大学入試センター試験

【第1問】小問集合
問1では、一体となる直前・直後での運動量保存則の式から速さを求めればよい。
問2では、音の速さ、振動数、速さの関係式、うなり、ドップラー効果の式などをもとに考える。
問3では、まず点Pから等距離にあるA，DとB, Cのペアを考えて，二つの点電荷による電場をそれぞれ合成し、その電場をさらに合成する。点電荷に近いほど電場は強い。
問4では、気体分子の平均運動エネルギーの式と2乗平均速度の式から考える。
問5では、円板Aと物体Bの重心の位置を用いて、切り取る前の円板の重心の位置を表して考える。


【第2問】電磁気
Aはコンデンサーと抵抗を含む回路についての出題である。
問1では、はじめコンデンサーは導線と同様に考えてよく、十分に時間が経過するとコンデンサーは充電されコンデンサーに流れる電流は0に近づく。

問2では、コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーがすべてジュール熱として発生すると考える。

Bは磁場中を運動する長方形コイルに生じた誘導起電力についての出題である。
問3では、磁場が正方形コイルを貫く面積の時間変化を考える。また、電流の向きはレンツの法則より求める。
問4では、コイルの鉛直方向での力のつりあいより求める。


【第3問】波動
Aは正弦波とその重ね合わせに関する問題である。
問1では、時刻t＝0sでの波形よりαが求められ、0.1s間に進行した距離と波長からTが求められる。
問2では、アは図2の入射波と反射波の合成波を描いてみるとよい。イは、隣りあう節と節、節と腹の間隔から、x＝1.0mでは節になるか腹になるかを考える。
問3では、図3から基本振動と2倍振動において問われている波形を考え、二つの波形を重ね合わせて合成波の波形を求める。

Bは2枚のガラス板での反射による光波の干渉に関する問題である。
問4では、ウは絶対屈性率の小さい物質から大きい物質に向けて伝わる波が、その境界で反射するとき位相が反転することから解答する。エは二つの透過光の経路差の変化から現象を求める。
問5では、空欄5は強めあう条件式を立て、波長を振動数fと光の速さcで表して代入する。空欄6は振動数を大きくしたとき、再び強めあう条件式が成り立つときとの振動数の差を空欄5の結果より求める。


【第4問】力学・熱力学
Aはばねにつながった小物体のあらい水平面上での運動に関する問題であった。
問1では、水平方向での力のつりあいの式を立てる。
問2では、アは水平方向にはたらく力の合力を考え、イは放してから次に速度が0になるまでの時間を単振動の周期で表すとどうなるかを考える。

Bはシリンダー内での単原子分子理想気体の状態変化に関する問題であった。
問3では、気体の体積Vとシリンダーの断面積Sを用いて、ばねの自然の長さからの縮みを表すと、ピストンにはたらく力のつりあいよりばね定数が求められる。また、理想気体の状態方程式を用いると、ばねのエネルギーが選択肢のように表せる。
問4では、単原子分子理想気体の内部エネルギーの変化量の式を用いる。
問5では、P-Vグラフのどの部分の面積が仕事を表すかを考える。


【第5問（選択）】力学
太陽を周回する惑星の運動に関する問題である。
問1では、近日点、遠日点での面積速度の式を立てる。
問2では、まず万有引力による位置エネルギーのグラフを選択し、力学的エネルギー保存則から運動エネルギーのグラフを選択する。
問3では、遠日点が近日点に比べて万有引力による位置エネルギーが大きいかどうかを考える。そのうえで、遠日点に到達するためには近日点での運動エネルギーがどうなるかを求めれば解答できる。

【第6問（選択）】原子
原子と素粒子に関する問題である。
問1では、素粒子と質量欠損の知識から選択する。
問2では、α崩壊、β崩壊で陽子の数と中性子の数がそれぞれどのように変化するかを考える。
問3では、半減期に関する模擬実験としてしばしば見られるものである。