皆様こんにちは、個別指導塾TESTEA西永福校です。

今回は、東京大学の物理の入試問題について解説していこうと思います。

東京大学の物理の入試問題は一般的に高い難易度が求められることで知られています。

また、東大は日本国内で最も評価の高い大学の一つであり、その物理学部も世界的に評価の高いプログラムを持っています。

そのため、入試問題は物理学の基本的な理解だけでなく、問題解決能力や論理的思考力を評価するような設計となっていることが多いです。

東京大学の受験を考えている方はもちろん、大学入試の二次試験で物理を選択する予定の方にも参考になると思いますので、ぜひ最後までご覧ください！

 

東京大学の物理：目次

・2023年の入試問題

・分野別の傾向

・有用な参考書、問題集

 

１．東京大学の物理の2023年の入試問題

2023年の東大物理は過去最難ともいわれています。

ここで、河合塾の分析を見てみましょう。

分量：やや増加

難易：難化

東京大学物理2023第一問：やや難

様々な要素が組み合わされた問題で，状況を正確に捉えられたかが，出来を大きく左右する。また、Ⅱ⑴は，転回軌道の場合，α＋cosθ0が負となることに注意。また、⑵は，分裂直後のA の速度が(α＋1)vA，(α－1)vA，の２通りあることに注意し，測定される運動エネルギーを求める。⑶は，⑵の結果を用いて，測定される運動エネルギーが小さくなるのはどこで崩壊したかを考えればよい。 

東京大学物理2023第二問：やや難

質量測定装置を題材にした問題。円盤の位置をマイケルソン干渉計で調べたり，円盤の運動を誘導電流を用いて検知したり，ソレノイドやホール素子を組み入れた回路で抵抗値を精密に測定するなど，実験装置はかなり複雑であるが，設問自体はそれほど重くはない。誘導にしたがって丁寧に解いていけばよい。

東京大学物理2023第三問：難

Ⅰは，風船の体積，表面積の微小変化を考え，ゴム膜の膜張力とその仕事を考えればよい。また、Ⅱは，圧力の大小評価と状態方程式から正解が得られる。Ⅲは，風船の半径r に対する圧力p(r)の関数のグラフの形状から考えるとよいが，かなり考えにくかっただろう。

東京大学の物理の学習対策：

物理の標準的な学習の後に，基本法則に基づいてじっくりと考えて解く問題の練習をしておこう。また、問題文の誘導にしたがって正確に解くことができるようにしよう。物理においては，基本法則から物理を定性的に理解することが，まずは必要である。その上で，物理の全体的状況把握に努めて，定量的な考察を行う計算力を身につけていこう。

 

東大物理が大きく難化した最大の原因は、あとで紹介する物理の5分野に関する問題が複合的に出題されたことです。それに問題中の実験装置の複雑さ、化学と合わせて150分という時間の足りなさも相まって受験生は苦しんだのではないかと考えられます。

 

 

２．東京大学物理の分野別の対策

高校物理は力学・熱力学・波動・電磁気学・原子の5分野に分かれています。

それぞれを見ていきましょう。

【力学（東大物理）】

高校物理の力学の分野は、運動や力に関する基本的な概念を扱う分野です。以下に、力学の主要なトピックとそれに関連する用語を説明します。

1. 運動の法則:

   • ニュートンの運動の法則: 第一法則（慣性の法則）、第二法則（運動の法則）、第三法則（作用・反作用の法則）の3つの法則から成り立っています。これらの法則は物体の運動に関する基本的な原則を述べています。

2. 運動量と運動量保存則:

   • 運動量: 物体の運動に関連する量で、質量と速さの積です。運動量は運動の方向と速さを考慮してベクトル量として扱います。
   • 運動量保存則: 閉じられた系内で、外部から力が加わらない限り、全運動量の合計は変わらないという法則です。

3. 力と運動の関係:

   • 重力: 質量同士の引力のことで、地球上では物体が地面に引かれる原因となります。
   • 摩擦力: 物体同士が接触している場合に発生する力で、表面の性質によって異なります。
   • 弾性力: ばねなどが伸び縮みする際に生じる力です。
   • 遠隔力: 距離によって生じる力で、電磁気力などがこれに該当します。

4. 運動方程式と加速度:

   • 運動方程式: ニュートンの運動の法則を数式的に表現したもので、質量と加速度、及び力の関係を示します。
   • 加速度: 単位時間あたりの速さの変化を示す量で、運動方程式で使用されます。

5. 運動の種類:

   • 直線運動: 物体が直線上で運動する場合を扱います。速さや位置、時間の関係を研究します。
   • 円運動: 物体が円の軌道を描いて運動する場合を扱います。角速度や遠心力、向心力などが関連します。

これらは高校物理の力学の基本的な内容です。運動の法則や力の概念を理解することで、物体の運動や力学的な現象を解明できるようになります。

 

【熱力学（東大物理）】

高校物理の熱力学の分野は、温度やエネルギーの転送、熱力学的プロセスなどに関する基本的な概念を扱う分野です。以下に、熱力学の主要なトピックとそれに関連する用語を説明します。

1. 温度と熱量:

   • 温度: 物体の熱の程度を示す物理量で、摂氏やケルビンなどの単位で表されます。
   • 熱量: 物体の内部エネルギーの変化を示す量で、熱のエネルギーの転送を表します。

2. 熱膨張:

   • 物体が温度変化によって膨張（体積が大きくなる）する現象です。熱膨張係数や膨張の影響を扱います。

3. 熱伝導と対流:

   • 熱伝導: 熱エネルギーが物体内部を分子や原子の振動を通じて伝わる現象です。
   • 対流: 流体（液体や気体）内での熱の伝わり方で、温度差によって生じる流れによって熱が伝わります。

4. 放射:

   • 物体が熱放射によってエネルギーを放出する現象です。黒体放射やステファン・ボルツマンの法則などが関連します。

5. 熱力学的プロセス:

   • 等温過程: 温度が一定のままでエネルギーの転送が行われる過程です。
   • 断熱過程: 外部から熱のやり取りがない過程で、内部エネルギーが変化します。
   • 等圧過程: 圧力が一定のままでエネルギーの転送が行われる過程です。

6. 内部エネルギーと仕事:

   • 内部エネルギーは、分子や原子の運動や位置に由来するエネルギーの総和です。仕事や熱を通じて変化します。

7. 第一法則（エネルギー保存の法則）:

   • エネルギーは変換されることなく保存されるという法則です。内部エネルギーの変化は、熱と仕事によるものです。

これらのトピックは高校物理の熱力学の基本的な内容です。熱とエネルギーの転送や変換に関する理解を深めることで、様々な熱力学的な現象やプロセスを解明できるようになります。

 

【波動（東大物理）】

高校物理の波動の分野は、波動の性質や振動の基本的な原則に関する内容を扱います。以下に、波動の主要なトピックとそれに関連する用語を説明します。

1. 波の基本概念:

   • 波: エネルギーや情報が空間を伝播する現象です。波は振動の伝播として捉えることができます。
   • 振幅: 波の最大の変動量を示す量で、波の強さを表します。
   • 周期: 波が1つの完全な振動周期を終えるまでの時間です。

2. 機械波と電磁波:

   • 機械波: 物質の振動によって伝わる波のことで、音波や水波などが該当します。
   • 電磁波: 電場と磁場の振動によって伝わる波のことで、光や無線波などが該当します。

3. 波の性質:

   • 伝播: 波は媒質（物質）を通じて伝わることがあります。ただし、電磁波は媒質なしでも伝播することができます。
   • 反射: 波が表面に当たって戻ることを指します。鏡面反射や音の反響がこれに該当します。
   • 屈折: 波が異なる媒質に入る際に進行方向が変わる現象を指します。レンズやプリズムにおける光の屈折がこれに該当します。

4. 波の種類:

   • 横波: 振動方向と波の進行方向が直交する波です。ロープを振るような波が横波です。
   • 縦波: 振動方向と波の進行方向が同じ方向の波です。音波が縦波の一例です。

5. 波の性質と波長:

   • 波長: 連続する波の起点から起点までの距離を指します。波長は波の周期と速さに関連しています。

6. 波動の速さと周波数:

   • 速さ: 波が1秒間に進む距離を指します。また、波長と周期から速さを求めることができます。
   • 周波数: 1秒あたりに波が振動する回数を指します。周波数と周期は逆数の関係にあります。

これらのトピックは高校物理の波動の基本的な内容です。また、波動の性質や波の振る舞いを理解することで、音波や光波、その他の波動に関する現象を解明できるようになります。

 

【電磁気学（東大物理）】

高校物理の電磁気学の分野は、電気と磁気の基本的な概念や現象に関する内容を扱います。以下に、電磁気学の主要なトピックとそれに関連する用語を説明します。

1. 電場と静電気:

   • 電荷と電場: 電荷はプラスとマイナスの極性を持ち、電場は電荷によって生じる力を表すベクトル量です。
   • クーロンの法則: 電荷同士の相互作用を表す法則で、電荷の大小と距離に反比例する関係です。
   • 電場の強さと方向: 電場の強さは電場のベクトルの大きさであり、力を受けるテスト電荷の単位正電荷あたりの力です。

2. 電場と電場の中での粒子の運動:

   • 電場中での荷電粒子の運動: 電場が存在する環境で、荷電粒子が受ける力によってどのように運動するかを理解します。

3. 磁場と磁気:

   • 磁場と磁力: 電流や永久磁石などによって生じる磁場と、その磁場におかれた荷電粒子が受ける力である磁力について学びます。
   • 右手の法則: 電流が流れる導線の周りの磁場の方向を求めるための法則です。

4. 電磁誘導と発電:

   • 電磁誘導: 磁場が変化すると、それに対応して電場が生じる現象です。例えば、ファラデーの法則とレンツの法則が関連します。
   • 発電: 電磁誘導を利用して電気エネルギーを生成するプロセスで、発電機の原理を学びます。

5. 電磁波と光:

   • 電磁波: 電場と磁場が交互に振動する波のことで、電磁スペクトル内の様々な波長のものが存在します。
   • 光速度: 真空中の電磁波（光）の速度で、約299,792,458 m/sです。

これらは高校物理の電磁気学の基本的な内容です。また、電気と磁気の相互作用や電磁波の性質について学ぶことで、電気回路、発電、電磁波などの現象を理解することができます。

 

【原子（東大物理）】

 

・東大物理：上級者向け

東大を目指している人でも、名問の森（河合塾シリーズ）を解き終えたら過去問に移ってもよいと言えるでしょう。

 

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