第2問
問3。運動エネルギーが変わらないのは、荷電粒子に対するローレンツ力が常に直角に掛かるから。振り子の質点に対して張力が直角に掛かっても力学的エネルギーが変わらないのと同じだ。
第4問
問1
2019年度版センター試験で出題させた振り子の問題に似ているが、これは応用的な問題である。
小物体Cは運動エネルギーが0になった状態で最高点Pに到達する事はできないという事に気づく必要があるのだ。重力に対して 遠心力(向心力)が少なくとも釣り合うだけの速度を残しておく必要がある。
これに気づくには、 小物体C が点Pに到達した場合の物理状態を確認する事が必要。ハイレベル問題として頻出の形式ではあるが、問題ごとに物理状態を確認する習慣を付けよう。
第5問
問1
次の考察により、計算せずに答えを出せる。
- 容器の質量mが大きくなれば、その分気体の体積も増やす必要がありl1は大きくなる。したがってmは分子に現れる。
- 気体の体積が一定なら、断面積Sが大きくなると l1 は小さくなる。したがってSは分母に現れる。
- 選択肢4の分母は、異なる単位同士を足しているので不適。
容器の質量と浮力が釣り合っているという点に着目する問題だった。
問2
垂直抗力が0なのは明らか。p2 は当然にその気体と接している水圧と等しくなっているので、これを立式する。
問3
「気体の体積が図1の場合より大きくなると」という点に着目して等式を立てる。
第5問
問2は律儀に最後まで計算しなくても、有効数字部分だけ、もしくは桁数を算出すれば正答を得られる。