2014年度金沢医科大学（物理学）

2014 年度金沢医科大学（物理学）
概要
（試験概要）
解答方式
大問数
３問
難易度
易しい
点数
時間
２科目１２０分（設問別分析）
問題番号
１
２
３
領域
力学
電磁気学
光学
難易度
易しい
易しい
易しい
内容
衝突問題，摩擦のある台上での運動
コンデンサの性質について
光ファイバー
（傾向・対策）標準的な問題が大半を占めるが，問題数・計算量の割に試験時間が短いため，
普段から時間を意識して練習を積む必要がある。また，全問記述式のため，演習問題を解く際
に，単に解くだけではなく，しっかりと論理立てて解答を導く訓練をしておきたい。
1
問題 I
弾性衝突なので，反発係数は e = 1。
運動量保存則より，
mv + wv1 = mv0
また，反発係数の定義より，
1=
v − v1
v0
以上より，衝突後の物体 B の速度 v は，
2w
v0
m+w
台 A の上を物体 B がすべっている間の台 A と物体 B の運動方程式は，
v=
M α = µ mg
mβ = −µ mg
台 A と物体 B には，運動中外力は働いていないので，運動量が保存される。よって，台 A
と物体 B が一体となって運動している際の速度を V とおくと，
mv = (m + M )V
m
∴ V =
v
m+M
また，速度 V となるまでの時間は，物体 B の加速度が −µ g であることから，
M
v
t=
(m + M )µ g
この間に失われたエネルギーは，
m 2 1
mM
v − (m + M )V 2 =
v2
2
2
2(m + M )
さらに，この間に台 A および物体 B が移動した距離 L は，
mM v 2
2(m + M )2 µ g
M 2 + 2mM 2
v
xb =
2(m + M )2 µ g
M
∴ L=
v2
2(m + M )µ g
xa =
系の加速度を γ とおくと，系の運動方程式は，
(m + M )γ = F
F
∴ γ=
m+M
物体 B に働く慣性力の大きさは mγ であり，物体 B が台の上をすべらないためには，この慣
性力よりも最大静止摩擦力が大きければよい。
∴ mγ < µ0 mg
∴ F = −mu0 (m + M )g
2
問題２
（１）静電容量の定義より，
C=
ε0 a2
d
また，このときの電位のグラフは 10，電場のグラフは 2 となる。
（２）金属板の挿入により，極板間隔が 32 d のコンデンサであると見なせる。よって，
C =
3ε0 a2
2d
また，このときの電位のグラフは 1，電場のグラフは 4 となる。
（３）静電容量の定義より，
3a−x
C
2 a
6(a − x)
C2 =
C
a
C1 =
（４）電池のする仕事 U は U = V ∆Q である。よって，
1
U1 = CV 2
2
1
U2 = CV 2
5
問題３
光ファイバーの基本的な問題。
3

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