単位の計算で苦労するか?センター物理基礎2017第2問
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。
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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問へ
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。
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