R５年度第２回高認物理基礎大問１解説

大問１

問１【平均の速さと瞬間の速さ】

　茨城県の大洗港から北海道の苫小牧港までの約760kmを約19時間で移動するフェリーの平均の速さは、約40km/hである。しかし、フェリーは常にその速さで進んでいるわけではない。各時刻における速さを瞬間の速さという。

問２【相対速度】

　図のように、東西方向の直線道路をバスと乗用車が走っている。バスは乗用車の前方70mにあり、バスは速さ15m/s、乗用車は速さ20m/sでともに一定の速さで東に向かって走っている。乗用車がバスに追いつくまでの時間を考える。

　バスから見た乗用車の相対速度は東向きに５m/sである。つまり、バスから乗用車を見ると、70m 後方から５m/sで近づいてくるように見える。よって、乗用車がバスに追いつくのは14s後ということがわかる。

問３【$v$-$t$グラフ】

　$x$軸上を運動する物体が時刻$t = 0$に原点を出発した。図は、速度$v$を縦軸に、時刻$t$を横軸とした$v$-$t$グラフである。図の時間帯ア～オにおける物体の運動について述べた文として、誤っているものはどれか。

① アの時間帯は正の加速度で運動している。（正しい。○）
② イの時間帯は一定の速さで運動している。（正しい。○）
③ ウの時間帯は負の加速度で運動している。（正しい。○）
④ エの時間帯は負の向きに（一定の速さで）運動している。（よって、間違っている。×）
⑤ オの時間帯は負の向きに（正の加速度で）運動している。（正しい。○）

問４【投げ上げ】

　時刻$t = 0$に地面からある速さで小球を鉛直に投げ上げたところ、時刻$t = T$に最高点に達した。地面からの最高点の高さはいくらか。ただし、空気抵抗は無視できるものとし、重力加速度の大きさを$g$とする。
・初速度を$v_0$とおく。小球の速度$v = v_0 - gt$
最高点（$t = T$）において$v_0 - gT = 0$

$v_0 = gT$

最高点の高さ$h = v_0 \times T \times \dfrac{1}{2} = gT \times T \times \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{2}gT^2$

・令和５年度第２回高認物理基礎過去問解説に戻る。