東大合格者が2022年九大物理を徹底解説!




2022年大学入試、旧帝大の第3弾は「九州大学」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

九大物理の特徴

九大の理科は2科目で150分。

そのうち物理は全3問で、力学と電磁気は必出で、あとは熱力学か波動といったところ。


問題は化学より易しい印象で、他大学との比較だと、東北大や大阪大よりは間違いなく易しい感じでしょうか。去年は拍子抜けするほど易しかったですね~。今年は少しは難化したのでしょうか??気になりますね🤔

第1問






解答

(問1)

(1) 易~やや易


分析

万有引力の公式は暗記必須です!本問では向きに注意・・・第1象限で考えるとわかりやすいですね💡

(2) 標準




分析

Δθを使わせてくれない時点で難易度を上げてる感があります💦

ここはΔθを別の何かで表せないかを考えましょう🤔角速度をωとすると、Δθ=ωΔTに相当するのですが、このωがわからない・・・どうすればよいか?というと、単位時間に進む距離vに着目してωを求めればよかったのです💡

(3) 標準


(4) 標準





分析

(3),(4)は内容はすごく簡単なのですが、(2)の正解が前提なのが非常に嫌らしいところ💦💦

(5) やや易~標準



分析

答を見ると、半径の3乗は周期の2乗に比例していますが、これはケプラーの第3法則を表しています☝問題を解く分には、求めるのはr,vを使わない点から、vを消去する方針を考えればよいでしょう。




(問2)

(1) 易~やや易


分析

面積速度の式を変形するだけで簡単!

(2)



分析

これは暗記ですね~🎵

(3) やや易~標準

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: %E3%82%B9%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%899-6-1024x345.jpg




分析

なぜvでなくわざわざv//を出させるのか🤔❓

実は、(4)の誘導なのですが、ここは指示通りにv//を使って出すとしましょう!すると、v⊥を消す必要が生じますが、(1)よりhを使って消去できるのでOK。

(4) やや難

<前半>

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: %E3%82%B9%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%8910-5.jpg


<後半その1>



<後半その2>




分析

数学的な難しさがありましたね~💦

V'(r)=0のrはまだ簡単な方ですが、概形を割と確信をもって描くとなるとなかなか手強い感じですね~😵💨微分を使えばいいのですが、これを数学以外の科目で実行するの・・・なんか心理的なハードルがありますよね~🤥

(問3)

(1) 易~やや易




(2) やや易




分析

無限遠に達する条件は、「無限遠で人工衛星が0以上の運動エネルギーをもっている」と言い換えられるので、E₀≧0となることが必要なのです☝

感想

万有引力、エネルギー収支、ケプラーの法則と天体系力学から幅広く出題されました。差が付くとすれば、問1(2)と問2(4)でしょうか🤔

特に、問1(2)で角速度ωがわからなくて(3),(4)まで落とすという悲惨な事態は避けたいですね~💦💦

第2問







解答

(問1)

(1)



(2) やや易
e

分析

コイルは静止するので、流れる電流はI₀のままです。受ける力については、(C₁C₂,C₃C₄)(C₂C₃,C₄C₁)に分けて考えます🤔

(C₂C₃,C₄C₁)については、電流のx成分についてのみ考えればOKでしょう☝

(3) やや易~標準



分析

C₂C₃とC₄C₁に働く力はy軸に平衡方向であり、N(θ)には関与していません✋考える対象はC₁C₂とC₃C₄の2本であり、この2本についてN(θ)を考えればOKです!

(4) やや易
θ₁=、θ₂=π

分析

N(θ)=0を解くだけです。

(問2)

志賀さん、能古さんて・・・福岡県の離島の名前やん😂😂

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(1) やや易~標準
<答>

分析
0<θ<πの範囲で考える。ΔW=-N(θ)Δθで、Δθは正でN(θ)は負なので、ΔW>0。∴ΔWとΔθは同符号。なお、−π/2<θ<0とπ<θ<3π/2のときはN(θ)>0より、ΔWとΔθは要符号。



(2) やや易~標準
<答>

分析
0<θ<πのときW>0。それ以外ではW<0。



(3) 標準
<答>

分析
単振動の復元力を思い出してほしい場面ですね🤔変化しても元に戻ろうとするとき、変化させるための仕事はW>0であったはずなので、(安定)な状態は1の方です☝



(4) やや易~標準
<答>



分析
磁束の公式は基本事項なので覚えておきましょう☝

ΔΦ(t)=Φ(t+Δt)−Φ(t)を計算すればOKですが、ここでθ=ωtである点に注意しましょう。





(5) やや易〜標準
<答>



分析
(4)ができればできます。ここは、誘導起電力と電源電圧の向きが同じになります。





(6)
<答>
θ1≦ωt≦θ2のとき、(5)よりI(t)≧I0が成り立つ。従って、十分にゆっくりと回転させたときよりも外力による力のモーメントは大きくなる。よって、Wの方がW₀よりも大きい。


分析
(4)以降は、ゆっくり(ω≒0)ではなく、ある程度の大きさωで動かします。(5)からもわかる通り、流れる電流は0≦θ≦πで大きくなります。





感想
回転コイルを題材にした電磁誘導の問題でした。慣れもあるけど、この手の問題は幾何要素が強いですね…向きやsin,cosの取り違えに注意しましょう☝️

(問2)では、安定なつり合い、不安定なつり合いについて扱っていました。皆さんがよく見る小球の単振動…あれは振動中心で安定なつり合いが成立していますね🤔

しかし、能古さん,志賀さんを福岡市の離島だと気付いた受験生はどれほどいたのか(笑)?志賀島(しかのしま)は中学の歴史で金印が発見された場所として有名です🤫

ソース画像を表示



第3問









【解答】

(問1)
(1) 易〜やや易
<答>

分析
これは中学理科の内容ですね😄💦ハイレベルな大学受験生には超簡単な問題なんですが、中学の意外と作図を忘れている方いたのでは?

(2)
<答>

分析
幾何的に求めてもいいし、レンズの公式から求めてもいいです。

(問2)
(1)
<答>
sinθ₁=h/r

分析
これはただの幾何ですね。CP=rに着目しします。

(2)
<答>

分析
屈折率の公式を用いれば OK。

(3) 易〜やや易
<答>

分析
θ₂=π/2となるときのsinθ₁を出すことで、求める条件が得られます☝️

(4) やや易
<答>

分析
(1),(2)の正解が前提ですが、図を見るとθ₃=θ₂−θ₁より出ます。

(5) やや易
<答>

分析
f tanθ₃とtanθ₃≒sinθ₃より簡単に出せます。

(6) 標準
<答>

分析
相対屈折率がn→n/n’に変化することに着目し👀、(5)のnをn/n’で置換すればOKです🙆‍♂️

(問3)
(1)
<答>
(a) π、(b)

分析
これは位相πずれに関する問題ですね☝️ここでは、ガラスの屈折率が薄膜の屈折率より大きい場合に、固定端反射が起きて位相がπずれます

(2)
<答>
(a) 2n₂d=(m+1/2)λ
(b) 2n₂d=(m+1)λ

分析
経路差が2n₂dになることに注意して、2光の弱め合いの条件式を立てます。


感想
(問1)は作図とレンズの公式でした。今回は、中学理科でも扱う凸レンズで免疫があったかもしれませんが、これが凹レンズや凹面鏡になると弱い受験生は多そうですね🤥💦

(問2)は屈折率の公式と簡単な幾何がわかればできる問題、(問3)は固定端反射(位相のπずれ)の条件を問う問題でした。

どれも基礎理解が固まっていれば楽勝な問題でしたね…全然完答が狙えます‼️


総括

第1問は、問1(2)と問2(3)(4)あたりで差がついたのでは?と思います。特に、問1(2)で角速度ωが何かを特定できたかどうかが鍵でしたね🔑

第2問は見た目がゴツく見えますが、向きを間違えずに誘導に従って解けば、さほど難しくないです。

第3問はかなり易しいので得点源にしたいところ。


去年よりは微難化かな、相変わらず東北大や名古屋大よりは易しい…という印象。

合格点ですが

非医で60〜65%医で80〜85%

でしょうか🤔



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