大学入試センター試験

《物理基礎》 設問別分析

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【第1問】小問集合
第1問は、昨年同様に物理基礎のさまざまな分野を扱った小問集合であった。計算主体の昨年とは異なり、現象に関する正確な知識を問うものが増えた。
問1は「床から離れる」ということが「垂直抗力がゼロ」であると理解できていればフックの法則で解答できる。
問2は、なめらかな面では等速度運動、摩擦のある面では加速度が負の等加速度運動であることを把握し、それぞれの場合の速度変化がどのように表現されるか理解できていれば解答できる。
問3は、電磁波の周波数に関する分類問題であり、知識問題であった。
問4は、原子と放射線に関する正確な知識が問われる問題となっている。最も適切である解答がぼんやりとした表現になっているため、別の選択肢の誤りをすべて指摘できなければ正答は難しい。
問5は、電力と比熱の定義を理解していれば解答できる基本的な問題である。

【第2問】波動、電気
Aは気柱の共鳴に関する問題であった。気柱の共鳴は現行課程の本試験では初めての出題である。そのかわりに、現行課程の本試験では初めて正弦波のグラフを用いた問題が出題されなかった。
問1は、共鳴時の管内での定常波の図が描ければ解答できる。
問2は、ヘリウムガスによって音速が大きくなっても定常波が生じる音波の波長は変わらないことがわかっていれば解答できる。
Bは二つの抵抗と直流電源からなる回路に関する出題であった。
問3は、この回路が並列回路であることがわかるかどうかがポイントであった。回路図を自分で描けるよう学習することが重要である。
問4は、抵抗値が長さに比例し断面積に反比例する、また抵抗に流れる電流の大きさが同じとき消費電力は抵抗値に比例する、という電気抵抗に関する基本事項が理解できていれば解答できる。

【第3問】力学
Aは運動方程式とエネルギーと仕事の関係に関する出題であった。ほぼ同じ設定の問題が2017年度第3問Bでも出題されている。
問1では、個々の力について「何が何を引く力であるのか」を把握すること、そして「どの物体について運動方程式を立てているのか」を明確にして、物体ごとに整理する力が問われている。
問2でも、エネルギーに関して物体ごとに整理する力が求められており、物理基礎でよく出題されているエネルギーの分類に関する問いも加えられている。
Bは同じ高度から傾きの異なる斜面をすべる2つの物体の運動に関する出題であった。斜面等をすべり下りる場合、一般に摩擦がなければ、エネルギー保存則より到達速度の大きさは等しくなる。一方で、到達時間は傾斜が急であるほど短い。このことはよく知られているので計算せずとも解答出来る受験生も多いだろう。
問3は、傾斜角度をθとおいて、垂直抗力と到達時間を実際に計算してみることで確認すると良い。
問4は、仕事の定義を理解していれば、計算せずとも解答できる。運動の方向に垂直な力は仕事をしないことを理解しているかが直接問われ、物理法則の正確な理解が求められた。