【大学入試】センター試験・物理雑感

あけまして、おめでとうございます。
というには遅すぎる時期になってしまいましたが、
今年最初のエントリーは先日行われたセンター試験についてです。


問題はネット上でも新聞などでも見られるので、
そちらからご参照ください。

今回は第2問までコメントします。

問題は、昨年に比べれば若干簡単になったでしょうか。

第1問　小問集合

問１　エネルギー保存
　「鉛直に」飛び出すことを考えれば、同じ高さまでもどることはすぐ分かるでしょう。

問２　ジュール熱
　抵抗と電流が与えられているので、そこから電圧→電力と求めて、時間をかければよい。

問３　レンズ
　屈折率が大きいということは、屈折角も大きくなる。
　大きく曲がればより近いところに焦点ができる。

問４　電流の作る磁場
　電流の作る磁場についての右ねじの法則、
　電流と磁場の作用についてのフレミング左手の法則、
　この２つが理解できていればOK

問５　弦の振動
　弦の振動は、張力・糸の重さが変わらなければ、波の伝わる速度は変化しない。
　よって、ｖ＝ｆλの関係より、弦を半分にして波長が半分になれば、振動数は2倍になる。
　また、コマをずらせば振動数の差は大きくなるので、うなりの回数も増える。
　したがって、うなりの周期は短くなる。

問６　力の分解
　これはただの分解の問題。


第2問
A　交流
問１　交流の波形
　いわゆる１００Vの電源は、「実効値」100Vであって、最大電圧は約141Vていど、
ということは問題文に書いてある。これを10分の1にすることと、
60Hzという振動数を周期にきちんとなおｓことが必要。

問２　変圧と送電効率
　今回の問題でいちばん間違えが多かった可能性が高いのはこの問題でしょう。
　変圧器部分での消費電力が同じならば、流れる電流は電圧に反比例する。
　電流が20分の1になるので、送電線での消費電力はI^2Rにより、400分の1になる。
　つまり、送電において、電圧が高いほど送電効率は高くなる。
　これが送電線が高圧になっている理由。
　比較的問題としては難しめだったとは思いますが、
　私大や2次試験などでも出ている内容なので、見たことがある人も多かったと思います。


B　電気回路と磁場
問３　直流電流と磁場
　回路の形から、どちら向きに電流が流れるかを考えれば分かるでしょう。

問４　閉回路と磁場
　磁場が強くなっていったとき、回路を貫く磁束＝磁束密度ｘ面積も大きくなる。
　したがって、磁束の変化を妨げる方向の変化としては、
　回路の面積を小さくする方向に力がはたらくと考えればよい。

第3問　音波・ドップラー効果
A　ドップラー効果
　ベルトコンベアの例えから、ドップラー効果について考えさせる問題。
　珍しい出題といえるが、やっていることは至って基本的。

問１　
　作業者が荷物を追いかけるという状況と、
　受け取る側は、あくまで流れてくる速さで受け取る、
　ということを考えればいいでしょう。

問２
　箱を波の山などと思えば、その間隔は波長に相当する。
　変わらないのは波の速さ。
　周期が変わるが、これの逆数が振動数である。

B　気柱の共鳴
問３
　50cmの次が70cmなので、50cmが最初の共鳴する点ではないことが分かる。
　（基本振動の長さの奇数倍で共鳴が起きるはずなので）
　その差は20cmなので、波長は倍の40cmである。そこから振動数も分かる。

問４
　共鳴したまま変化させるので、5倍振動の状態が保たれている。
　つまり、ピストンを引くにつれて、波長は長くなっていく。
　音速は変わらないので、ｖ＝ｆλより、振動数は反比例していくはずである。

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いかがでしたか。
次回、残りの半分についてコメントします。