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物理

 例年と変わらず大問数6題の出題。設問数に変化はなかったが、マーク数が2つ減少した。

 第6問の選択問題では、ニホニウムに関する問題が出題されている。

【大問数】変化なし

【設問数】変化なし

【マーク数】減少(-2)

【難易度】やや易化

【全体概観】

 昨年と形式は変わらず大問数は6題で、分野は第1問が小問集合、第2問が電磁気、第3問が波動、第4問が力学、第5問が熱力学、第6問が原子物理であり、第5問と第6問が選択問題であった。すべての範囲からまんべんなく出題されている。

 第3問Aで出題された水面波のドップラー効果の問題のように、ドップラー効果の式を暗記しているだけでは正解できない問題が出題されるなど、単に公式にあてはめるだけでなく、与えられた物理現象を理解したうえで立式しないと正解できない問題が多く見られた。

 第1問の小問集合では、力のモーメント、2つの直線電流による磁力線の様子、クインケ管、理想気体の状態変化、2物体の衝突が出題された。

 第2問の電磁気では、Aがコンデンサーの直列接続・並列接続に関しての出題で、図1(b)を図1(c)に描きかえる意味が正しく理解できるかどうかで差がつくだろう。これができれば決して難しくない。

 Bでは、磁場中と電場中を運動する荷電粒子についての出題であった。難しくはないが、問3、4ともに組合せ問題のため、両方が正解の選択肢を選ばないと満点にはならない。

 第3問の波動では、Aがドップラー効果、Bでは光の干渉が出題されている。Aでは音波ではなく水面波のドップラー効果であり、ドップラー効果の原理を理解しているかが求められている。また、Bでは問3でヤングの実験、問4でニュートンリングがテーマとされた。

 第4問は力学の出題で、Aは小物体の衝突と鉛直円筒面内の小物体の運動について出題された。問題集などでよく見られる設定なので、しっかり演習していれば確実に正解できる問題である。また、Bは鉛直ばねでつながれた2物体のつりあいと運動を考察する出題であった。基本に忠実に力のつりあいの式や運動方程式を立てられるかどうかが問われている。

 第5問の熱力学は、水槽中に浮かぶ円筒容器に封入された気体の状態変化が出題されたが、熱力学の出題としては例年より難度が高い出題であった。

 第6問の原子物理は、原子核と放射線に関する出題で、問1では新元素であるニホニウムの生成と崩壊、問2では結合エネルギーと質量欠損、問3ではα線β線γ線3種類の放射線の軌道が問われた。問3では磁場中ではなく電場中の軌道であったことに注意したい。

 全体として分量が少し減っているが、難度は昨年並みと予想される。

設問分析

【第1問】小問集合

 問1では、点Oから一様な棒の重心までの距離を考えればよい。

 問2では、1本の導線のまわりの磁力線を考え、2本の導線の流れる電流が同じ向きであることから選択すればよい。

 問3では、経路ADCがどれだけ長くなると再び最小になるかを、λで表すとよい。クインケ管は引き出した距離と経路差が異なることに気を付ける必要があるが、今回の問題ではその旨が問題文に書いてあるので、それにならって解答すること。

 問4では、ボイル・シャルルの法則と気体の内部エネルギーの式から考える。

 問5では、衝突前の小球Aの運動する方向とそれに垂直な方向で、運動量保存則を考えればよい。

【第2問】電磁気

 Aはコンデンサー回路についての出題である。

 問1では、図1(b)、(c)より導体の部分を導線に描きかえればよいことに気づくかどうかで差がつく。

 問2では、問1と同様に回路図を描きかえたうえで、導体Q、R間のコンデンサーの電圧を考えると正解できる。

 普段自分で回路図を描いているかどうかで差がついただろう。

 Bは磁場中と電場中を運動する荷電粒子についての出題である。

 問3では、フレミングの左手の法則を用いて磁場中の荷電粒子にはたらく力の向きを考え、磁場は荷電粒子に仕事をしないことから判断する。

 問4では、電圧によって生じた電場から荷電粒子がされた仕事と運動エネルギーの関係から考えるとよい。

【第3問】波動

 Aは水面波のドップラー効果に関する問題である。

 問1では、振動数と周期の関係など、物理量の理解が正確に出来ているかで差がついたであろう。

 問2では、<i>x</i>軸の正の向きに波源が運動するとき波長がどのように変化するかを考えて、グラフを選択するとよい。

 Bは光の干渉に関する問題である。

 問3では、光の干渉条件の式から明線の間隔の式を求め、明線の間隔と光の波長やスリットの間隔の関係から正解を選択できる。

 問4では、異なる媒質同士の境界面における反射による位相の変化と屈折率による光路長の変化について、正しく理解していると正解できる。

【第4問】力学

 Aは小物体の衝突と鉛直円筒面内の小物体の運動に関する問題であった。

 問1では、運動量保存則を考えるとよい。

 問2では、まずエネルギー保存則から点Pにおける小物体の速さを求め、点Pにおいて小物体にはたらく重力と遠心力を考慮して垂直抗力が0以上となる条件を考えれば良い。典型問題のため、答えを覚えている受験生も多かったであろう。

 Bは鉛直ばねでつながれた2物体のつりあいと運動を考察する出題であった。

 問3では、小球1、2それぞれにはたらく力に着目して、力のつりあいの式を立てる。

 問4では、問3と同様に小球1、2それぞれにはたらく力に着目して、ここでは運動方程式を立てる。

【第5問(選択)】熱力学

 水槽中に浮かぶ円筒容器に封入された気体の状態変化に関する問題である。

 問1では、浮力と重力のつりあいから考える。

 問2では、垂直抗力がどうなると上昇を始めるか、水圧と気体の圧力による力のつりあいから考える。

 問3では、体積が大きくなると浮力も大きくなるので、上昇を始める。温度はボイル・シャルルの法則から求められる。

【第6問(選択)】原子物理

 原子核と放射線に関する問題である。

 問1では、放射性崩壊による原子番号や質量数の変化から考える。

 問2では、与えられた数値と核反応式から求める。

 問3では、α線、β線、γ線がどのように帯電しているかから求める。

新高3生へのアドバイス

◆大学入学共通テストとは

 2021年から、現在の大学入試センター試験にかわって大学入学共通テストが始まります。

 以前に実施された大学入学共通テストの試行調査では、問題文で与えられた現象や実験データを物理法則を用いて正しく解釈し、結論を導き出す能力が問われる出題でした。また出題形式としては、二つの小問を両方正解しないと得点できない問題や会話文の問題なども出題されていましたが、一方で現行のセンター試験でもよく見られる図やグラフを選択する問題や組み合わせ問題なども出題されました。

 なお、大学入学共通テストの出題範囲は現行のセンター試験と変わりません。物理現象を理解、説明する能力がさまざまな側面から問われ、このさまざまな形式の問題を、限られた時間内に正確に解答していくことが求められることも同様です。

 大学入学共通テストには過去問がなく、試行調査で出題された問題しかないため、センター試験について傾向や形式を確認しておくことが最大の対策になります。過去のセンター試験について、どのような内容が出題されているかを必ず確認しておきましょう。

◆大学入学共通テスト対策にあたって

 センター試験の「物理」では、応用的な問題も出題されましたが、多くは基本的な内容がきちんと理解できているかどうかが問われてきました。これは大学入学共通テストの試行調査で出題された問題を見るかぎり、大きく変わることがないと予想されます。

 したがって、受験を来年に控えた新高3生の皆さんは、まず教科書の内容を習得することを心がけてください。現在の履修状況にもよりますが、今回のセンター試験本試験であれば、今の段階でも正解できる問題がいくつかあるはずです。

◆基本的な考え方を身につける!

 皆さんが履修している学習課程では、物理現象を式で書き表すだけでなく、実験などの探究活動を通して現象を理解することも重要とされています。ですから、普段の学習ではそのような機会を大切に活用し、加えて基本的な問題集を解いていくことで、基礎基本を確かなものにするように学習を進めてください。そうすれば、今回のセンター試験本試験でいえば、第3問Bの光の干渉の問題や第4問Aの小物体の衝突と鉛直円筒面内の小物体の運動の問題は確実に正解できますし、大学入学共通テストにも十分に対応できます。

◆物理現象の表現法をみがく!

 センター試験では図やグラフを利用して考察させたり、短文の正誤を判断させたりする問題が出題されました。大学入学共通テストの試行調査でも、似た傾向の問題が出題されています。これらへの対策として、普段から問題の答えだけでなくそれに関係する周辺知識も考察する習慣を身につけておきましょう。具体的には変数を変えて結果を吟味する、グラフを描いてみる、物理用語の定義について教科書で確認する、などです。センター試験は教科書で紹介されるような有名な現象が題材としてよく見られましたが、大学入学共通テストでもそれは大きく変わらないと予想されるので、こういった対策は非常に有効です。また、大学入学共通テストになってもセンター試験と変わらず各分野からまんべんなく出題されますから、学習分野が偏ったり、苦手分野を残したりすることは避けなくてはいけません。

◆模擬試験で腕試し!

 さらには共通テスト型の模擬試験を通じて経験を積むことが大切です。時間配分のコツをつかみ弱点を洗い出すには最適です。年間6回実施される東進の「共通テスト本番レベル模試」(全国統一高校生テストを含む)を利用して、学習成果の確認や苦手分野等の把握に役立てましょう。さらにしっかりと問題を復習することで、苦手分野の克服につながります。ぜひ合格に向けて活用しましょう。

新高2生へのアドバイス

◆大学入学共通テストとは

 2021年から、現在の大学入試センター試験にかわって大学入学共通テストが始まります。

 以前に実施された大学入学共通テストの試行調査では、問題文で与えられた現象や実験データを物理法則を用いて正しく解釈し、結論を導き出す能力が問われる出題がされました。また出題形式としては、二つの小問を両方正解しないと得点できない問題や会話文の問題なども出題されていましたが、一方で現行のセンター試験でもよく見られる図やグラフを選択する問題や組み合わせ問題なども出題されました。

 なお、大学入学共通テストの出題範囲は現行のセンター試験と変わりません。また、物理現象を理解、説明する能力がさまざまな側面から問われ、このさまざまな形式の問題を、限られた時間内に正確に解答していくことが求められることも同様です。

◆物理の考え方に慣れる!

 物理は原理原則を重視し、それらを土台にしてさまざまな現象に応用していく学問です。大学入試センター試験が大学入学共通テストに変わっても、このこと自体は変わりません。物理の各分野について基本的な内容から使いこなせるようにしましょう。特に「力学」は、物理の他分野にも影響を及ぼす非常に重要な分野ですので、まずはここから理解を深め、さらに別の分野へと学習を進めてください。

◆物理現象の表現法をみがく!

 センター試験では図やグラフを利用して考察させたり、短文の正誤を判断させたりする問題が出題される傾向にありました。大学入学共通テストの試行調査でも、似た傾向の問題が出題されています。

 これらへの対策として、普段から問題の答えだけでなくそれに関係する周辺知識も考察する習慣を身につけておきましょう。具体的には変数を変えて結果を吟味する、グラフを描いてみる、物理用語の定義について教科書で確認する、などです。また、大学入学共通テストの試行調査でも、各分野はまんべんなく出題されていますから、学習分野が偏ったり、苦手分野を残したりすることは避けなくてはいけません。

◆意欲的に腕試しをする!

 ある程度学習が進んだ段階で、定期的に模擬試験を受験し自分の力を測る機会を積極的に設けましょう。模擬試験では、普段の学習で気づかなかったことを発見したり、時間内での計算力を自己診断できたりと、貴重な経験が積めるはずです。年間6回の東進の「共通テスト本番レベル模試」(全国統一高校生テストを含む)を利用して、学習→腕試しの繰り返しで着実に力をつけていきましょう!(東進ハイスクール提供)