R５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、Aさんは台車を押して運び、Bさんは台車を引いて運んだ。AさんとBさんが台車に加えた力がした仕事に関する文として正しいものはどれか。

・AさんもBさんも台車に加えた力がした仕事は、正の仕事である。

問２【熱運動による熱の移動】

　コップに熱いお湯を満たして１時間放置したら冷めてしまった。しかし、保温ボトルであれば、お湯を熱いまま保つことができた。この理由を述べた文として正しいものはどれか。ただし、保温ボトルは図のような二重構造になっており、この保温ボトルの外びんと内びんの間は真空であるとする。

・真空の空間では、熱運動による熱の移動がおこらないから。

問３【力学的エネルギー保存則】

　図のように、質量0.50kgの力学台車を、摩擦のない水平面となめらかにつながる摩擦のない斜面上の点Aから初速度０m/sではなした。すると、力学台車は、壁に一端を固定した軽いばねに衝突し、ばねを押し縮めた。

（１）ばねに衝突する直前の力学台車の速さを測定すると2.0m/sであった。このとき、力学台車の運動エネルギーは何Jか。
・$\dfrac{1}{2} \times 0.5 \times 2.0^2 = 1.0$（J）

（２）いくつかの条件を変えてこの実験を行ってみる。条件を変えたとしても、ばねが最も縮んだときのばねの弾性力による位置エネルギーが変化しないものはどれか。
① 質量の大きい力学台車に変える。（位置エネルギーが変化する。）
② ばね定数の大きいばねに変える。（位置エネルギーは変化しない。）
③ 点Aよりもさらに高い位置から力学台車をはなす。（位置エネルギーが変化する。）
④ 斜面に沿って下向きに初速度を与えて力学台車をはなす。（位置エネルギーが変化する。）

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