I85PREP
⌘ K
Gunma Entrance Science study materials
Gunma Entrance Science study resources

Gunma Entrance Science practice questions

One question at a time. Build your Gunma Entrance Science understanding.

First 50 of 200 questions. Each one lists the choices, the correct answer, and an explanation. The checker at the top of this page saves progress in this browser when it is available.

Continue in the practice tool above to load more questions, 50 at a time.

Question 1Physics: motion and forces

一直線上を進む物体が、右向きを正として 12 m/s の速さで進んでいる。この物体が 3.0 s で一様に減速して 3.0 m/s になったとき、加速度の大きさと向きはどれか。

  1. 9.0 m/s²、左向き
  2. 9.0 m/s²、右向き
  3. 3.0 m/s²、左向き Correct answer.
  4. 3.0 m/s²、右向き

Explanation

加速度は速度の変化を時間で割った量で、a=(v−v₀)/t=(3.0−12)/3.0=−3.0 m/s²となる。負の符号は右向きを正としたときの向きを表すので、加速度の向きは左向きで、大きさは3.0 m/s²である。速度の変化量は12−3.0=9.0 m/sではなく、その差を時間で割る点に注意する。

Question 2Physics: motion and forces

等加速度直線運動をする物体について、初速度を v₀、加速度を a、時間 t 後の変位を x とする式として正しいものはどれか。

  1. x = v₀t + at²
  2. x = v₀ + (1/2)at²
  3. x = (1/2)v₀t + at²
  4. x = v₀t + (1/2)at² Correct answer.

Explanation

等加速度直線運動では速度が v=v₀+at と時間に比例して変化するため、変位は v–t グラフの面積として台形の面積になり、x=v₀t+(1/2)at²と表される。初速度による等速部分 v₀t と、加速度による上乗せ分 (1/2)at² の和と考えると覚えやすい。

Question 3Physics: motion and forces

なめらかな水平面上で、物体にはたらく力がつり合っているとき、物体の運動として正しいものはどれか。

  1. しだいに減速してやがて止まる
  2. 等速直線運動を続けるか静止を続ける Correct answer.
  3. 加速度が一定の割合で増えていく
  4. 必ず静止している

Explanation

力がつり合って合力がゼロなら、運動の法則により加速度もゼロである。加速度ゼロとは速度が変化しないことであり、もともと止まっていれば静止を続け、動いていればそのまま等速直線運動を続ける。

Question 4Physics: motion and forces

質量 2.0 kg の物体に、一直線上で同じ向きに 7.0 N と 3.0 N の 2 力がはたらいている。物体の加速度の大きさはいくらか。ただし摩擦は無視する。

  1. 10 m/s²
  2. 2.0 m/s²
  3. 5.0 m/s² Correct answer.
  4. 1.0 m/s²

Explanation

同じ向きの 2 力は単純に足し合わせて合力 7.0+3.0=10 N になる。運動方程式 a=F/m に代入すると a=10/2.0=5.0 m/s² と求まる。向きが同じか逆向きかをまず確認することが要点である。

Question 5Physics: motion and forces

物体にはたらく重力についての説明として正しいものはどれか。

  1. 物体の速さに比例し、運動の向きにはたらく
  2. 物体の質量に反比例し、接している面と平行にはたらく
  3. 物体の質量に比例し、地球の中心に向かう向きにはたらく Correct answer.
  4. 物体の体積に比例し、常に上向きにはたらく

Explanation

地表付近で物体にはたらく重力の大きさは W=mg と表され、質量 m に比例し、重力加速度 g を用いて決まる。向きは地球の中心に向かう鉛直下向きであり、速さや体積には依存しない。

Question 6Physics: motion and forces

速さ 20 m/s で走る自動車がブレーキをかけ、一定の加速度で 4.0 s 後に停止した。ブレーキをかけ始めてから停止するまでの走行距離はいくらか。

  1. 100 m
  2. 80 m
  3. 160 m
  4. 40 m Correct answer.

Explanation

初速度 20 m/s、終速度 0 m/s の等加速度運動では、平均の速さは (20+0)/2=10 m/s となる。これを時間 4.0 s にかけると距離は 10×4.0=40 m である。v–t グラフの三角形の面積として求めても同じ結果になる。

Question 7Physics: motion and forces

高い場所から静かに落とした小球が、空気抵抗を受けずに自由落下する。落下し始めてから 3.0 s 後の速さとして最も近いものはどれか。重力加速度を 9.8 m/s² とする。

  1. 9.8 m/s
  2. 44 m/s
  3. 3.3 m/s
  4. 29 m/s Correct answer.

Explanation

自由落下は初速度ゼロ、加速度 g の等加速度直線運動である。速度は v=gt で表されるので、v=9.8×3.0=29.4 m/s となり、およそ 29 m/s である。時間に比例して速くなる点が自由落下の特徴である。

Question 8Physics: motion and forces

水平な床の上に質量 5.0 kg の物体を置き、水平に 12 N の力で引いたところ、物体は動かなかった。物体と床の間の静止摩擦力の大きさはいくらか。

  1. 0 N
  2. 60 N
  3. 12 N Correct answer.
  4. 2.4 N

Explanation

物体が動かないとき、引く力と静止摩擦力はつり合っている。したがって静止摩擦力の大きさは引く力と同じ 12 N であり、向きは引く力と逆向きである。静止摩擦力は最大値まで引く力に応じて変化する点が重要である。

Question 9Physics: motion and forces

物体にはたらく力とその反作用についての説明として正しいものはどれか。

  1. 反作用は作用より遅れて必ず弱まっていく
  2. 作用と反作用は大きさが異なり、同じ向きにはたらく
  3. 作用と反作用は大きさが等しく向きが反対で、異なる物体にはたらく Correct answer.
  4. 作用と反作用は同じ物体にはたらく

Explanation

作用・反作用の法則では、物体 A が B を押すと同時に B が A を同じ大きさで逆向きに押し返す。2 力は必ず別々の物体にはたらくため、1 つの物体についての力のつり合いとは区別する必要がある。

Question 10Physics: motion and forces

傾きの角が 30° のなめらかな斜面を、質量 2.0 kg の物体がすべり下りる。斜面方向にはたらく重力の成分の大きさはいくらか。重力加速度を 9.8 m/s² とし、sin30°=0.50 とする。

  1. 17 N
  2. 20 N
  3. 4.9 N
  4. 9.8 N Correct answer.

Explanation

斜面上の物体にはたらく重力は、斜面に平行な成分 mg sinθ と垂直な成分 mg cosθ に分解できる。斜面方向の成分は 2.0×9.8×0.50=9.8 N である。角度が大きいほど斜面方向の成分が大きくなることも確認しておきたい。

Question 11Physics: motion and forces

一直線上を運動する物体の v–t グラフが、時刻 0 s で v=4.0 m/s、時刻 6.0 s で v=16 m/s の直線で表される。この 6.0 s 間の加速度の大きさはいくらか。

  1. 0.50 m/s²
  2. 2.0 m/s² Correct answer.
  3. 2.7 m/s²
  4. 12 m/s²

Explanation

v–t グラフの傾きが加速度を表す。加速度は (16−4.0)/6.0=2.0 m/s² と計算できる。グラフの縦軸の変化を横軸の変化で割る操作が基本である。

Question 12Physics: motion and forces

水平面上の物体に糸を付け、一定の速さで円運動させている。糸を切った直後の物体の運動として正しいものはどれか。ただし摩擦や空気抵抗は無視する。

  1. 円の外側へ向かって加速しながら進む
  2. 円の接線方向に等速直線運動をする Correct answer.
  3. その場で回転を続ける
  4. 円の中心に向かってまっすぐ進む

Explanation

等速円運動では、物体の速度の向きは常に円の接線方向を向いている。糸を切ると向心力がなくなり、合力がゼロになるため、物体はその瞬間の速度の向きのまま等速直線運動を続ける。慣性の法則がはたらく典型的な例である。

Question 13Physics: motion and forces

エレベーターの中に体重計を置き、その上に人が乗っている。エレベーターが上向きに一定の加速度で上昇しているとき、体重計が示す値について正しいものはどれか。

  1. 加速度の大きさに関係なくゼロになる
  2. 静止しているときより大きくなる Correct answer.
  3. 静止しているときより小さくなる
  4. 静止しているときと同じになる

Explanation

体重計が示すのは人を支える垂直抗力の大きさである。上向きの加速度 a があると、運動方程式は N−mg=ma となり、N=m(g+a) となって静止時の mg より大きくなる。加速度の向きによって見かけの重さが変わることを押さえたい。

Question 14Physics: motion and forces

水平な床の上で、質量 4.0 kg の物体を一定の力で押したところ、物体は動き出して 2.0 s 後に速さ 6.0 m/s になった。物体にはたらく摩擦力を 2.0 N とすると、押す力の大きさはいくらか。

  1. 14 N Correct answer.
  2. 8.0 N
  3. 12 N
  4. 10 N

Explanation

まず加速度を求めると a=(6.0−0)/2.0=3.0 m/s² である。運動方程式より合力は 4.0×3.0=12 N で、これが押す力から摩擦力を引いたものになる。よって押す力は 12+2.0=14 N である。

Question 15Physics: motion and forces

静止していた物体が、一直線上で一定の加速度 2.0 m/s² で 5.0 s 間運動した。この間の変位はいくらか。

  1. 50 m
  2. 10 m
  3. 5.0 m
  4. 25 m Correct answer.

Explanation

初速度がゼロの等加速度運動なので、変位は x=(1/2)at² で求められる。x=(1/2)×2.0×5.0²=25 m となる。時間を 2 乗するのを忘れると値が大きくずれる。

Question 16Physics: motion and forces

一直線上を運動する物体の v–t グラフが、時刻 0 s から 4.0 s まで v=6.0 m/s の一定値をとる。この 4.0 s 間について正しい説明はどれか。

  1. 加速度は 1.5 m/s² で、変位は 24 m である
  2. 加速度は 0 m/s² で、変位は 24 m である Correct answer.
  3. 加速度は 6.0 m/s² で、変位は 24 m である
  4. 加速度は 0 m/s² で、変位は 1.5 m である

Explanation

v–t グラフが水平な直線であることは速度が変化しない、すなわち加速度がゼロであることを意味する。変位はグラフの面積で、6.0×4.0=24 m となる。等速運動では加速度ゼロでも変位は生じる点に注意する。

Question 17Physics: motion and forces

粗い水平面上で、質量 10 kg の物体を一定の速さで水平に押し続けている。物体と面の間の動摩擦係数を 0.20、重力加速度を 9.8 m/s² とすると、押す力の大きさはおよそいくらか。

  1. 98 N
  2. 2.0 N
  3. 49 N
  4. 20 N Correct answer.

Explanation

一定の速さで動いているとき、押す力と動摩擦力はつり合っている。動摩擦力は μ'N=0.20×10×9.8=19.6 N なので、押す力もおよそ 20 N である。速さが一定なら加速度ゼロで合力もゼロになる点が出発点である。

Question 18Physics: motion and forces

小球を真上に初速度 19.6 m/s で投げ上げた。小球が最高点に達するまでの時間と、最高点の高さの組合せとして正しいものはどれか。重力加速度を 9.8 m/s² とする。

  1. 4.0 s、39.2 m
  2. 2.0 s、9.8 m
  3. 1.0 s、9.8 m
  4. 2.0 s、19.6 m Correct answer.

Explanation

最高点では速度がゼロになるので、v=v₀−gt より 0=19.6−9.8t で t=2.0 s である。高さは h=v₀t−(1/2)gt²=19.6×2.0−4.9×4.0=19.6 m となる。投げ上げでは上昇と下降が対称になることも確認しておきたい。

Question 19Physics: motion and forces

なめらかな水平面上で、質量 3.0 kg の物体 A と質量 1.0 kg の物体 B を軽い糸で結び、A を水平に 8.0 N の力で引いた。糸の張力の大きさはいくらか。

  1. 32 N
  2. 6.0 N
  3. 2.0 N Correct answer.
  4. 8.0 N

Explanation

2 物体は同じ加速度で運動するので、全体の質量 4.0 kg で合力 8.0 N を割ると a=2.0 m/s² となる。糸の張力は B を加速する力なので、T=1.0×2.0=2.0 N である。全体で加速度を求め、次に注目する物体だけで式を立てる手順が有効である。

Question 20Physics: motion and forces

水平な床に置いた物体を、水平から 60° 上向きに 20 N の力で引く。引く力の水平成分の大きさはいくらか。cos60°=0.50 とする。

  1. 17 N
  2. 40 N
  3. 10 N Correct answer.
  4. 20 N

Explanation

斜め向きの力は水平成分と鉛直成分に分解できる。水平成分は F cosθ=20×0.50=10 N である。角度が水平から測られているか鉛直から測られているかで sin と cos が入れ替わるため、基準を確認する必要がある。

Question 21Physics: motion and forces

一直線上を運動する物体の加速度が時間とともに変化するとき、v–t グラフについて正しいものはどれか。

  1. グラフの各点での傾きがその時刻の加速度を表す Correct answer.
  2. グラフと横軸の間の面積が加速度を表す
  3. グラフは必ず直線になる
  4. グラフの高さがそのまま変位を表す

Explanation

v–t グラフの傾きは速度の時間変化率、すなわち加速度である。加速度が変化する運動ではグラフは曲線になり、各時刻の接線の傾きがその瞬間の加速度を示す。面積は加速度ではなく変位を表す点と区別して理解する。

Question 22Physics: motion and forces

物体が斜面を一定の速さですべり下りているとき、物体にはたらく力について正しいものはどれか。

  1. 重力と垂直抗力だけがはたらき、合力はゼロでない
  2. 垂直抗力は重力より必ず大きい
  3. 動摩擦力は斜面に垂直な向きにはたらく
  4. 重力の斜面方向成分と動摩擦力がつり合っている Correct answer.

Explanation

一定の速さで運動しているとき加速度はゼロなので、斜面方向の合力もゼロでなければならない。斜面下向きの重力成分 mg sinθ と、上向きの動摩擦力がつり合っている状態である。垂直方向でも垂直抗力と重力の垂直成分がつり合っている。

Question 23Physics: motion and forces

慣性の法則についての説明として正しいものはどれか。

  1. 物体にはたらく合力が大きいほど、物体は必ず速く動く
  2. 物体にはたらく合力がゼロなら、物体の速度は変化しない Correct answer.
  3. 重い物体ほど慣性が小さく、動かしやすい
  4. 慣性の法則は静止している物体にだけ成り立つ

Explanation

慣性の法則では、物体にはたらく力がつり合って合力がゼロであれば、静止している物体は静止を続け、運動している物体は等速直線運動を続ける。慣性の大きさは質量で決まり、質量が大きいほど速度を変えにくい。

Question 24Physics: motion and forces

速さ 10 m/s で半径 5.0 m の円周上を、質量 2.0 kg の物体が等速円運動している。物体にはたらく向心力の大きさはいくらか。

  1. 40 N Correct answer.
  2. 20 N
  3. 4.0 N
  4. 100 N

Explanation

等速円運動の向心力は F=mv²/r で表される。数値を代入すると F=2.0×10²/5.0=40 N となる。向心力の向きは常に円の中心向きであり、速さが一定でも加速度が存在する点が特徴である。

Question 25Physics: energy, work, and electricity

質量2kgの物体を、一定の速さで真上に3m持ち上げた。このとき物体に対して重力がした仕事はいくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. -58.8J Correct answer.
  2. 58.8J
  3. 19.6J
  4. 0J

Explanation

重力は下向き、変位は上向きなので力と変位の向きが逆になり、重力がした仕事は負となる。大きさは mg×h = 2×9.8×3 = 58.8J で、符号を含めると -58.8J である。一定の速さで動かすとき手がした仕事はこれと逆向きで +58.8J になる点と区別すること。

Question 26Physics: energy, work, and electricity

電力についての記述として正しいものはどれか。

  1. 電力は1秒あたりに消費される電気エネルギーの量を表す。 Correct answer.
  2. 電力の単位はジュールである。
  3. 電力は回路を流れる電気量の総量を表す。
  4. 電力は電圧と抵抗の積で求められる。

Explanation

電力とは単位時間あたりに電気エネルギーが変換・消費される割合であり、W（ワット）= J/s で定義される。したがって「1秒あたりの電気エネルギーの量」という表現が正しい。単位はワットであり、電気量の総量はクーロンで表される別の量である。

Question 27Physics: energy, work, and electricity

100Vの電源に抵抗20Ωの電熱線をつないだ。この電熱線で消費される電力はいくらか。

  1. 120W
  2. 2000W
  3. 5W
  4. 500W Correct answer.

Explanation

オームの法則より電流は I = V/R = 100/20 = 5A である。電力は P = VI = 100×5 = 500W と求められる。あるいは P = V²/R = 100²/20 = 500W としても同じ結果になる。

Question 28Physics: energy, work, and electricity

落下する物体について、空気抵抗を無視できるとき、運動エネルギーと位置エネルギーの和はどうなるか。

  1. 落下するにつれて増加する。
  2. 落下中は常に一定に保たれる。 Correct answer.
  3. 落下するにつれて減少する。
  4. 最高点では0になる。

Explanation

空気抵抗のような仕事をする力がはたらかないとき、力学的エネルギーは保存される。落下中は位置エネルギーが減った分だけ運動エネルギーが増え、その和は一定に保たれる。したがって和は変化しないという記述が正しい。

Question 29Physics: energy, work, and electricity

抵抗の直列回路と並列回路について正しい記述はどれか。

  1. 並列回路では各抵抗にかかる電圧は異なる。
  2. 並列回路では合成抵抗は各抵抗より大きくなる。
  3. 直列回路では各抵抗にかかる電圧は常に等しい。
  4. 直列回路では各抵抗に流れる電流は等しい。 Correct answer.

Explanation

直列回路では電流の流れる経路が一つなので、どの抵抗にも同じ電流が流れる。一方、並列回路では各抵抗にかかる電圧が等しく、合成抵抗は個々の抵抗より小さくなる。この電流と電圧の性質の違いを整理して覚えることが重要である。

Question 30Physics: energy, work, and electricity

質量0.5kgの物体が速さ4m/sで運動している。この物体の運動エネルギーはいくらか。

  1. 2J
  2. 4J Correct answer.
  3. 8J
  4. 1J

Explanation

運動エネルギーは K = ½mv² で表される。数値を代入すると ½×0.5×4² = ½×0.5×16 = 4J となる。速さは2乗する点に注意し、質量と速さを単純に掛けないことが大切である。

Question 31Physics: energy, work, and electricity

電気エネルギーが他のエネルギーに変換される例として適切でないものはどれか。

  1. 電球が光る。
  2. モーターで物体を持ち上げる。
  3. 電熱線で水を温める。
  4. 発電機で電気をつくる。 Correct answer.

Explanation

発電機は力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であり、電気エネルギーを他の形に変える例ではない。電熱線は電気エネルギーを熱に、モーターは力学的エネルギーに、電球は光と熱に変換している。変換の向きを意識して区別することが大切である。

Question 32Physics: energy, work, and electricity

ある抵抗に2Aの電流が流れ、両端の電圧が6Vであった。この抵抗で10秒間に消費される電気エネルギーはいくらか。

  1. 60J
  2. 12J
  3. 30J
  4. 120J Correct answer.

Explanation

電力は P = VI = 6×2 = 12W である。電気エネルギーは電力に時間を掛けて求められ、12W×10s = 120J となる。電力と電力量（エネルギー）の違いを明確にすることがポイントである。

Question 33Physics: energy, work, and electricity

摩擦のない水平面上で、ばねを自然長から0.2m縮めて質量1kgの物体を押し出した。ばね定数を50N/mとすると、物体がばねを離れたときの速さはいくらか。

  1. 0.5m/s
  2. 2m/s Correct answer.
  3. 1m/s
  4. 4m/s

Explanation

ばねに蓄えられた弾性エネルギーは ½kx² = ½×50×0.2² = 1J である。摩擦がないのでこれがすべて運動エネルギー ½mv² に変わり、½×1×v² = 1 より v = 2m/s となる。エネルギー保存を式で結びつけるのがコツである。

Question 34Physics: energy, work, and electricity

抵抗6Ωと抵抗3Ωを並列に接続し、全体に9Vの電圧を加えた。回路全体に流れる電流はいくらか。

  1. 3A
  2. 4.5A Correct answer.
  3. 1A
  4. 2A

Explanation

並列回路の合成抵抗は 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2 より R = 2Ω である。全体の電流は I = V/R = 9/2 = 4.5A となる。各抵抗に流れる電流を足す方法（1.5A + 3A）でも同じ結果になる。

Question 35Physics: energy, work, and electricity

電熱線に電流を流して水を温めるとき、発生する熱量について正しい記述はどれか。

  1. 通電する時間に比例する。 Correct answer.
  2. 電流の大きさに比例する。
  3. 電圧の大きさに反比例する。
  4. 抵抗の大きさに反比例する。

Explanation

ジュールの法則により発熱量は Q = VIt = I²Rt で表され、時間に比例して増加する。電流や電圧については比例し、抵抗についても比例する関係にある。時間との比例関係が最も基本的な性質である。

Question 36Physics: energy, work, and electricity

質量2kgの物体を高さ5mから静かに落とした。地面に達する直前の速さはいくらか。ただし空気抵抗は無視し、重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約5m/s
  2. 約7m/s
  3. 約10m/s Correct answer.
  4. 約14m/s

Explanation

位置エネルギー mgh = 2×9.8×5 = 98J がすべて運動エネルギーに変わる。½×2×v² = 98 より v² = 98、v ≈ 9.9m/s となり約10m/sである。質量が打ち消されるため、速さは高さだけで決まる点も理解しておきたい。

Question 37Physics: energy, work, and electricity

電力50Wの電球を4時間点灯させたときの電力量は何kWhか。

  1. 12.5kWh
  2. 0.2kWh Correct answer.
  3. 200kWh
  4. 0.05kWh

Explanation

電力量は電力（kW）と時間（h）の積で求められる。50Wは0.05kWなので、0.05×4 = 0.2kWh となる。ワットのまま計算すると200Whとなり、1000で割って0.2kWhに換算する必要がある。

Question 38Physics: energy, work, and electricity

物体に一定の力Fを加えて力の向きに距離xだけ動かした。次に同じ物体を同じ力で動かす距離を2倍にしたとき、仕事はどうなるか。

  1. 半分になる。
  2. 4倍になる。
  3. 変わらない。
  4. 2倍になる。 Correct answer.

Explanation

仕事は W = Fx で表され、力の大きさと力の向きに動いた距離の積である。力が同じで距離が2倍になれば、仕事も2倍になる。距離が2乗で効くのは運動エネルギーの式であり、仕事とは区別する。

Question 39Physics: energy, work, and electricity

抵抗に流れる電流と両端の電圧の関係を調べたところ、電圧を2倍にすると電流も2倍になった。この抵抗について正しい記述はどれか。

  1. 抵抗の値は電圧や電流によらず一定である。 Correct answer.
  2. 抵抗の値は電圧に比例して大きくなる。
  3. 抵抗の値は電流に反比例して小さくなる。
  4. 抵抗の値は電力に比例して変化する。

Explanation

オームの法則 V = RI が成り立つとき、電圧と電流は比例し、その比例定数である抵抗は一定である。電圧を2倍にすると電流も2倍になるのは、抵抗が変化しない証拠である。抵抗は物質と形状で決まる量であり、電圧や電流の値によって変わるものではない。

Question 40Physics: energy, work, and electricity

速さ10m/sで運動する質量2kgの物体が、一定の摩擦力によって摩擦のない床上を6m滑って静止した。摩擦力の大きさはいくらか。

  1. 約8.3N
  2. 約16.7N Correct answer.
  3. 約20N
  4. 約33.3N

Explanation

物体がもつ運動エネルギーは ½×2×10² = 100J である。摩擦力がした仕事の大きさがこのエネルギーに等しいので、F×6 = 100 より F ≈ 16.7N となる。仕事と運動エネルギーの変化を結びつける考え方が必要である。

Question 41Physics: energy, work, and electricity

電圧が一定の電源に抵抗をつなぎ、抵抗の値を2倍にした。消費される電力はもとの何倍になるか。

  1. 2倍
  2. 4倍
  3. ¼倍
  4. ½倍 Correct answer.

Explanation

電圧一定のとき電力は P = V²/R と表され、抵抗に反比例する。抵抗を2倍にすると電力は半分の½倍になる。電流が半分になることから P = VI で考えても同じ結論が得られる。

Question 42Physics: energy, work, and electricity

滑らかな斜面に沿って質量1kgの物体を高さ2mの位置から静かに滑らせた。斜面の下端での速さはいくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とし、摩擦は無視する。

  1. 約2.0m/s
  2. 約6.3m/s Correct answer.
  3. 約9.8m/s
  4. 約4.4m/s

Explanation

摩擦がなければ斜面の傾きによらず、位置エネルギー mgh = 1×9.8×2 = 19.6J が運動エネルギーに変わる。½×1×v² = 19.6 より v² = 39.2、v ≈ 6.3m/s である。斜面の角度が速さに影響しない点が重要である。

Question 43Physics: energy, work, and electricity

抵抗Aと抵抗Bを直列に接続した回路について正しい記述はどれか。

  1. 両方の抵抗の消費電力は常に等しい。
  2. 抵抗の大きさが大きいほど消費電力は小さい。
  3. 抵抗の大きさが大きいほど消費電力も大きい。 Correct answer.
  4. 消費電力は抵抗の大きさによらない。

Explanation

直列回路では電流が等しいので、消費電力は P = I²R と表され、抵抗に比例する。したがって抵抗が大きいほど消費電力も大きくなる。並列回路では電圧が等しく P = V²/R となるため、大小関係が逆になる点と混同しないこと。

Question 44Physics: energy, work, and electricity

水力発電所で、毎秒100kgの水が落差20mを落下する。水の位置エネルギーのうち80%が電気エネルギーに変換されるとすると、発電電力は約いくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約15.7kW Correct answer.
  2. 約196kW
  3. 約19.6kW
  4. 約1.96kW

Explanation

毎秒あたりの位置エネルギーは mgh = 100×9.8×20 = 19600J/s = 19.6kW である。その80%が電気になるので 19.6×0.8 ≈ 15.7kW となる。与えられた変換効率を掛ける手順を忘れないことが大切である。

Question 45Physics: energy, work, and electricity

質量0.2kgの小球を速さ5m/sで水平に打ち出したところ、なめらかな水平面を4m進んだ後、摩擦のある面に入り2m滑って静止した。摩擦のある面での動摩擦力の大きさはいくらか。

  1. 2.5N
  2. 1.25N Correct answer.
  3. 5N
  4. 0.5N

Explanation

摩擦のない面では速さが変わらないので、摩擦面に入る直前の運動エネルギーは ½×0.2×5² = 2.5J である。動摩擦力がした仕事 F×2 = 2.5 より F = 1.25N となる。摩擦のない区間の距離4mは速さに影響しない点に注意する。

Question 46Physics: energy, work, and electricity

電圧6V、内部抵抗を無視できる電源に、抵抗2Ωと抵抗4Ωを直列につないだ。抵抗4Ωで消費される電力はいくらか。

  1. 16W
  2. 2W Correct answer.
  3. 8W
  4. 4W

Explanation

直列の合成抵抗は2+4=6Ωなので、回路の電流は I = 6/6 = 1A である。4Ωの抵抗の消費電力は P = I²R = 1²×4 = 4W となる。全体の電力ではなく、指定された抵抗だけの電力を問われている点に注意する。

Question 47Physics: energy, work, and electricity

質量2kgの物体を高さ10mの地点から静かに落とし、地面で跳ね返らせた。跳ね返った直後の速さが8m/sであったとき、衝突で失われた力学的エネルギーは約いくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約260J
  2. 約64J
  3. 約132J Correct answer.
  4. 約196J

Explanation

落下前の位置エネルギーは 2×9.8×10 = 196J、跳ね返り直後の運動エネルギーは ½×2×8² = 64J である。失われたエネルギーは 196 − 64 = 132J となる。衝突の前後で力学的エネルギーが減少するのは、音や熱として放出されるためである。

Question 48Physics: energy, work, and electricity

抵抗R1とR2を並列に接続し、一定の電圧を加えた。R1で消費される電力がR2で消費される電力の4倍であるとき、R1とR2の関係として正しいものはどれか。

  1. R1 = 4R2
  2. R1 = 2R2
  3. R1 = R2/4 Correct answer.
  4. R1 = R2/2

Explanation

並列回路では電圧が等しいので、電力は P = V²/R と表され抵抗に反比例する。R1の電力がR2の4倍なら、R1の抵抗はR2の1/4、すなわち R1 = R2/4 である。直列回路で電流一定の場合とは関係が逆になる点に注意する。

Question 49Physics: energy, work, and electricity

電力100Wの電熱器で質量2kgの水を温める。水の比熱を4.2J/(g·K)、熱効率を80%とすると、水温を10K上げるのに必要な時間は約いくらか。

  1. 約672秒
  2. 約105秒
  3. 約1050秒 Correct answer.
  4. 約840秒

Explanation

水2kgの温度を10K上げるのに必要な熱量は 2000×4.2×10 = 84000J である。熱効率80%なので電熱器が供給すべき電気エネルギーは 84000/0.8 = 105000J となる。100Wで割ると約1050秒と求められる。

Question 50Physics: energy, work, and electricity

水平な机の上で、質量2.0kgの物体に水平方向の一定の力を加え、力の向きに3.0m動かしたところ、物体の速さは2.0m/sから4.0m/sになった。この間に加えた力の大きさはいくらか。ただし、机と物体の間の摩擦は無視できるものとする。

  1. 4.0N
  2. 2.0N Correct answer.
  3. 6.0N
  4. 12N

Explanation

運動エネルギーの変化は (1/2)×2.0×4.0² − (1/2)×2.0×2.0² = 16 − 4 = 12J である。摩擦が無視できるので、この変化は加えた力がした仕事に等しく、仕事 = 力 × 距離 より 12 = F × 3.0、よって F = 4.0N となる。