問題文全文(内容文)：
【センター2018 物理】第１問　解答・解説

問題文全文(内容文)：
（1）
可変抵抗の抵抗値を$R=10\Omega$に設定する。
スイッチを閉じた瞬間はコンデンサーに電荷は蓄えられていないので、コンデンサーの両端の電位差は$0V$である。
スイッチを閉じた瞬間の回路は⑥と同じ回路とみなせ、スイッチを閉じた瞬間に点$Q$を流れる電流の大きさを有効数字2桁で表すと⑦、⑧$\times 10^{-9}A$である。

（2）
可変抵抗の抵抗値は$R=10\Omega$にしたまま、スイッチを閉じて十分時間が経過すると、コンデンサーに流れ込む電流は0となる。
このとき、動画内図1の点Pを流れる電流の大きさは⑩Aで、コンデンサーに蓄えられた電気量は⑪
Cであった。

⑩と⑪に当てはまるものを動画内の選択肢から選んでください

（3）
スイッチを開いてコンデンサーに蓄えられた電荷を完全に放電させた。
次に、可変抵抗の抵抗値を変え、再びスイッチを入れた。
その後、点$P$を流れる電流はスイッチを入れた直後の値を保持した。
可変抵抗の抵抗値$R$を有効数字2桁で表すと、どのようになるか。
次の式中の空欄⑫～⑭に入れる数字として最も適当なものを、動画内の選択肢から一つずつ選べ。
ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。
$R=⑫.⑬ \times 10^{⑭} \Omega$

（4）
導体棒aが動き出した直後に、導体格aに流れる誘導電流は動画内図の㋐の矢印の向きであり、その大きさは㋑である。
㋐と㋑に動画内の選択肢から選んでください

（5）
導体棒aが動き始めると、導体棒bも動き始めた。
このとき、導体棒aとbが磁場から受ける力に関する文として最も適当なものを、動画内の選択肢から一つ選べ。

問題文全文(内容文)：
光電管の陰極にあてる光の強さと振動数を一定にして、陰極に対する陽極の電位Vと流れる光電流Iとの関係を調べると、図のようになった。電気素量をeとし、図中の記号を用いて、次の各問に答えよ。
（1） 陰極から飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値はいくらか。
（2） 電極の金属をより仕事関数が大きいものに変えると、Vｍはどのようになるか。
（3） 陰極の金属をもとの金属にもどして、より大きな振動数の光を陰極にあてた。このとき、Vｍはどのようになるか。

問題文全文(内容文)：
2　次の文章を読み、下の問1〜4に答えなさい。［解答番号　1　〜　4　］
図のように、鉛直に置かれた内部の断面積が S の円筒形のシリンダーに、シリンダー内部と同じ断面積で質量 m のピストンがはまって静止しており、内部に単原子分子理想気体が封入されている。シリンダーとピストンは断熱材でできており、ピストンはシリンダーの内壁と気密を保ってなめらかに動くことができる。最初、ピストンが静止している状態を初期状態とし、ピストンが静止している位置を x = 0 として鉛直下向きを正とする x 軸をとる。このときの容器内の気体の圧力を p₀、体積を V₀、温度を T₀ とする。
初期状態から、ピストンを鉛直下方向にわずかにゆっくりと押し下げてから手を放すと、ピストンは単振動を始めた。外気の温度は初期状態の容器内の気体の温度と等しく T₀ で、外気の圧力は P₀、重力加速度の大きさを g とする。単原子分子理想気体の断熱変化では、気体の圧力 p と体積 V の間に、$p V^{\frac{5}{3}} = \text{一定}$ が成立する。また、ε を実数として $\vert{}\varepsilon\vert{}$ が 1 に対して十分に小さいとき、ε の2次以上の項を無視する以下の近似式を用いてよい。
$$(1 + \varepsilon)^\alpha \approx 1 + \alpha \varepsilon \quad (\alpha \text{は実数})$$

問1
ピストンの位置が $x$ のとき、容器内の気体の圧力を $p_x$ とする。初期状態からの体積変化 $Sx$ は初期状態の気体の体積 $V$ に比べて十分に小さい。このとき、$p_x$ と $p_0$ の関係は、$V, S, x$ を用いてどのように表されるか。最も適したものを選びなさい。
$p_x = \fbox{1} \times p_0$

① $\left(1 - \frac{5Sx}{3V}\right)$
② $\left(1 - \frac{3Sx}{2V}\right)$
③ $\left(1 - \frac{2Sx}{3V}\right)$

④ $\left(1 + \frac{2Sx}{3V}\right)$
⑤ $\left(1 + \frac{3Sx}{2V}\right)$
⑥ $\left(1 + \frac{5Sx}{3V}\right)$


問2
ピストンに作用する力は $x$ 軸正の向きを正とする。ピストンの位置が $x$ のとき、ピストンに作用する力 $F$ はいくらか。最も適したものを次の ①～⑥ のうちから一つ選びなさい。
$F = \fbox{2}$

① $-\frac{5p_0 S^2}{3V}x$
② $-\frac{3p_0 S^2}{2V}x$
③ $-\frac{2p_0 S^2}{3V}x$

④ $mg - \frac{5p_0 S^2}{3V}x$
⑤ $mg - \frac{3p_0 S^2}{2V}x$
⑥ $mg - \frac{2p_0 S^2}{3V}x$


問3
ピストンの単振動の周期 $t$ はいくらか。最も適したものを次の ①～⑥ のうちから一つ選びなさい。
$t = \fbox{3} \times \frac{2\pi}{S}$

① $\sqrt{\frac{3mV}{5p_0}}$
② $\sqrt{\frac{2mV}{3p_0}}$
③ $\sqrt{\frac{mV}{p_0}}$

④ $\sqrt{\frac{3mV}{2p_0}}$
⑤ $\sqrt{\frac{2mV}{p_0}}$
⑥ $\sqrt{\frac{5mV}{2p_0}}$

問4
シリンダーを同形で熱をよく通す物質でできたものに替える。初期状態は同じ圧力 $p_0$、体積 $V_0$、温度 $T_0$ である。初期状態から、ピストンを鉛直方向にわずかにゆっくりと押し下げてから手を放すと、ピストンは単振動を始めた。ピストンが単振動中、容器内の気体の温度は外気と同じ温度 $T_0$ に保たれるものとし、この場合のピストンの単振動の周期を $t'$ とする。$t'$ は $t$ の何倍か。最も適したものを、次の ①～⑥ のうちから一つ選びなさい。$\frac{t'}{t} = \fbox{4}$

① $\sqrt{\frac{3}{5}}$
② $\sqrt{\frac{2}{3}}$
③ $\sqrt{\frac{3}{2}}$
④ $\sqrt{\frac{5}{3}}$
⑤ $\sqrt{2}$
⑥ $\sqrt{3}$

問題文全文(内容文)：
質量1000kgの自動車が,半径100mの円周上を速さ36km/hで等速円運動をしている。次の各問に答えよ。
(1) 自動車の角速度と加速度の大きさをそれぞれ求めよ。
(2) 自動車を円運動させている向心力の大きさを求めよ。また,この自動車の速さだけが72km/hに変わるとき,向心力の大きさはいくらになるか。