【旧帝大7校リーグ】成績がグングン伸びる!2021年大学入試問題の徹底解説(東北大物理)



2021年入試、旧帝大の第2弾は「東北大学」です。


当ブログの解説記事は、長期的な目線で成績を飛躍的に伸ばし、継続性・応用性のあるスキルを身に付けていただく記事です。読者が必死に3年間努力すれば東大(理三以外)・京大(医以外)・九大医レベルに80%以上の確率で合格できることを目的に作成しています


市販の問題集のように、解法を丁寧に示すだけではありません!

多角的なアプローチで、適所で関連事項や模範解答ではない解説を投入し、必要以上に問題を解きほぐしています✊



しかし、扱う内容はハイレベルなので、全くの初心者が手を出しても収穫は得られません

① 各問の難易度
② 他分野や一般常識との関連事項
③ 問題の躓きポイント
④ 極力曖昧な表現をしない説明

を示しています。

イマイチ成績が突き抜けられない受験生に貴重な情報が提供できればと思いますm(__)m

東北大物理の特徴

東北大学の理科は2科目で制限時間は150分です。そのうち、物理は全3問。約15年前までは東北大の物理は鬼畜な問題を出すと恐れられていましたが😱…最近は穏やかな出題が続いている印象です。

ただ、2021年の北大や九大よりは1段階難しい印象。深く理解するには、全統記述模試で偏差値58~62程度は欲しいですね🧐全統記述模試の難易度や受験者レベルについては、各自で確認されてくださいm(__)m


第1問

画像40


画像41


画像42


画像43


画像44





【解答】

(問1)
(a)
<答>

スライド2

分析
高さの差が出れば楽勝な問題です。

(b)
<答>

スライド3



分析
ただのエネルギー保存則の問題です。


(c) やや易
<答>

スライド4



分析
何となく、v>0としてたまたま解けた受験生もいたでしょう😅

しかし、糸と繋いであったり、レール上を動く場合は、張力や垂直抗力を考えないといけないので・・・その場合はv₁=2√gRではないですよ!





(問2)

画像31

小球とリングの運動は同一平面上にないので、そのままだと考えにくい💦よって、リング上の人から見た小球の動きを考える。つまり、小球に遠心力を追加して考える




(a) やや易~標準
<答>

スライド5



分析
ここは、慣性力を意識できたかが全てでした💦

何で?小球が振り子運動をするのは、リング上の人から見たときの話だからですよ☝





(b) 標準
<答>

スライド6



分析
Rθを「変位」と捉えるのに苦戦した受験生がいたと思います。数Ⅲの知識なんですが、これが物理や化学になると出てこない人、結構いるんですよ💦


(c) 標準
<答>

スライド7


分析
大丈夫かとは思いますが、リングの角速度ωと求める角振動数をゴッチャにしてはいけませんよ💨


(問3)
問2(b)(c)と違って、微小角ではないことに注意しましょう!

(a) やや易~標準
<答>

スライド8



分析
これは問2(1)が出ていれば楽勝でしょう。



(b) 標準
<答>


分析
ω>ω₀のとき、問2(b)よりθ=0が単振動の中心にならないのは明らか。ここでは、θ=θ₀を中心に単振動することから、(う)は不適です。

(あ)はリングを1回転するケース、(い)はリングの最高点にはいかずθ=θ₀を中心に単振動するケースでしょう(もちろんリング上の人から見て👀)。


感想
円運動of円運動とでも言うべき、興味深い問題です👀

ここでの重要ポイントは「2物体の運動=慣性力を意識」です✊回転するリングの観測者から小球の動きを見る際に、慣性力(遠心力)を意識できるかで大差がつくと思われます。



第2問


画像44





画像7


画像7



画像42


画像41


画像40






【解答】

(問1)

(a)
<答>

スライド2

分析
典型問題ですね。(電位差)=(電場)×(距離)を使い、運動方程式を立てれば終わりです。


(b) 易~やや易
<答>

スライド3


分析
距離,速度,加速度間で成り立つ有名公式3つ・・ありましたよね👀❓それを使うだけの問題です。




(c) やや易
<答>

スライド4



分析
電位差V₀の極板をn回通るので、された仕事はnqV₀です。あとは、その仕事が粒子の運動エネルギーになったと考えればOKです☝


(d) 標準
<答>

スライド5


スライド6



分析
(c)の結果を利用します。加速度をdnで表せば、速度と加速度の式からdnを求めることができます!



(問2)

(a)
<答> +z方向


分析
領域M₁に入った直後の粒子が時計回りに円運動するので、フレミング左手の法則を使って、磁場がどの向きのときにローレンツ力が円の中心方向を向くかを調べます

まあ2択なんで、50%の確率で当たるんですが(笑)

(b) 標準
<答>

スライド7



分析
円運動の加速度の向きは進行方向と垂直です!答自体は、「力=質量×加速度」を考えると何となくわかるとは思いますが💦

(c) 標準~やや難
<答>

スライド8


分析
1周する間の速さは一定なので、その速さuNがわかるとOKでしょう。(b)の関係式を利用すると出ます。

(d) 標準~やや難
<答>

スライド9


分析
問題自体は簡単。しかし、(c)でuNを出す必要があるため、難易度も(c)に準じます。




(問3)

(a)(b) やや難
<答>

画像30




分析
新傾向問題で面食らった受験生も多かったでしょう💦しかし、考え方自体は電場と同様で、力もクーロン力からローレンツ力になっただけです。

磁力線がN→S極へ向かうことを理解していれば、磁場の向きは赤線のようになります。また、力の向きはフレミング左手の法則より、ピンクマーカーの向きになります。


(c) やや難
<答>



分析
(b)の力の向きを考える。「点Aに働く力によりx軸方向には狭まり、点Bに働く力によりz軸方向には広がる」と考えられる。




感想
第2問はよくある荷電粒子の電場(or磁場)内での運動です。問1,2は、緻密な調査と漸化式を解く点で少し手間取りますが、状況を追って立式すれば、さほど難しくないです。

目玉は新傾向問題っぽい問3でしょう👀

(a)をどう攻略するか?(c)は前問の結果を踏まえてどう考えるか?が着眼点でした。問3は磁力線を電気力線と同じ要領で考えられたかがカギでしたね🔑





第3問

画像40


画像41
画像42


画像43




【解答】


(問1)
固定端反射 → 位相がπずれる!

(a)
<答>

スライド4




(b),(c)
<答>

スライド5
スライド6



分析



(d)
<答>



分析





(問2)

(a)
<答> x = x₀+uΔt


(b)
<答>

スライド7



(c)
<答>

スライド8



(問3)
(a)
<答>

スライド9



(b)
<答>

スライド10



(c)
<答>

スライド11





感想
観測者が聞く振動数を求める問題。答を出すだけなら簡単だけど、波の式から工夫して求めるとなるとやや難しいですね~😥



総括

第1問は慣性力に免疫があるか、第2問は計算処理と問3の新傾向問題、第3問はドップラー効果の結果を波の式を変形することで出せるかを試す問題でした。20年前のハイレベルな出題と比べると全然マシですが、所々に手をつけ辛い問題は散在しています。

合格点は

非医で55~60%医志望で70~75%

でしょうか。特に、第3問は波の式を上手に扱えるか否かで得点差が開いたと思われますので、特に医志望は第3問での崩壊を回避したいところですね💦

にほんブログ村 受験ブログ 医学部・医療系受験へ
にほんブログ村

ブログランキング・にほんブログ村へにほんブログ村

にほんブログ村 教育ブログ 家庭教師へ
にほんブログ村