【旧帝大7校リーグ】成績がグングン伸びる!!2022年大学入試問題の徹底解説(阪大物理)

2022年大学入試、旧帝大の第6弾は「大阪大学」です。

当ブログの解説記事は、読者の成績を最難関レベルまでグングン伸ばすことを目標にしており、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

阪大物理の特徴

大阪大学の理科は2科目で150分。旧帝大理系ではオーソドックスなパターンですね。

そのうち物理は全3問で、力学・電磁気は必出。残りの波動,熱力学,原子物理は第3問のA,Bで少しずつ出される感じですね🚩

阪大は物理選択は生物選択より圧倒的有利とされてきましたし、実際にそうだったのですが、去年の物理でその神話は崩れました…去年はだいぶ難しかったのですよ💧

今年はさすがに沈静化したのでしょうかね?気になりますね🤔

第1問






【解答】

(Ⅰ)

(1) 
<答>



分析
物体Aに働く力は重力と糸の張力のみ。それをx,y方向それぞれについて分解するだけです。




(2) やや易
<答>



分析
丸暗記で片づけてもいいのですが・・・それでは応用が効きません✋本問だと、「水平方向にのみ運動⇒ay=0」や「変位x=ℓθ」などですね☝

問題文の意味や誘導をちゃんと咀嚼して考える癖を身に付けることが成績をグングン伸ばす秘訣だと思うのです。




(Ⅱ)

(3) やや易~標準
<答>



分析
多分周期運動になるんだろうな~と当たりを付けて、運動の区切りになるt=T/2とt=Tでの速度と変位を求めます。すると、確かに周期Tごとに同じ運動をすることがわかりますね☝




(4) 標準
<答>



分析
いわゆる「見かけの重力」問題ですね💡この手の問題も演習経験が多ければクリアできたでしょう。本問では、|θ|が微小ゆえsinθ≒tanθに気付けるかもポイントでした。




(5) 標準
<答>



分析
最初の方を地道に調査すればパターンが見えるやつです👀数学の論証じゃないし、答が出ればOKなので、きちんとした証明は不要です✋



(6) やや難
<答>



分析
単振動の変位をきちんと理解したうえで、t=T/6での振れ角を正確に求められるかが鍵でした🔑

コツは時間を角に変換すること☝t=0のときθ=0、t=T/2のときθ=πとすると、t=T/6のときはθ=π/3に対応しますね。t=0~T/6より、t=T/6~T/4の方が物体Bは速いことからもイメージ可能ですね🤔



(Ⅲ)

(7) やや易
<答>



分析
内力しか働かない場合は運動量保存」は超頻出事項なので、よく覚えておきましょう。最高点では両者のx軸方向の速度は一致します!!でも、これは丸暗記するものではありません。動きを正確にイメージしたうえで導けるようにしておきましょう☝



(8) やや易
<答>



分析
(7)ができればエネルギー保存則を使うのみ。y軸方向に運動量が保存しないのは・・・もちろん、重力という外力が働くためです。



感想
(Ⅰ)は単振動の基礎理解の確認、(Ⅲ)は運動量保存則とエネルギー保存則を適切に扱う問題でした。

第1問のメインは・・・(Ⅲ)ではなく、なんと(Ⅱ)でした😅(4)でsinθ≒tanθの近似を適切に使えたか、(6)でt=T/6の変位が正確につかめたかで得点差がついたでしょう。




第2問






【解答】


(Ⅰ)

(1) 易~やや易
<答>



分析
検流計Gを流れる電流は0ということは、抵抗1,2を流れる電流は等しいということです☝




(2) 易~やや易
<答>



分析
(1)がヒント。Gに流れる電流は0より、Gの両端の電位差も当然0です!これをクリアし、R₃,R₄に対しても同様の立式をすれば答が出ます。





(Ⅱ)

(3) 易~やや易
<答>



分析
抵抗1,2を含む回路にキルヒホッフの法則を使うだけです。




(4)
(a) やや易
<答>



(b) やや難
<答>
X:(い)、Y:(あ)



分析
(a)はIxとVxの関係式を求めてから、特性曲線のグラフとの交点を求める定番の問題です。(b)はVx=-Ix+4はそのままで、抵抗1の曲線が(あ)~(え)の場合に出る抵抗4の電流と電圧が(あ)~(え)いずれかの曲線上にあるかを見ればよいでしょう☝

河合塾の解答、X⇒え、Y⇒うだけど、間違ってない❓❓





(Ⅲ)

(5) 標準
<答>
(a)~(d)





分析
交流回路の理解を深めるには良い問題です。コイル,コンデンサーのリアクタンス,位相のずれをちゃんと理解しているかが問われました。





(6) やや易~標準
<答>


分析
5-(b)ができれば、本問もできたでしょう!コイルがコンデンサーになっただけ。



(7) 標準~やや難
<答>



分析
5-(b)より抵抗にかかる電圧が出ます。すると、抵抗を流れる電流も出て、それがIc sin(ωt-Φ)と等しくなるようにC,L,Rの条件を求めればOKです。




感想
(Ⅰ)は簡単。共通テストでも出題される内容す。(Ⅱ)は特性曲線に関する問題ですが、4-(b)は難問です💦💦(Ⅲ)は交流回路の理解が問われました。コイル,コンデンサーの抵抗との違いをよく把握しておきましょう☝

第3問

















【解答】

(A)

(Ⅰ)
操作の流れ




(1)
<答>


分析
部屋Bは体積V₀から2 V₀/3変化しました。あとは、状態方程式を使うだけの問題です。




(2) 易〜やや易
<答>



分析
部屋Bの気体の変化について、図2を使う問題です。ちなみに、WB≠(部屋Aのした仕事)です!理由は、ピストン1を右側に動かすのに外力を使っているからです☝️




(3)
a:やや易、b:やや難
<答>

(a)

(b)




分析
(a)
部屋A〜Cの温度はずっとT₀のままですから、ΔU=0です。簡単なんですが、細かい変化を気にしすぎると、何気に等温変化であることを見落とすんですよね🥲

(b)
ピストンが動いただけだから気体のした(された)仕事は0じゃないの?と思った受験生…理解が甘いですよ🥲WBは部屋A,Cの気体「と外力」がした仕事に等しいので、0ではありません

本問は部屋A,Cの「気体」がした仕事も(2)と同じ要領で求めないといけず、そこに気づけた受験生は少なかったのでは?と思います。


(Ⅱ)

(4) 易〜やや易
<答>



分析
ヒーターがない部屋Bのみ最初からずっと「断熱変化」です。よって、部屋Bの最初と最終の状態について、pVγ=一定の式を使います。




(5) 標準〜やや難
<答>




分析
Q₁,Q₂をバラバラに求める必要はありません。ピストンは固定していないので、最終状態の部屋A,Cの圧力はBの圧力と等しく、体積はBの4倍なので温度もBの4倍です。

あとは、(問1)〜(問3)の場合と異なり、外力やピストン固定が関与しないため、気体のした仕事は0です!




(6) やや難
<答> 4:1:1


分析
これ、数式処理を試みると死にます☠️

勘で4:1:1やろな…と答えること自体は難しくないのですが、確信をもって答えるとなると結構難しいですよ😵‍💫💦

まず部屋B,Cの体積が等しくなる理由は、 B,Cが断熱変化を起こし、圧力が同じだと体積も同じだからです。もし体積が違うと圧力も違ってくるからピストンは静止しないですよね☝️また、A,Bの体積比が4:1なのは…最終状態を考えると、部屋Aと部屋Bの体積比は4:1を維持して動く必要があるからです。




(B)

(7) やや易
<答>



分析
λ₀をどう解釈するかの問題です。電子が陽極に衝突するときの運動エネルギーはeVですが、その一部が陽極に吸収され、一部がX線となって放出されます。ちなみに、λ=λ₀のときは全エネルギーがX線となって放出されたと考えられます🤔




(8) 標準〜やや難
<答>



分析
問題文を参考にすると、n=3にある電子からは原子核の電荷が+(Z-2-8)eに見えます。それに注意して(向心力)=(クーロン力)の関係式を立てるとOKです。

しかし、それで終わりではありません。量子条件を立式したうえで、ド・ブロイ波長も使わないといけません!!ここは、ド・ブロイ波長(λ=h/mv)を覚えていない受験生は詰んだでしょう😭😭


(9)
<答>

分析

(10)
<答>


分析




感想
(A)は熱力学、(B)は原子物理からの出題でした。

(A)は外力が絡む中での熱力学第一法則を正しく使えたかがkeyでした🔑(B)では、昨年に引き続きド・ブロイ波長が登場しました!しかも、ド・ブロイ波長を知らないと雪崩失点する点まで一緒🥲


総括

第1問(Ⅱ)は慣性力や単振動の変位の理解度、第2問(Ⅲ)はLCR回路の理解度、第3問は(A)は熱力学第一法則の正しい使い方ができたか、第3問(B)ド・ブロイ波長を知っているか?を問われました。

いずれも典型問題を少しいじった程度の問題ですが、基礎が理解できているかで得点差が付いたと思います。


阪大物理としては例年並の難易度でしょう。とはいえ、去年より高得点難度は間違いなく低いです。計算の煩雑さもマシ、最難問のレベルも去年よりマシなんで。


合格点は

非医で60~65%医で75~80%

程度でしょう。

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