R４年度第１回高認物理基礎大問３解説
大問３
問１【運動エネルギーと重力による位置エネルギー】
図のように、摩擦のないレールがある。レールの最下点からの高さ$h$の点Sから、初速度０で小物体をすべらせたところ、小物体は点Gで鉛直上向きに飛び出した。ただし、小物体にはたらく空気抵抗は無視できるものとする。
・運動エネルギー：$K_0 < K_1$、重力による位置エネルギー：$U_0 > U_1$
（２）点Gを飛び出すときの小物体の速さに関する文として正しいものはどれか。
① 点Gは最下点よりも上にあるので、速さは最下点を通過するときよりも小さくなる。（正しい。○）
② 力学的エネルギーが保存するので、速さは最下点を通過するときよりも小さくなる。（よって、間違っている。×）
③ 最下点まで加速しその後減速し続けるので、速さは最下点を通過するときよりも小さくなる。（よって、間違っている。×）
④ 摩擦のないレール上では垂直抗力は仕事をしないので、速さに影響することはない。（よって、間違っている。×）
（３）小物体が点Gを鉛直上向きに飛び出した後に到達する高さに関する文として正しいものはどれか。
・最下点からの高さ$h$まで上昇する。
問２【電力と水の温度上昇】
消費電力3000Wの電磁調理器（IHコンロ）で、容器に入れた20℃、500gの水を、100℃のお湯にするまでの時間は何sか。ただし、水の比熱（比熱容量）を4.2J/（g・K）とする。また、電磁調理器で消費された電力量は、すべて水の温度上昇に使われ、水や湯から熱が外部に逃げることはないものとする。・$3000 \times t = (100 - 20) \times 500 \times 4.2$
$t = \dfrac{40000 \times 4.2}{3000} = 40 \times 1.4 = 56$（s）
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