令和元年度第1回「物理基礎」高卒認定試験(高認)過去問解説:井出進学塾〔富士宮教材開発〕
こんにちは、井出進学塾(富士宮教材開発)です。
過去問はネット上で公開されています。
ご自分でダウンロードし、一度自分で解いてみてから、解説動画をみるようにしましょう。(解けないにしても、解こうと思って一度目を通すことが大切です。)
埋め込み動画の他、設問番号に再生時間付きでユーチューブ動画のリンクを貼っておきます。こちらのリンクは別タグで開きますので、使いやすい方でどうぞ。
それでは、始めましょう。
大問1
物理で使う基本の「単位」について確認する問題
有効数字の桁数
加速度の考え方と求め方
平均の速度の考え方と求め方
大問2
直列に並べたばねののび方
浮力のはたらき方。液体は油で密度の計算が必要です。
最大静止摩擦力とは?
運動方程式の基本を確認します
大問3
仕事の原理。道具を使っても仕事の大きさは変わりません。
力学的エネルギー保存則。
位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定です。
熱量の保存と熱平衡。ふつうに考えれば大丈夫です。
熱平衡の計算。比熱を使って計算します。
大問4
「波」について用語の確認です。波長と振動数とは?
縦波が横波で表示されました。それを解釈します。
2つの波が重ね合わされたらどうなるか?重ね合わせの原理
気柱の共鳴。閉管と開管で変わってきます。
〔大問4問4 解説動画 説明内容 書きおこし(一部)〕
では、気柱の共鳴についてみていきましょう。
笛などの楽器をイメージすればいいです
・・・細長い管の中にある空気のことを、気柱といいます。
この管の開いている方から音を入れますと、管が開いている閉じているにかかわらず・・・両端で反射して、入射波と反射波が重なり合います。
開管でも反射するというのは、変な話に聞こえるかもしれませんが、まわりにある空気に、はね返されるということでしょうね。
とにかく、入射波と反射波が重なり合うので、ある特定の振動数のとき定常波ができます。
定常波というのは、入射波と反射波がうまく重なって、一見すると波が進んでいないような・・・
まったく振動しない点である節(ふし)と、
最も大きく振動する点である腹(はら)ができる波です。(動画参照)
気柱が共鳴するとき、定常波ができていますが、・・・
閉じている場合は、固定端での反射と同じで「節」、
開いている場合は、自由端での反射と同じで「腹」になります。
たとえば、・・・
気柱の振動を考える場合、音は縦波ですが、わかりやすいように横波で図示します。
たとえば、こちらの図でこれが閉管(こちら側が閉じている)だとしますと、・・・(動画参照)・・・このような定常波ができるとき、気柱が共鳴します。
この図から、波長λ、さらには波の基本式 v=fλ を使って、振動数なども調べることができます。
注意するのは、定常波の場合、
・・・これで(動画参照)、1波長(波長1つ分です)。
ですので、このレモン型1個分が半波長(波長の半分)ですね。
私が最初にこの単元を勉強したとき、
「レモン1個は半波長を頼りにするとよい」と教えてもらって、実際それがよかったので、みなさんにもここで紹介します。
では、問題をみてみましょう。
長さLの閉管A、長さLの開管B、そして長さ2Lの開管Cが与えられていて、それぞれの基本振動のときの音の高さをくらべよ、という問題です。
基本振動とは、もっとも簡単な形で、・・・腹、あるいは節の数が、最も少ない振動のことです。
音の高さなので、振動数を調べればよいです。
波の基本式 v=fλ を使えばよいですね。
音の高さ v は、同じ条件で行われている実験なので、すべて同じとしていいです。ここでは、そのまま v を使いましょう。
波長はそれぞれ、図を使って求めます。
それではAからみていきましょう・・・(以下、動画参照)
大問5
電流の定義。1A〔アンペア〕とは?
消費電力の計算。すぐできます。
Wh(ワット時)の意味。基本から考えましょう。
生活の中の物理学
以上です。ありがとうございました。
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