単位の計算で苦労するか?センター物理基礎2017第2問

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センター物理基礎2017を解いてみよう!

センター試験物理基礎がはじまってから2回めのテストが実施されました。試験当日に物理(発展)のほうについては、解いて解説をかきました。

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物理基礎についても解いておきたいと思います。問題は東進のサイトにのっているものを使いましたので、そちらを見ながら読んでみてください。中学生から挑戦できる内容でした。第1問についてはこちらを参考にしてください。

どこよりもわかりやすく丁寧に!センター物理基礎2017〜その1
試験当日に物理(発展)を解いて解説をかきました。それがこちらの記事です。 次に物理基礎についても解いていこうと思いま...

第1問 ・ 第2問 ・ 第3問

第2問

A 問1

長さ0.450mで基本振動となっているということから、弦を伝わる波の波長はその二倍である0.900mであることがわかります。

このことから波の速さは、波の式(v=fλ)より、

v=360×0.90=324[m/s]

となります。

また弦の長さは0.450mのまま変えないで、腹が2つの定常波ができたということから、弦を伝わる波の波長は0.450mということがわかります。

弦を伝わる波の速さはv=√ρ/Tですから、今回は変化をしていません。よって波の式より、

324=f×0.450

f=720[Hz]

 となります。答えは④番です。

問2

 4秒に8回のうなりが聞こえたということは、1秒では2回のうなりが聞こえたとうことになります。うなりの公式は、1秒で何回うなりを聞くのかを示しています。

1秒で聞くうなりの回数=| f1 − f2 |

このことから左辺が2になり、右辺のf1については360Hzをとりあえず入れてみます。

2 = | 360 − f2 |

 絶対値を考えると、おんさの振動数f2は362または358ということが、数式から考えられます。ここで後半の条件、「弦楽器から発生する音は高くなり、その結果うなりはなくなった」とあります。おんさはいじっていません。つまり、弦楽器の振動数が360よりも高くなったことによってうなりが0になったということなので、おんさの振動数が362であることがわかりあす。⑤番ですね。

B 問3

これはジュール熱の公式から考えていきましょう。

Q = IVt

ジュール熱=電流×電圧×時間

 Vが問題文にないので、V=IRを代入します。

Q = IVt = I2Rt

 また後半のジュールの単位について考えてみると、I2Rtから考えても良いですが、ちょっと物理基礎からは外れそうですね。ジュールを使った他の物理量で考えてみると、仕事がジュールという単位でした。仕事の公式は

W=Fx

[J] = [N][m]

 Nという単位は、力の単位なのでF=maと表せますから、

F = ma

[N] = [kg][m/s2]

 となりますね。これを代入すると、

[J] = [N][m]=[kg][m/s2][m]

=[kg・m2/s2・m]

 となります。答えは⑥番。単位のほうが難しかったでしょうか。

問4

ちょっと引っ掛けのある問題ですね。(a)についてはオーソドックスな問題で、合成抵抗で解くのが早いのかなとおもいます。

回路全体の抵抗値は30+10=40Ω、回路全体に流れる電流をIとすると、オームの法則から

V = I R

10 = I ×40

I = 0.25[A]

となります。

(b)の回路は、10Ωのほうには電流は流れません!電流は10Ωの道と、0Ωの道があった場合には、0Ωのほうに全てが流れてしまいます。

そのため、この回路は電池1つと30Ωの抵抗1つの回路と同じです。このことからオームの法則より、

V = I R

10 = I 30

I = 0.33[A]

となります。答えは②番ですね。次回に続きます。

第3問

物理基礎専用の参考書を書いたので、もしよかったら御覧ください。

科学の情報はこちらにも掲載しています。


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プロフィール

桑子 研
桑子 研(くわこけん) 1981年群馬県生まれ。共立女子中学高等学校の理科教諭を務めるかたわら、サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など科学啓蒙書・参考書・絵本など10冊。東京書籍の教科書編集委員・ナリカサイエンスアカデミー公認講師。

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