Question

漱石

愛知県公立高校入試の問題です。
大門1の(1)は ェ (2)は ヵ になる理由が分かりません
解説お願い致します🙇‍♂️

4 斜面上や水平面上の小球の運動について調べるため,次の(実験1]と(実験2] を行った。
ただし、小球にはたらく摩擦力や空気の抵抗は無視でき,小球は運動している間,斜面や水平面か
ら離れることなく,また,斜面と水平面がつながる点をなめらかに通過するものとする。
0 図1のように,水平面上の点Aから続く斜面をつくった。
小球を,水平面から高さ10cmの斜面上の点Pの位置に置いて手で支えた。
小球を支えていた手を静かにはなしたところ,小球は斜面を下り,斜面と水平面
が交わる点Aと,点Aから80cm離れた水平面上の点Bを通過した。このとき,手を
はなした後の小球の運動のようすを,1秒間に500回の割合で発光するストロボスコー
プの光を当てて写真撮影した。
0 次に,小球を,水平面から高さ20cmの斜面上の点Qの位置に置いて手で支えてか
ら、3と同じことを行った。
6 さらに,斜面の傾きを変え,水平面からある高さの斜面上に小球を置いて手で支
えてから,のと同じことを行った。
(実験1)
図2は、(実験1]のので, 水平面上を運動している小球を撮影したストロボ写真の一部を模式的
に表したもので、水平面上に置いたものさしの目盛りと小球の位置との関係を示している。
また、図3は、(実験1)のので,小球が動き出してから点Bに到達するまでの運動について,
横軸に小球が動き出してからの時間(s)を,縦軸に小球の速さ (m/s) をとり,その関係をグラフ
に表したものである。
図1
20cm
10cm
B
図2
80cm
0cm
lcm
2cm
3cm 4cm 5cm 6cm 7cm 8cm
9cm
10cm
Ilcm
3
4.0
3.0
さ
2.0
(m/s)
1.0
0
0.5
1.0
1.5
小球が動き出してからの時間(s]
0 (実験1)の後,斜面の角度を(実験1]ののと同じにして、図4のように,斜
面上の点Cから点Dまでの水平面と,点Dから点Bまでの斜面をつくった。ただし、
点Cと点Dの間の長さは80cmである。
【実験2)
図4
20cm
B
80cm

2
次に、小球を,水平面から高さ20cmの斜面上の点Qの位置に置いて手で支えた。
小球を支えていた手を静かにはなしたところ,小球は斜面を下り,点C, 点D,
点Bを順に通過した。このとき,手をはなした後の小球の運動のようすを,1秒間
に50回の割合で発光するストロボスコープの光を当てて写真撮影した。
3)
次の(1)から(4)までの問いに答えなさい。
(1) (実験1]の③で,小球が斜面上を運動
しているときにはたらいている垂直抗力の
向きと大きさについて説明した文として最
も適当なものを,次のアからエまでの中か
ら選んで、そのかな符号を書きなさい。
ア 垂直抗力の向きは図5の矢印の向きであり,その大きさは小球の重力と同じ大きさである。
イ 垂直抗力の向きは図5の矢印の向きであり,その大きさは小球の重力より小さい。
ウ 垂直抗力の向きは図6の矢印の向きであり,その大きさは小球の重力と同じ大きさである。
ェ 垂直抗力の向きは図6の矢印の向きであり,その大きさは小球の重力より小さい。
図5
図6
(2) 図2のストロボ写真から考えると,[実験1]のので,水平面上を運動している小球の速さは
何m/sか。最も適当なものを,次のアからカまでの中から選んで,そのかな符号を書きなさい。
ア 0.7m/s
イ1.4m/s
ウ 2.8m/s
エ 70m/s
オ 140m/s
カ 280m/s
(3) (実験1)ののとのの小球の運動を比べると,⑤の小球は,①の小球に比べて動き出してから
0.30秒後の速さは大きかったが, 0.60秒後の速さは小さかった。
このとき,のとのの斜面の傾きと,小球を置いた高さについて説明した文として最も適当なも
のを、次のアからエまでの中から選んで、そのかな符号を書きなさい。
(実験1)ののはのに比べて,斜面の傾きが大きく,小球を置いた位置は高い。
(実験1)ののはのに比べて,斜面の傾きが大きく,小球を置いた位置は低い。
(実験1)ののはのに比べて,斜面の傾きが小さく,小球を置いた位置は高い。
(実験1)の⑤はのに比べて,斜面の傾きが小さく,小球を置いた位置は低い。
ア
イ
ウ
エ
(4)(実験2)で、小球が点Cと点Dの間を通過するのにかかった時間は、(実験1)のので、小
球が点Aと点Bの間を通過するのにかかった時間の2倍であった。
このとき,(実験2] で、小球が動き出してから点Bに到達するまでの運動について,横軸に
小球が動き出してからの時間[s]を、縦軸に小球の速さ (m/s)をとり,その関係を表すグラフ
を解答欄の図7に書きなさい。ただし,小球は,点Dを通過する前後においても,水平面や斜面
から離れることなく,なめらかに運動するものとする。
図7
4.0
3.0
さ 2.0
[m/s)
1.0
0
0.5
1.0
1.5
小球が動き出してからの時間[s]
小球の速さ

愛知県高校高校入試 理科 中学3年理科 中学3年生 力と運動 力

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

きらうる

(1)垂直抗力とは、斜面に対して垂直に働く力です。なので図5は斜面に垂直でないのでダメです。また、垂直抗力は、重力の分力のつりあう力になるので、重力より必ず小さくなります。

(2)図2の球と球の間隔を目盛りを参考に何cm動いたか数えてみてください。どれも2.8cm動いています。ストロボの間隔は1秒間に50回なので、球と球の間は1/50秒になるから、
速さ＝2.8cm÷1/50s＝140cm/s＝1.4m/s
答えはイです。カではありません。

漱石

つり合う条件に、2つの力は、大きさが等しいと書いてあるのですが、つり合う力なら重力の分力と垂直抗力の大きさは同じではないんですか？

きらうる

重力の分力と垂直抗力は同じですよ。

問題をよく見てください。

垂直抗力と「重力」の大小を聞いています。分力ではありません。

漱石

ありがとうございます！