1216 中学理科で解ける共通テスト2023 物理、地学編

物理

第2問

先生：それでは授業でやったことを復習してください。
生徒：抵抗力の大きさRが速さｖに比例すると仮定すると、正の比例定数ｋを用いて
　R＝ｋｖ
と書けます。物体の質量をm、重力加速度の大きさをｇとするとR=mg となるｖが終端速度の大きさｖ_ｆなので
ｖ_ｆ=mg/k
と表されます。実験をしてｖ_ｆとmの関係を確かめてみたいです。
先生：いいですね。図1のようなお弁当のおかずを入れるアルミカップは何枚か重ねることによって質量の異なる物体にすることができるので、落下させてその関係を調べることができますね。その物体の形は枚数によらずほぽ同じなので、ｋは変わらないとみなしましょう。物体の質量mはアルミカップの枚数ｎに比例します。
生徒：そうするとｖ_ｆがｎに比例することが予想できますね。

ｎ枚重ねたアルミカップを落下させて動画を撮影した。図2のようにアルミカップが落下していく途中で20ｃｍごとに落下するのに要する時問を10回測定して平均した。この実験をn=1. 2. 3. 4. 5の場合について行った。その結果を表1にまとめた。

問2 　表1の測定結果からアルミカップを3枚重ねたとき（n=3のとき）のｖ_ｆを有効数字2桁で求めるとどうなるか。次の式中の空欄［９］～［11］に入れる数字として最も適当なものを，後の①～⓪のうちからーつずつ選べ。ただし同じものを繰り返し選んでもよい。
　ｖ_ｆ＝［９］.［10］×10^［11］m/s
　①１　　②２　　③３　　④４　　⑤５
　⑥６　　⑦７　　⑧８　　⑨９　　⓪０

生徒：アルミカップの枚数nとｖ_ｆの測定値を図3に点で描き込みましたが　ｖ_ｆ=mg/k　に基づく予想と少し違いますね。

問3　図3が予想していた結果と異なると判断できるのはなぜか。その根拠として最も適当なものを、次の①～④のうちから一つ選べ。
①アルミカップの枚数ｎを増やすと、ｖ_ｆが大きくなる。
②測定値のすべての点のできるだけ近くを通る直線が、原点から大きくはずれる。
③ｖ_ｆがアルミカップの枚数ｎに反比例している。
④測定値がとびとびにしか得られていない。

問２　ｎ＝３　のときの速さを見れば、途中からずーっと20cm落下するのに0.13ｓかかっている。つまりこのときの速さが終端速度ｖ_ｆになる。
0.2ｍ/0.13ｓ＝1.54m/s　　［９］①　.［10］⑤　［11］⓪

問3　「ｖ_ｆ=mg/k　に基づく予想」というのは「ｖ_ｆがｎに比例すること」なのは読み取れましたね。
あとは、図３のグラフが比例といえないのはなぜか、と聞いているので、
①比例してるなら、アルミカップの枚数ｎを増やすと、ｖ_ｆが大きくなりますよね。　違う。
②比例なら測定値のすべての点のできるだけ近くを通る直線が、原点を通るはずです。これだ！
③このグラフ、どうみても　ｖｆがアルミカップの枚数ｎこ反比例してないよね、違う。
④測定値がとびとびにしか得られていなくても原点を通る直線が結べれば比例といえるので違う。
てことで　②

地学

第1問

問1 　次の図1 は，東北地方周辺における三次元的な地震活動を，二次元平面に投影した震源分布である。東北地方では，地震活動の空間分布から，日本列島下に沈み込む太平洋プレートの形状の推定が可能である。図1の線分ABに沿った鉛直断面において，太平洋プレート上面の形状を示した模式図として最も適当なものを，後の①～④のうちから一つ選べ。

ＡＢ付近の点と深さを丁寧に対応させていけばわかるのですが、だいたい真ん中あたりで150ｋｍ-200ｋｍの●があるところから③しかないのですが…　　③

第2問

問2　次の図2は，異なる3地点A～C で観測されたある地震の波形を示したものである。図の横軸はP波到達時刻からの経過時間を示し，どの観測点でもS波の到達が明瞭に記録されている。地点A～Cを震源に近い方から並べた順序として最も適当なものを、後の①～⑥のうちから一つ選べ。
　
①　A→B→C　　②　A→C→B　　③　B→A→C
④　B→C→Ａ　　⑤　C→A→B　　⑥　C→B→A