふたをし、おもりをつけた。これを浮沈子と呼ぶ。
図のように、浮沈子を水で満たしたペットボトルの中に入れ、ペットボトルを外側から強く握りしめると、浮いていた浮沈子は沈んだ。
浮沈子が沈んだ理由として正しいものはどれか。
問３【静止摩擦力】
図のように、角度が自由に変えられる摩擦のある幅の広いすべり台がある。はじめに、質量40kgのAさんがすべり台に座った。
すべり台の傾きを、水平から徐々に大きくしていったところ、傾きが20°になったとき、Aさんはすべり始めた。
次に、質量80kgのBさんがすべり台に座り、同様のことを行った。
Bさんがすべり始める角度について、最も適切なものはどれか。
ただし、Aさんとすべり台との静止摩擦係数と、Bさんとすべり台との静止摩擦係数は同じとする。
Aさんの場合は、$\mu \cdot 40g \cdot \cos 20^{\circ} = 40g \cdot \sin 20^{\circ}$
Bさんの場合は、$\mu \cdot 80g \cdot \cos 20^{\circ} = 80g \cdot \sin 20^{\circ}$
Bさんの場合も20°で、すべり始める。
このとき、物体が水平面から受ける動摩擦力の大きさは$f$であった。
Bさんの場合も20°で、すべり始める。
問４【運動方程式】
図のように、摩擦のある水平面上に質量$m$の物体を置き、右向きに大きさ$F$の力で引いたところ、物体は等加速度直線運動をした。このとき、物体が水平面から受ける動摩擦力の大きさは$f$であった。
物体の加速度の大きさはいくらか。
