センター試験2014 物理Iのレビューです。
今年は、複雑な計算問題は出ていないので比較的解きやすかったと思います。
暗記していないとできない問題も少なく、特にドップラー効果の問題に象徴されるように、
物理的思考が問われる問題が多かったのも大きな特徴かと思います。
では、第1問。
問1
力学的エネルギーの保存からすぐに答えが出ます。
問2
(電気エネルギー)=I2Rt
=(1×103[A])2×1×104[Ω]×1×10-3[s]
=1×107[J]
と出ます。
問3
問題文で、青色の方が赤色より屈折率が大きいと書いてあります。
これが書いてなかったら正解率は下がるでしょう。
青色の方が屈折率が大きいという事は、レンズで光路が赤色の時より大きく屈折するので、
実像が点Xよりレンズ寄りに実像ができる事になります。
問4
アルミ箔に電流を流すという事で、戸惑った人も多かったはず。
銅線に電流を流すという問題設定なら難易度が下がったでしょう。
基本的には銅線の時と解き方は同じです。
右ねじの法則とフレミング左手の法則で解けます。
問5
コマありの時の基本振動数の波長はコマなしの時に比べ1/2倍なので、振動数は2倍になる。
うなりの振動数は2つの音の振動数の差ですが、コマを中点からずらすと波長の差が大きくなり、
結果、振動数の差も大きくなり、うなりの振動数は大きくなります。
周期は振動数の逆数なので、うなりの周期は小さく、つまり短くなります。
問6
これは、2通りの解き方があります。
点Aまわりの力のモーメントを求めるとき、力の大きさと力の作用線の延長線との距離の積で求める方法と、
力をABに垂直な成分に分けてから力の大きさと力のモーメントの腕の長さの積を求める方法です。
前者の方が簡単に解けます。
点Aまわりの力のモーメントのつり合いより
Mgb=mga
∴Mb=ma
私は後者の方で解きました。
∠BAC=θとおくと、点Aまわりの力のモーメントのつり合いより
l×Mgcosθ=l×mgsinθ
さて、θの定義により
sinθ=a/l, cosθ=b/l
なので、上式は
l×Mgb/l=l×mga/l
∴Mb=ma
第2問
A
問1
交流の波形を問う問題です。
問題文に、最大電圧約140Vと書いてあるので、波形の高さは約14V、つまり目盛りのちょうどの高さには来ない事が分かります。
また、周波数が60Hzとなっているので、波形の横軸方向も目盛りのちょうどの枠には来ない事が分かります。
④の波形が50Hzのものだと分かれば、それより波長の短い②の波形が正解だと分かります。
もし問題文に最大電圧について触れられていなければ、正答率の下がった問題だと思います。
問2
まず、電線の抵抗を求めます。
R電線=200[m]×2.0×10-4[Ω/m]=4.0×10-2[Ω]
次に、電線に流れる電流を求めます。
I電線=I電熱線=1.0[kW]/100[V]=10[A]
最後に、電線で損失する電力P1を求めます。
電線が2本あることに気をつけて、
P1=I電線2R電線
=(10[A])2×2×4.0×10-2[Ω]=8.0[W]
と求まります。
次に、変圧器を設置した後について考えます。
I電熱器=1.0[kW]/100[V]=10[A]
です。
1次コイルと2次コイルの巻き数比が20:1であるため、交流電源の電圧は
100[V]×20=2.0×103[V]
となります。
流れる電流は、コイルで電力損失がないとしているため、
I電線=10[A]/20=0.50[A]
よって、
P2/P1=(0.50[A])2R電線/(10[A])2R電線=0.0025
B
問3
フレミング左手の法則を使います。
問4
回路全体を貫く磁場が増えるので、それを減らそうとする方向に電流が流れます。
したがって、フレミング左手の法則により、受ける力の向きはQ方向になります。
結構神経を使う問題が多く、ここまででかなり精神的に疲れてしまうかと思います。
特に第1問の小問集合ではかなり基礎的な事を問われており、しかも第1問で配点が30点ですので、失点は避けねばならない所です。
次回、第3,4問のレビューを行いたいと思います。
今年は、複雑な計算問題は出ていないので比較的解きやすかったと思います。
暗記していないとできない問題も少なく、特にドップラー効果の問題に象徴されるように、
物理的思考が問われる問題が多かったのも大きな特徴かと思います。
では、第1問。
問1
力学的エネルギーの保存からすぐに答えが出ます。
問2
(電気エネルギー)=I2Rt
=(1×103[A])2×1×104[Ω]×1×10-3[s]
=1×107[J]
と出ます。
問3
問題文で、青色の方が赤色より屈折率が大きいと書いてあります。
これが書いてなかったら正解率は下がるでしょう。
青色の方が屈折率が大きいという事は、レンズで光路が赤色の時より大きく屈折するので、
実像が点Xよりレンズ寄りに実像ができる事になります。
問4
アルミ箔に電流を流すという事で、戸惑った人も多かったはず。
銅線に電流を流すという問題設定なら難易度が下がったでしょう。
基本的には銅線の時と解き方は同じです。
右ねじの法則とフレミング左手の法則で解けます。
問5
コマありの時の基本振動数の波長はコマなしの時に比べ1/2倍なので、振動数は2倍になる。
うなりの振動数は2つの音の振動数の差ですが、コマを中点からずらすと波長の差が大きくなり、
結果、振動数の差も大きくなり、うなりの振動数は大きくなります。
周期は振動数の逆数なので、うなりの周期は小さく、つまり短くなります。
問6
これは、2通りの解き方があります。
点Aまわりの力のモーメントを求めるとき、力の大きさと力の作用線の延長線との距離の積で求める方法と、
力をABに垂直な成分に分けてから力の大きさと力のモーメントの腕の長さの積を求める方法です。
前者の方が簡単に解けます。
点Aまわりの力のモーメントのつり合いより
Mgb=mga
∴Mb=ma
私は後者の方で解きました。
∠BAC=θとおくと、点Aまわりの力のモーメントのつり合いより
l×Mgcosθ=l×mgsinθ
さて、θの定義により
sinθ=a/l, cosθ=b/l
なので、上式は
l×Mgb/l=l×mga/l
∴Mb=ma
第2問
A
問1
交流の波形を問う問題です。
問題文に、最大電圧約140Vと書いてあるので、波形の高さは約14V、つまり目盛りのちょうどの高さには来ない事が分かります。
また、周波数が60Hzとなっているので、波形の横軸方向も目盛りのちょうどの枠には来ない事が分かります。
④の波形が50Hzのものだと分かれば、それより波長の短い②の波形が正解だと分かります。
もし問題文に最大電圧について触れられていなければ、正答率の下がった問題だと思います。
問2
まず、電線の抵抗を求めます。
R電線=200[m]×2.0×10-4[Ω/m]=4.0×10-2[Ω]
次に、電線に流れる電流を求めます。
I電線=I電熱線=1.0[kW]/100[V]=10[A]
最後に、電線で損失する電力P1を求めます。
電線が2本あることに気をつけて、
P1=I電線2R電線
=(10[A])2×2×4.0×10-2[Ω]=8.0[W]
と求まります。
次に、変圧器を設置した後について考えます。
I電熱器=1.0[kW]/100[V]=10[A]
です。
1次コイルと2次コイルの巻き数比が20:1であるため、交流電源の電圧は
100[V]×20=2.0×103[V]
となります。
流れる電流は、コイルで電力損失がないとしているため、
I電線=10[A]/20=0.50[A]
よって、
P2/P1=(0.50[A])2R電線/(10[A])2R電線=0.0025
B
問3
フレミング左手の法則を使います。
問4
回路全体を貫く磁場が増えるので、それを減らそうとする方向に電流が流れます。
したがって、フレミング左手の法則により、受ける力の向きはQ方向になります。
結構神経を使う問題が多く、ここまででかなり精神的に疲れてしまうかと思います。
特に第1問の小問集合ではかなり基礎的な事を問われており、しかも第1問で配点が30点ですので、失点は避けねばならない所です。
次回、第3,4問のレビューを行いたいと思います。
