2021年 大学入学共通テスト 物理 第1問 問4

大学入学共通テスト

答えは、①です。

ドップラー効果とうなりの総合した問題ですね。

ドップラー効果、うなりに関しての知識は、下記の動画がよく説明されていますので、よかったらご覧ください。それぞれ20分くらいですよ。

NHK高校講座

ベーシックサイエンス

第19回  近づく音は高い音? ~音の性質~ ドップラー効果

基礎物理

第27回 第2編 さまざまな物理現象とエネルギー 音のちがいを決めるもの ~音波~ うなり

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それでは解答です。

音叉を鳴らしながらAさんがBさんに近づいていく時、「直接Bさんが聞く音」はドップラー効果で波長が短くなり、「周波数が高く(大きく)」なりますね。

よって、ア:大きい となり、答えは①②③にしぼられます。

ここで、イ:小さい に選択肢は自動的になってしまします。

音叉を鳴らしながらAさんがBさんに近づいていく時、「壁に反射してからBさんに向かってくる音」は、Aさんが壁から遠ざかっていくのでドップラー効果で波長が長くなり、「周波数が小さく(低く)」なります。間違いなく イ:小さい ですね。

さて、Aさんがスピードアップすると、スピードアップする前に比べて、「直接Bさんが聞く音」は更に波長が短くなり周波数は「より大きく」なります。「壁から反射してからBさんに向かってくる音」は更に波長が長くなり周波数は「より小さく」なります。

1秒あたりのうなりの回数は\(f=|f_A-f_B|\)と現され、2つの音源の周波数\(f_A\)、\(f_B\)の差でしたね。

Aさんがスピードアップする前よりも、スピードアップしたあとの方が、周波数\(f_A\)、\(f_B\)差は大きくなりますので、うなりの回数は「多く」なります。

よって、ウ:多くなる となり、答えは①となります。

ドップラー効果の問題は昔から頻出問題ですので、よく勉強しておくと良いでしょう。

他にも大学共通テストの解答の記事がありますので、よかったら見てくださいね。

初稿:2021-2-12

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