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物理

理科二科目で120分、180点。

1   

1998problemPhysics001.png(123 byte)に示すように、水平面と 1998problemPhysics002.png(192 byte)の角度をなす斜面上に、長さ 1998problemPhysics003.png(167 byte)の糸で連結された質量 1998problemPhysics004.png(203 byte)1998problemPhysics005.png(172 byte)個の小物体 (イ)(ロ)をのせる。物体(ロ)を動かさないように、斜面 1998problemPhysics006.png(197 byte)点に手で押さえておく。 1998problemPhysics006.png(197 byte)点より、下方 1998problemPhysics007.png(206 byte)1998problemPhysics008.png(209 byte)点までの間の動摩擦係数は 1998problemPhysics009.png(189 byte)1998problemPhysics008.png(209 byte)点より、下方 1998problemPhysics010.png(220 byte)1998problemPhysics011.png(208 byte)までの間の動摩擦係数は 1998problemPhysics012.png(191 byte)である。 1998problemPhysics011.png(208 byte)で斜面は水平面になめらかに 接続されている。重力加速度を1998problemPhysics013.png(188 byte)として 以下の問に答えよ。

1998problemPhysics014.jpg(277914 byte)

問1   物体(ロ)を押さえておいた手を静かに離すと、物体(イ)、(ロ)は共に斜面を滑り落ちた。

i)   1998problemPhysics008.png(209 byte) 点を通過するときの物体(イ)の速さを求めよ。

ii)   1998problemPhysics008.png(209 byte) 点を通過するときの物体(ロ)の速さを求めよ。

iii)   1998problemPhysics011.png(208 byte) 点を通過するときの物体(イ)の速さを求めよ。

iv)   1998problemPhysics011.png(208 byte) 点を通過するときの物体(ロ)の速さを求めよ。

問2   物体(イ)、(ロ)は 1998problemPhysics011.png(208 byte) 点を通過後、水平面上で共に減速し、物体(イ)が停止したと同時に物体(ロ)が衝突した。衝突は完全弾性衝突とし、糸と水平面との間には 摩擦はないものとする。ただし、水平面の動摩擦係数は 1998problemPhysics015.png(212 byte)とせよ。

i)   水平面の動摩擦係数を求めよ。

ii)   物体(イ)と物体(ロ)が水平面上で動いた距離の合計を求めよ。

2   

無限に広い1998problemPhysics016.png(233 byte)平面上の点 1998problemPhysics017.png(414 byte)、点 1998problemPhysics018.png(429 byte)、点 1998problemPhysics019.png(432 byte)にそれぞれ 点電荷が図1998problemPhysics005.png(172 byte) 1998problemPhysics020.png(141 byte)1998problemPhysics021.png(165 byte)のように置かれている。 以下の問に答えよ。

ただし、静電気力に関するクーロンの法則に現れる比例定数を 1998problemPhysics022.png(190 byte)とする。また、 電場(電界)の向きは、1998problemPhysics023.png(170 byte)軸の 正の向きを基準にとり、半時計まわりの角度で表すものとする。電位の基準は無限遠にとるものとする。

1998problemPhysics024.jpg(304879 byte)

問1   図 1998problemPhysics005.png(172 byte) のように点1998problemPhysics006.png(197 byte)に電気量 1998problemPhysics025.png(194 byte)の点電荷が置かれているとき、 点1998problemPhysics026.png(440 byte)での電場の強さと向きを求めよ。

問2   図 1998problemPhysics027.png(190 byte)のように点 1998problemPhysics006.png(197 byte)に電気量 1998problemPhysics025.png(194 byte)の点電荷が置かれているとき、電気量 1998problemPhysics028.png(201 byte)の点電荷を無限遠から点 1998problemPhysics008.png(209 byte)までゆっくり移動させるとき、 外力のする仕事を求めよ。

問3   図 1998problemPhysics021.png(165 byte) のように点1998problemPhysics006.png(197 byte)、点 1998problemPhysics008.png(209 byte)、点 1998problemPhysics011.png(208 byte)に電気量がそれぞれ 1998problemPhysics029.png(306 byte)の点電荷が置かれているとき、 点1998problemPhysics026.png(440 byte)での電場の強さと向きを求めよ。 また、点1998problemPhysics030.png(212 byte)の電位を求めよ。

問4   図1998problemPhysics005.png(172 byte)、図 1998problemPhysics021.png(165 byte)のそれぞれの場合について電気力線 の概形を描け。ただし、各点電荷から1998problemPhysics031.png(194 byte)本の 電気力線が出(入)しているものとし、電気力線の向きを矢印で示せ。

[解答欄]

1998problemPhysics032.jpg(893512 byte)

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