大学入試センター試験

《物理》 設問別分析

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【第1問】小問集合
問1では、運動エネルギーと運動量に関する知識があるかどうかで差がつく。
問2では、x＝2d で電場が打ち消し合うことから立式する。
問3では、倍率が1.0倍のとき、レンズとスクリーンの距離、レンズと物体の距離の関係がどうなるかを考える。
問4では、まずピストンにはたらく力のつりあいを考える。
問5では、ばねの単振動の周期は質量とばね定数から求められることを用いる。


【第2問】電磁気
Aはダイオードを含む回路についての出題である。
問1では、ダイオードに電流が流れる原理を覚えているかどうかで差がつく。
問2では、リード文にあるように半導体Aから半導体Bへの電流しか流れない。このことから、グラフを選択する。

Bは磁場中にある導体棒に電流が流れたときにはたらく力についての出題である。
問3では、導体棒に流れる電流を求めれば、磁場から導体棒を流れる電流にはたらく力の大きさが求められる。
問4では、導体棒が等速度になるとき、導体棒に電流が流れなくなり、磁場から力がはたらかない。


【第3問】波動
Aは薄膜や透明な壁による光の屈折に関する問題である。
問1では、空欄1はどの部分の光学距離が等しいかを考えて計算し、空欄2は位相の変化を考慮して、光の干渉条件の式を立てる。
問2では、図2から「透明な板から境界面への入射角」と「境界面から空気への屈折角」のうち、どちらの方が大きいかを読みとり、図3にあてはめて考える。

Bは単振動する音源によるドップラー効果に関する問題である。
問3では、選択肢にcosがないのでどうすればsinで表せるかを考えて、図5のグラフを式で表す。
問4では、ドップラー効果で音が最も高くなるときの音源の速度の向きや大きさを考え、P、Q、R、Sのうちどの点かを選択する。


【第4問】力学
Aは減速する電車内での慣性力に関する問題であった。
問1では、電車内の少年から見て、慣性力も含めたおもりの力のつりあいを考える。
問2では、ボールを静かに放すので、電車内の少年から見ると合力の向きにボールは等加速度直線運動を行う。

Bは鉛直面内で円運動をする小球に関する問題であった。
問3では、力学的エネルギー保存則から、運動エネルギーの変化を考える。
問4では、β＝90°のときの小球の速さを求めて、円運動の運動方程式を立てる。


【第5問（選択）】熱力学
気体の定積変化と定圧変化に関する問題である。
問1では、アは過程A→Bでの温度変化の正負を求めれば、気体の内部エネルギーの正負がわかる。イは気体が外部にする仕事が0であることと熱力学第1法則から考える。
問2では、グラフで囲まれた面積が1サイクルで気体が外部にした仕事に等しい。
問3では、ボイル・シャルルの法則より、定積変化では圧力と絶対温度は比例し、定圧変化では圧力が一定であることから選択する。


【第6問（選択）】原子
X線スペクトルに関する問題である。
問1では、アは静電気力による位置エネルギーの変化がすべて運動エネルギーになると考え、イは運動エネルギーがすべてX線のエネルギーになると考える。
問2では、ウは元素特有のX線の名称を選び、エは電子のエネルギー準位の差を考える。
問3では、オは加速電圧が等しいときにX線の最短波長がどうなるかを考え、同じ金属からX線が発生するとき、特性X線の波長がどうなるかを考える。