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2021年度「物理」共通テスト過去問解説です

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共通テスト

問1
動画内の図1のように、床の上に直方体の木片が置かれ、その木片の上にりんごが置かれている。
木片には、地球からの重力、床からの力、りんごからの力がはたらいている。
木片にはあたらくすべての力を表す図として最も適当なものを、求めよ

問2
長さ$L$の絶縁体の棒の両端をそれぞれ電気量$q$と$-q(q \gt 0)$に帯電させ、動画内図2のように、棒の中心を点$A$に固定し、$xy$平面内で自由に回転できるようにした。
まず、電気量$Q$に帯電させた小球を$y$軸上の点$B$におくと、棒が静電気力の作用でゆっくりと回転し、図2に示す向きになったので、$Q$の符号は[2](①正②負)であることがわかった。
次に、小球を$y$軸に沿って点$C$までゆっくり移動させると、棒に描かれた矢印の向きは[3]になった。
動画内の①～⑧から求めよ

問3
電磁波は電気的・磁気的な振動が波となって空間を伝わる。
周波数（振動数）が小さいほうから順に、電波、赤外線、可視光線、紫外線、$X$線、$y$線のように大まかに分類される。
これらは、私たちの生活の中でそれぞれの特徴を活かして利用されている。
[ア]は日焼けの原因であり、また殺菌作用 があるため、殺菌灯に使われている。
携帯電話、全地球測位システム（GPS）、ラジオは[イ]を利用して情報を伝えている。
$X$線はレントゲン写真に使われている。
[ウ]はがん細胞に照射する放射線治療に使われている。
動画内の①～⑥の中から一つ選べ。

問4
プールから帰ってきたAさんが、同級生のBさんと熱に関する会話を交わしている。
動画内の会話文を読み、下線部に誤りを含むものを①～⑤のうちから二つ選べ。
ただし、解答番号の順序は問わない。

問5
動画内図の波形の音の周期は何sか。
最も適当な数値を、動画内の①～④のうちから一つ選べ。
また、表1をもとにして、この音の音階として最も適当なものを①～⑦のうちから一つ選べ。

問題文全文(内容文)：
滑らかな水平面上に、質量$m$と$M$の直方体PとQが接して置かれている。
Pに大きさ$F$の外力を加えて右に押す。
重力加速度を$g$とし、以下の問いに答えよ。
（1）生じる加速度の大きさを求めよ。
（2）PがQを押す力の大きさを求めよ。

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ボールをまっすぐ曲げれない理由を説明します。

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水素原子のエネルギー準位Enはプランク定数をh = 6.6×10⁻³⁴、真空中の光速を c = 3.0×10⁸、リュードベリ定数をR = 1.1×10⁷として、次の式で表される。
En = -hcR/n²（nは自然数）
この式を用いて以下の問いに答えよ。
（１）水素原子の基底状態のエネルギーはいくらか。
（２）第一励起状態（n = 2）と基底状態において、エネルギーの差はいくらか。
（３）水素原子のイオン化エネルギーはいくらか。