N
スト
物理問題
(60 分)
(注意〉 物理の受験者は, 次の表に従って4題を解答してください。
公物体
必答問題
選択間題
選択問題の出題内容
1 2 B 4
h
台
M
解答は物理の解答用紙に記入してください。
ストッパー
ストッパー
床画
図 1
【物理 必答問題)
|1| 次の文章を読み,下の各問いに答えよ。(配点 30)
問1
円筒面 AB をすべり下りてきた小物体が点Bを通過するときの速さはいくらか。
図1のように, 質量Mの台が水平な床面上に置かれている。台の AB間は半径がァの円
筒面の一部となっている。台の BC間は水平面であり, AB, BCの各区間は点Bでなめら
問2 次の文章中の空欄 ア
ウ
に入れる式を、それぞれ答えよ。ただし,問1
の円筒面 AB をすべり下りてきた小物体が点Bを通過するときの速さをvとし, m, g,
かにつながっている。また, 台の右に付いている壁は, 左側面が鉛直面であり,その下端が
r, vのうちから必要なものを用いてそれぞれ表せ。
点Cである。
AB上で水平面 BC からの高さんの位置に, 質量mの小物体を置いて静かにはなした。
AB 間では小物体と台の間に摩擦力ははたらかないものとする。重力加速度の大きさをgと
小物体が点Bを通過する直前は,半径r, 速さvの円運動をしているので、小物体
の加速度の大きさは
ア
と表され、小物体が台から受ける垂直抗力の大きさは
し,空気抵抗は無視できるものとする。
イ
と表される。
mg +
小物体が点Bを通過した直後は水平方向の直線運動となるので,小物体が台から受
ける垂直抗力の大きさは
ウ
となる。
はじめに,図1のように台の両側がストッパーで床面に固定されている場合を考える。こ
こでは, 小物体が台上の BC間を運動するとき,小物体に動摩擦力がはたらくものとし, そ
の動摩擦係数をμとする。小物体は円筒面をすべり下りて, 点Bを通過した。
その後、小物体は壁と衝突してはね返り、 ちょうど点Bに戻ったところで静止した。小
物体と壁の間の反発係数 (はね返り係数)をeとする。
間3 BC 間の距離をとすると、小物体が壁と衝突する直前の速さはいくらか。h, e, μ,
gを用いて表せ。
問4 小物体が点Bに戻ったところで静止したことから、 問3のはいくらだったことが
わかるか。h,μ, eを用いて表せ。
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ありがとうございます！わかりました！