R６年度第１回高認物理基礎大問１解説

大問１

問１【相対速度】

　図のように、車が東向きに6m/sで、トラックが西向きに10m/sで、それぞれ一定の速さで走っている。
車からトラックを見たときの運動について説明している文として正しいものはどれか。

・16m/sで近づいているように見える。

問２【自由落下】

　図のように、時刻$t = 0$sにビルの屋上から小物体を初速度0で落下させたところ、$t = 3$sに地面に衝突した。
地面からビルの屋上までの高さは何mか。
ただし、重力加速度の大きさを$9.8 \mathrm{m/s^2}$とし、空気抵抗は無視できるものとする。

・小物体の落下速度$v = 9.8t$（m/s）

ビルの高さ$h = (9.8 \times 3) \times 3 \div 2 = 44.1$ （m）

問３【$v$-$t$グラフ】

　直線上を運動する物体がある。
図は、物体の速度$v$を縦軸に、時刻$t$を横軸にとったグラフである。
この運動の加速度$a$を縦軸に、時刻$t$を横軸にとったグラフとして最も適切なものはどれか。

・加速度$a$は、$t = 10$まで毎秒$\dfrac{20}{10} = 2$m/s加速し、
$t = 10$から$t = 30$までは加速をやめて等速運動をし（$a = 0$）、
$t = 30$から$t = 40$まで毎秒$\dfrac{-20}{10} = -2$m/s加速（$2$m/s減速）する。

よって、②のグラフである。

問４【積み重なった２物体】

　図のように、なめらかな水平面上の物体Aの上に物体Bを重ねて置いた。
物体Aに右向きに力$F$を加えたところ、物体Aと物体Bは一体となって運動を始めた。
物体Aと物体Bにはたらく摩擦力の向きの組合せとして正しいものはどれか。

・物体Aにはたらく摩擦力の向き：左向き、物体Bにはたらく摩擦力の向き：右向き

問５【おもりと台車】

　図のように、なめらかな水平面上に質量$M$の力学台車を置き、なめらかに回る軽い滑車に質量の無視できる糸をかけ、力学台車と質量$m$のおもりをつないだ。
その後、初速度0で両物体から手をはなした。
おもりの加速度の大きさを$a$、糸の張力の大きさを$T$とすると、おもりの運動方程式は、$ma = mg - T$となる。
このとき、力学台車の水平方向の運動方程式として正しいものはどれか。
ただし、重力加速度の大きさを$g$とする。

・$Ma = T$

問６【アルキメデスの原理】

　次の文中の空欄に入る語句の組合せとして正しいものはどれか。
　図のように、水に浮かんでいる物体がある。
この物体にはたらく浮力の大きさは、【物体が排除した水の重さ】に等しい。
このような現象は、紀元前３世紀に浮力に関しての法則を発見した人の名前をとって、【アルキメデス】の原理と呼ばれている。

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