高校物理 東京工業大学2003 (平成15)年度 前期入試問題の解説

昨年度より大幅に易化。

解答

[1]

二体問題とバネを扱った力学問題。

(d, e)バネ定数kのバネを1/a倍の長さになるように切断すると、バネ定数はakになる。これにより、本問では「二体の重心からバネ定数2kのバネが二個くっついている」と見做すことができる。この考えを導入することで、(e)では運動方程式を建てる必要がないので素早く計算できる。

[2]

B0をBと書いてしまわないように注意!

(a)

わざわざ”⊿”を導入しているが、微分すれば良いだけ。数学IIレベルの微分だからこのような誘導は不要だと思う。

磁束と電流の向きが、右ねじの法則における指の向きと一致しているので、素直に電磁誘導の公式に当てはめれば起電力が算出できる。

(c, d)

消費電力とは単位時間当たりのエネルギーである。

コイルの速度は一定だから、コイルに加えた力は全てジュール熱に変化している。このエネルギー保存則を時間微分すればFv = P が得られる。

F = RI2/v より、力は電流の二乗に比例する。

[3]

東工大化学のような解答方法だ。

(f, g)

(f)状態0→1は断熱変化。状態1→2 ではピストンの力の釣り合いが成立している。

(g)は気体が外部にした仕事を求める問題で、(f)が誘導なのは明らか。曲線部分の面積を求めさせる問題が出ることは有り得ないので(f)における状態1→2の線は直線であると推測できる。

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