ソクマル高卒認定(物理基礎)

問2 会話1 の イ に入る語句として正しいものはどれか。次の1 ~4 のうちか…

問1 ~問6 に答えよ。 図1 ,図2 のように,水平面からの高さがh となる斜面上の点A,点C から,質量m の物体 を初速度0 で滑らせた。物体が水平面上の点B,点D を通過するときの運動について,会話1 のように生徒と先生が話をしている。 B D 図1 図2 会話1 先生:まず,図1 について,点A と点B での物体の力学的エネルギーを考えてみましょう。重 力による位置エネルギーの基準面を水平面とし,重力加速度の大きさをg としましょう。 生徒:点A での物体の重力による位置エネルギーはmgh,点B での物体の速さをv とすると, 点B での物体の運動エネルギーは mv 2 となります。 先生:その通りです。では,斜面との摩擦の影響は無視し,力学的エネルギー保存の法則を用い て,点B での速さv を求めてみましょう。 生徒:v = ア と表すことができます。 先生:その通りです。では,図2 のように斜面の傾斜を変え,物体を点C から滑らせたときは, どうなるでしょうか? 生徒:図2 のときの力学的エネルギー保存の法則の式は,図1 のときと同じ式になります。また, 仕事と運動エネルギーの関係で考えると,図2 のときの点C から点D までの イ は, 図1 のときの点A から点B までと同じなので,点D での速さは変わらず ア になる と思います。
問2 会話1 の イ に入る語句として正しいものはどれか。次の1 ~4 のうちから一つ選べ。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。

解説

正解は4です。会話1では、図1と図2で力学的エネルギー保存の式が同じになる理由を、仕事と運動エネルギーの関係から説明しています。斜面の傾きが変わっても、高さhが同じであれば重力が物体にする仕事の大きさは mgh で変わりません。だから点Dでの速さも変わらないと言えます。1の加速度、2の到達時間、3の移動距離は、斜面の傾きによって変わります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00013.htm)を加工して作成

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