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物理
選択方法
第 1 問
必、
第2問
必、
第3問
必、
第4問
必、
第5問
第6問
答答答答
問題
いずれか1問を選択し,
解答しなさい。
(2608-3)
物理
(注)この科目には,選択問題があります。(3ページ参
第 1 問
(必答問題)
次の問い(問 1
5)に答えよ。
〔解答番号[1ヨ 1^X配点川
問 1 波の回折による現象を記述している文はどれか。最も適当なものを,次の
① ⑦のうちからーつ選べ。[1Σヨ
①入浴中,水面に静かに波を起こすと,風呂の底が揺らいで見える。
②笛を吹くと特定の振動数の音が出る。
③夜になり,地表付近の気温が上空よりも下がると,遠くの音が聞こえやす
くなる。
④波は岸壁に当たるときに高く跳ね上がる。
⑤コンクリートの塀の向こう側の見えない場所で発生した音でも,塀を越え
て聞こえてくる。
⑥よく晴れているとき,昼間の空は青く,タ日は赤い。
⑦救急車がサイレンを鳴らしながら通り過ぎるとき,その音の高さが変化す
るように聞こえる。
(2608-4)
物理
問 2 図1のように,正方形の各頂点に四つの点電荷を固定した。それぞれの電気
量はq,@, Q',0 である。ただし, Q > 0, q > 0 である。電気量q の点電
荷にはたらく静電気力がつり合うとき, qを表す式として正しいものを,下
の① ⑧のうちからーつ選べ。 0、=[1^
q
Q
0
Q'
図
y巨、0
20
2Q
④⑧
π「Q
③⑦
⑤一Q
②⑥
①0
2五、Q
21Ξ、' Q
(2608-5)
物理
廊知文章キ腔欄1^・1^臥れ砿●組合せ目証山加
を,下の① ⑧のうちからーつ選べ。[11三ヨ
図2のように,質量祝の物体があらい水平な台の上に置かれている。台を
水平方向に振幅A,角振動数ωで単振動させるとき,台に乗った観測者から
みて,物体にはたらく慣性力の大きさの最大値Eは[三三1]である。角振動
数ωを0からゆっくり増大させると,武の値が[1^を超えたときに,物
体は滑り始める。ただし,物体と台の問の静止摩擦係数をμ,動摩擦係数を
μ',重力加速度の大きさをgとし,物体の底面は常に台に接しているものと
する。
①②③④⑤⑥⑦⑧
ア
イ
Aω
μ"1g
Aω
μ"1g
Aω2
μ"1g
Aω
μ 1πg
柳Aω
μ柳g
斧IAω
μ 1?1g
ノ
ノ
ノ
1%Aω
μ1πg
"1Aω
μ 1πg
ノ
(2608-6)
物理
ヨ 4 体積2.5 × 10-2m3,温度 27゜C の理想気体 2.om01の圧力の値として最も
適当なものを,次の① ⑧のうちからーつ選べ。ただし,気体定数を
8.3J/(m01・K)とする。[^Pa
② 2. O × 10-5
⑤ 1.8 × 104
⑥ 5.6 × 104
③⑦
① 5. O × 10-6
1.4 × 102
④ 5.6 × 102
1.4 × 105
⑧ 2.O × 105
(2608-フ)
物理
問 5 図3のように,質量祝の一様な細い棒の一端を鉛直な壁にちょうつがいで
とめ,他端と壁の一点を軽い糸で結んだ。糸と棒は壁に垂直な鉛直面内にあ
り,壁と糸,棒と糸のなす角度は,それぞれ30゜,90゜であった。糸の張力の
大きさrを表す式として正しいものを,下の① ⑥のうちからーつ選べ。た
だし,ちょうつがいはなめらかに回転し,その大きさと質量は無視できるもの
とする。また,重力加速度の大きさをgとする。フ=[1^
30゜
糸
棒
ちょうつがい
ダ
図
六チ
"1g
3
1πg
③⑥
y吾、
"1g
②⑤
①④
1?1g
3
魏g
"1g
(2608-8)
物理
(下書き用紙)
物理の試験問題は次に続く。
(2608-9)
物理
第2問
(必答問題)
次の文章(A ・ B)を読み,下の問い(問 1
4)に答えよ。
解答番号[1ヨ Ea〕(配点羽
A 図 1のように,電圧の最大値がVO,周期が7の交流電源にダイオードと抵抗
を接続した回路を作った。図2は点Bを基準としたときの点Aの電位の時間変
化である。ただし,ダイオードは整流作用のみをもつ理想化した素子として考え
ダイオード
^
^
交流電源
抵抗
ーー、J
貿
電位
V
2r
時間
貿
10
(2608-1の
物理
問1 点Dを基準としたときの点Cの電位の時問変化を表す図として最も適当
なものを,次の① ⑥のうちからーつ選べ。[11Ξ]
①
②電位
電位
ν。
ν。
27、
2r
時問
時問
V。
V。
③
④
電位
電位
VO
VO
27
2ア
時問
時問
VO
VO
⑤
⑥
電位
電位
VO
V。
27
27
時問
時問
問 2 抵抗での消費電力の時間平均として正しいものを,次の① ⑤のうちから
ーつ選べ。ただし,抵抗の抵抗値をRとする。[1三コ
②
I V。2
8
R
③
Ⅱ
V。2
R
④
12
I V。2
16 R
14
①
V。2
R
⑤
V。2
R
(2608-11)
物理
B 図3のように,真空中で荷電粒子(イオン)を加速する円型の装置を考える。こ
の装置には,内部が中空で半円型の二つの電極が水平に向かい合わせて設置さ
れ,それらの間に電圧をかけることができる。全体に一様で一定な磁束密度B
の磁場が鉛直下向きにかかっている。
質量統,正電荷qをもつ粒子が,点Pから入射され,中空電極内では磁場に
よる力のみを受けて円運動を行い,半周ごとに電極間を通過する。電極間の電場
の向きは粒子が半周するたびに反転して,電極間を通過する粒子は,大きさν
の電圧で常に加速されるものとする。
電極
電極
き声ト
一゛
^^
、
磁束密度B
上から見た図
図
3
(2608-12)
物理
33 運動エネルギー五。をもつ粒子が電極内に入射し,電極間を%回通過し
た。粒子のもっ運動エネルギーを表す式として正しいものを,次の① ⑥の
ベ
つ
選
ら
力
ち
う
③⑥
型
πqV2 + EO
五0
q
V
上
②⑤
①記qv+五0
④πV2 十五。
十三0
q
1 11V2
2
十 E。
q
問 4 粒子が電極問をπ回通過した後の運動エネルギーを五,'とする。そのとき
ベ
つ
選
一つ
ら
力
ち
の
⑥
の速さυと円運動の半径アを表す式の組合せとして正しいものを,次の①
円1
①②③④⑤⑥
速さυ
円運動の半径ア
"1υ
qB
抗B
ql}
quB
1?1
五,
1?1υ
1?1
qB
五,
1πB
1?1
qu
五,
quB
1ア1
1ア1
玲
(2608-13)
物理
第3問
(必答問題)
次の文章(A ・ B)を読み,下の問い(問 1
4)に答えよ。
〔解答番号[1ヨ 1^〕(配点羽
でんば
A 媒質1から入射した平面波が境界面で屈折し,媒質2を伝播している。ある時
刻における波の様子を図1に示す。図中の破線は平面波の山の位置を表してお
り,媒質 1,2 において破線が境界面となす角度をそれぞれ会,θ2,境界面上
での山の間隔を d とする。また,媒質 1,2での波の速さをそれぞれ仙,υ2,
波長をそれぞれゐ,ルとする。
θ1
媒質 1
d
'.ーー
ノ
媒質2 /、/
^^^
θ2
^^^
図
(2608-14)
物理
問 1 境界面上の一点において,単位時間あたりに,媒質1から到達する波の山
の数と媒質2へと出ていく波の山の数とは等しい。このことから成立する関
係として正しいものを,次の① ⑥のうちからーつ選べ。[1^
υI sin θ1 υ2 Sin θ2
λ1
λ2
切心
υ2λ2
υI cos el t)2 COS θ2
λ。
λ1
仂ゐ
υ1λ1
②υ1λI COS θ1 =υ2λ2 COS θ2
④⑥
③⑤
①υ 1λ I sin θ1 =υ2λ2 Sin θ2
問 2 境界面上での山の間隔dが媒質1と2において共通であることから成立
①入I sin θ1 =λ2 Sin θ2
③入I COS θ1 =λ2 COS θ2
⑤入】 tan θ1 =λ2tan θ2
②④⑥
する関係として正しいものを,次の① ⑦のうちからーつ選べ。[1Ξ]
λ1
Sin θ1
λ1
Os e
λ1
an e
λ2
Sin θ2
λ2
COS θ2
λ2
tan θ2
⑦入1 =λ2
(2608-15)
物理
B 水面波の干渉について考える。図2のように,水路に仕切り板をおき,水路に
沿った方向に小さく振動させたところ,仕切り板の両側において周期7で互い
に逆位相の水面波が発生した。二つの水面波は,水路を伝わった後,出口Aと
出口Bから広がって水路の外で干渉した。水面波の速さは,水路の中と外で等
しく,υであるとする。また,水路の幅の影響は無視してよい。
観測点
凹
問 3 はじめ,仕切り板の振動の中心は,出口A までの経路の長さと出口Bま
での経路の長さが等しくなる位置にあった。出口Aおよび出口Bから観測
点までの距離をそれぞれム, hとするとき,干渉によって水面波が強めあ
う条件を表す式として正しいものを,次の① ⑧のうちからーつ選べ。ただ
+
4
="1 +
+
B
A
ぞ
ι
16
一ι
B
A
B
ぞ
A
ι
1πυr
^+^
2
ι
3
A
ι
アπυ7'
= 1π+
( (
B
A
2
( (
十ι
ι
"1υ7
ぞA 十厶3
十ι
3
1πυ7
ιA 十ぞB
ーぞ
A
ι
②④⑥⑧
①③⑤⑦
し,斧2 = 0, 1,2,・ーである。 1^
^+^
(2608-16)
物理
問 4 次に,仕切り板の振動の中心位置を水路に沿ってdだけずらしたとこ
ろ,問3の状況において二つの水面波が強めあっていた場所が,弱めあう場
所となった。dの最小値として正しいものを,次の① ⑤のうちからーつ選
ベ。 4
①
υ7
8
②
Ur
4
③
Ur
2
④"フ
⑤
2υ7
(2608-17)
物理
第4問
(必答問題)
次の文章(A ・ B)を読み,下の問い(問 1
5)に答えよ。
解答番号[1ヨ 1三ヨ〕(配点狗
A 図 1のように,質量祝の小球を点0から水平に速さυ。で投げたところ,
小球は鉛直な壁面上の点Pではね返って,水平な床の上の点Qに落ちた。
点0の床からの高さをh,壁からの距離をし,小球と壁の間の反発係数(はねか
えり係数)をし(0くしく D,重力加速度の大きさを g とする。ただし,小球は
壁に垂直な鉛直面内で運動するものとする。また,壁はなめらかであるものとす
る。
図
問 1 小球を投げてから点Pに当たるまでの時間力を表す式として正しいもの
2ι
υ0
@ 11
18
ι 0
④
③⑥
②
ι山
①
"士
を,次の① ⑥のうちからーつ選べ。t,=[1^1
(2608-18)
物理
問 2 小球を投げてから点Qに落ちるまでの時間t2を表す式として正しいもの
を,次の① ⑥のうちからーつ選べ。t2=[1^
ι山
①
②
2ι
③
υ0
@■
@1
a 十 e)ι
υ0
⑥」1士上聖
g
問 3 点0から投げた直後の小球の力学的エネルギーΞ0と,点Qに落ちる直
前の力学的エネルギーE1の差五0-E1を表す式として正しいものを,次の
① ⑦のうちからーつ選べ。五。-E =[1^
1
(
②⑤
e2)"1gh
1
(
12
0
2
12
④⑦
①祝gh
e 2) 1%11。2
③ a -e)2抗gh
⑥^a - e)21加。2
0
19
(2608-19)
物理
B 自然の長さし,ばね定数えの二つの軽いばねを,質量抗の小球の上下に取り付
けた。下側のばねの端を床に取り付け,上側のばねの端を手で引き上げた。重力
加速度の大きさをgとする。
問 4 図2のように,ばねの長さの合計を2ιにして小球を静止させた。小球の
床からの高さhを表す式として正しいものを,下の① ⑤のうちからーつ
選べ。ただし,つのばねと小球は同一鉛直線上にあるものとする。
"・[玉ヨ
＼
,二一妻三
ノ
②⑤
①④
1πg
1?1g
^
③
31?1g
ぞ
5 斧lg
20
(2608-2の
書嶋
画朝 Xパ、図WS"゛π、尋ぶ薄一゛＼n今簿S訓映辻ぐ一円勢小"d、一紗S汁
聾剛谷゛<δ゛一叫一气＼no aS化昧S戴廿S即叫S畍叫マ化、訓叫§ぶ、
兇d÷涛魅一呼汁气小委n州注C汁ヰ冊妄剛爆叫外S溢の俸化ぐバ訊Cg
日
川川川1;、
_ー^
ずS剛、ず@t@Sミぶー゛籬入0
選、
M、
+
N、
ミR
ノー'、
十
・1・
ミR
§)十ご
ノー'、
N、
N、)M
、ぐ
十
辻
、)N
N、)M
・1・・1
選、
+
ミR
十
N、
さ+辻マ
+
選、
ゞ
為・
十
ミR
、、』.ノ
M、
壽・
十
N辻
、、.ー,
慧、
為、
M、
、、.ーノ
ミR
十
N辻
、)N
N、)M
叉M、
1
辻)N
ミー辻)N
ミー§)M
ミ、 1
辻)N
ミー辻)N
§R
辻
曽
十
ミ、
禽・
辻
、、■ーノ
@@⑤@@@
ミ、
、ピ
熹
一
N、)M
ミー辻)N
(N器1曽)
物理
第5問・第6問は,
第5問
(選択問題)
いずれか1問を選択し,解答しなさい。
次の文章を読み,下の問い(問 1
3)に答えよ。
解答番号[1ヨ 1^〕(配点均
なめらかに動くピストンがついたシリンダー内に理想気体を入れたところ,圧
カ,。,体積 V。,温度7。になった。この状態から,図 1に示す三つの過程によ
り,気体の体積を仏に減少させる。過程(a)は断熱変化,過程(b)は等温変化,過
程(C)は定圧変化である
圧力
(a)断熱変化
(b)等温変化
(C)定圧変化
,
体積
.
凹
器
(2608-22)
物理
卸知文如掬[ヨ・1^臥泌記即組合せど証W兆
のを,下の① ⑨のうちからーつ選べ。[1^
熱の出入りがない過程は[1^であり,内部エネルギーが変化しない過
程は[1三二]である。
イ^^^^^^^^^
ωωω可吋励のCC
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨
ア
問 2 過程(a),(b),(C)において,気体が外部からされる仕事をそれぞれ W小
肌, W。とする。これらの大小関係として正しいものを,次の① ⑥のうち
からーつ選べ。[1三Σ]
①④
IV。< 1Vb く 1V。
② W。く W。< 1Vb
③ Ivb く W"く W。
Wb く W。く W。
⑤ W。く W.く Wb
⑥ IV。< 1Vb く 1V。
23
(2608-23)
物理
問 3 図2に示した温度と体積の関係を表す実線ウ力のうち三つは,過程
(a),(b),(C)に対応する。どの実線が過程(a),(b),(C)に対応するか。組合せ
として正しいものを,下の① ⑧のうちからーつ選べ。[1^
体積
貿
ウ
オウカウオ
ウ
(C)定圧変化
オカオカカエエ
(b)等温変化
エオ
ウ
エエオオカカ
①②③④⑤⑥⑦⑧
a 断熱変化
ウ
24
(2608-24)
物理
(下書き用紙)
物理の試験問題は次に続く。
25
(2608-25)
物理
第5問・第6問は,いずれか1 問を選択し,解答しなさい。
第6問
(選択問題)
原子核の発見と原子の構造の解明に関する次の問い(問1 3)に答えよ。
解答番号[1ヨ 1^〕(配点均
きんばく
問 1 金箔に照射したα粒子(電気量十2e,しは電気素量)の散乱実験の結果から,
ラザフォードは,質量と正電荷が狭い部分に集中した原子核の存在を突き止め
た。金の原子核によるα粒子の散乱の様子を示した図として最も適当なもの
を,次の① ⑥のうちからーつ選べ。ただし,図中の黒丸は原子核の位置を,
実線は原子核の周辺でのα粒子の飛跡を模式的に示している。[11^]
26
(2608-26)
⑧
、＼
武
少,
ー
〆
@
@
一、、
、φ
Y、◆◆
(N器1Nご
物理
問.知文討腔欄11^・1工]臥焔語畔胎せど促、適艶
ものを,下の① ⑥のうちからーつ選べ。[1^
電子が原子核のまわりを円運動していると考えるラザフォードの原子模型で
は,電子が電磁波を放射して徐々に[1^を失い,電子の軌道半径が時問と
ともに小さくなってしまうという問題があった。ボーアはこの問題を解決する
ために「原子中の電子は,ある条件を満足する円軌道上のみで運動している」と
いう仮説を導入した。このとき,電子はある決まったエネルギーをもち電磁波
を放射しない。この状態を定常状態という。
さらに,「電子がある定常状態から別のエネルギーをもつ定常状態に移ると
き,その差のエネルギーをもっ1個の[1^が放出または吸収される」とい
う仮説も導入し,水素原子のスペクトルの説明に成功した。
①②③④⑤⑥
ア
イ
質量
光電子
質量
光子
エネルギー
光電子
エネルギー
光子
電荷
光電子
電荷
光子
28
(2608-28)
物理
問 3 定常状態は,ド・ブロイによって提唱された物質波の考えを用いることによ
り,波動としての電子が原子核を中心とする円軌道上にあたかも定常波をつ
くっている状態だと解釈されるようになった。このとき,量子数%(兜= 1,
2,3,ー・)の定常状態における円軌道の半径ア,電子の質量抗,電子の速さ
",プランク定数hの間に成り立っ関係式として正しいものを,次の① ⑥の
うちからーつ選べ。 3
h
究111υ
πアー^
究h
11h
πr-^
1?1υ
1?1υ
29
③⑥
πア
%1?1υ
②⑤
①④
πア
π"1υ
2πア=^
2πア=^
1?1υ
(2608-29)

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