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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.

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Question 1Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

凸レンズの前方に物体を置いたとき、スクリーン上にはっきりした実像ができる条件として正しいものはどれか。

  1. 物体が焦点距離より近い位置にある
  2. 物体が焦点距離より遠い位置にある Correct answer.
  3. 物体がレンズに接する位置にある
  4. 物体がちょうど焦点の位置にある

Explanation

凸レンズで実像ができるのは、物体が焦点距離より遠い位置にあるときである。このとき光線はレンズを通った後で実際に集まり、スクリーン上に上下左右が逆の像を結ぶ。物体が焦点より近いと虚像となりスクリーンには映らず、焦点上では光線が平行になって像を結ばない。

Question 2Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

音の速さについての説明として正しいものはどれか。

  1. 音は空気中より水中のほうが速く伝わる Correct answer.
  2. 音は真空中でも光と同じ速さで伝わる
  3. 音の速さは音の高さ(振動数)が高いほど必ず速くなる
  4. 音の速さは音の大きさ(振幅)が大きいほど速くなる

Explanation

音は媒質の粒子の振動が伝わる現象であり、粒子の詰まった水中のほうが空気中より速く伝わる。音の速さは媒質の種類と温度でほぼ決まり、振幅や振動数を変えても大きくは変化しない。真空中には振動を伝える粒子がないため音は伝わらない。

Question 3Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

一直線上を一定の速さで進む物体について、速さを求める式として正しいものはどれか。

  1. 速さ = 移動距離 × かかった時間
  2. 速さ = 移動距離 + かかった時間
  3. 速さ = 移動距離 ÷ かかった時間 Correct answer.
  4. 速さ = かかった時間 ÷ 移動距離

Explanation

速さは単位時間あたりに進む距離を表す量なので、移動距離をかかった時間で割って求める。たとえば120mを20秒で進めば120÷20=6m/sとなる。時間を距離で割る、掛ける、足すのいずれも速さの定義にはならない。

Question 4Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量2kgの物体を床から3mの高さまで持ち上げた。このとき物体が得た位置エネルギーの大きさとして最も適当なものはどれか。ただし重力加速度を10m/s²とする。

  1. 20J
  2. 60J Correct answer.
  3. 600J
  4. 6J

Explanation

位置エネルギーは質量×重力加速度×高さで求められるので、2×10×3=60Jとなる。これは持ち上げるのに必要な仕事に等しく、物体に蓄えられたエネルギーとして表される。単位はジュール(J)で表す。

Question 5Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが一定の電熱線に加える電圧を2倍にすると、消費される電力はどうなるか。

  1. 4倍になる Correct answer.
  2. 変わらない
  3. 2倍になる
  4. 4分の1になる

Explanation

電力は電圧×電流で表され、オームの法則から電流は電圧に比例する。そのため電圧を2倍にすると電流も2倍になり、電力は2×2で4倍になる。電力は電圧の2乗に比例するといえる。

Question 6Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

光が鏡の面で反射するときの説明として正しいものはどれか。

  1. 反射角は入射角によらず一定である
  2. 入射角は反射角の2倍になる
  3. 入射角と反射角は等しい Correct answer.
  4. 反射角は入射角より必ず大きい

Explanation

鏡の面に垂直な法線と入射光がつくる角を入射角、法線と反射光がつくる角を反射角といい、この2つは等しくなる。これは光の反射の法則とよばれる。入射角を変えれば反射角も同じだけ変化する。

Question 7Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

磁石のまわりの磁界についての説明として正しいものはどれか。

  1. 磁界は磁石の内部にだけ存在する
  2. 磁界の向きはS極から出てN極に入る向きと決められている
  3. 磁界の向きはN極から出てS極に入る向きと決められている Correct answer.
  4. 磁界の向きは場所によらずどこでも同じである

Explanation

磁界の向きは、そこに小さな磁針を置いたときのN極が指す向きと定められており、磁石の外側ではN極から出てS極へ向かう。磁界は磁石のまわりの空間に広がっており、場所によって向きも強さも異なる。

Question 8Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

弦を強く張ったギターの弦をはじくと、音の高さが高くなった。この理由として正しいものはどれか。

  1. 弦を張る力を大きくすると音が空気中を速く伝わるから
  2. 弦を張る力を大きくすると振幅だけが大きくなるから
  3. 弦を張る力を大きくすると振動数が大きくなるから Correct answer.
  4. 弦を張る力を大きくすると音の波形が乱れるから

Explanation

音の高さは振動数で決まり、振動数が大きいほど高い音になる。弦を強く張ると弦は張力で引き締められ、同じ長さでも振動しやすくなって振動数が増える。そのため音は高くなる。

Question 9Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

一直線上を進む物体の運動について、速さが一定のまま向きも変わらない運動を何というか。

  1. 等加速度運動
  2. 等速直線運動 Correct answer.
  3. 自由落下運動
  4. 円運動

Explanation

速さも向きも変わらず一直線上を進む運動を等速直線運動という。このとき加速度は0であり、移動距離は時間に比例する。加速度がある運動や向きが変わる運動はこれに当てはまらない。

Question 10Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量4kgの物体に一定の力を加え続けたところ、加速度が2m/s²であった。加えた力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.5N
  2. 6N
  3. 8N Correct answer.
  4. 2N

Explanation

運動方程式から力は質量×加速度で求められるので、4×2=8Nとなる。力の単位はニュートン(N)で表される。質量と加速度の積が力の大きさに等しいという関係を使う。

Question 11Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

ある物体に一定の力Fを加え、力の向きに距離Lだけ動かした。このときの仕事の大きさとして正しいものはどれか。

  1. F + L
  2. L ÷ F
  3. F ÷ L
  4. F × L Correct answer.

Explanation

仕事は力の大きさと、力の向きに動いた距離の積で表されるのでF×Lとなる。単位はニュートン×メートルでジュール(J)になる。力の向きと動く向きが同じとき、この積がそのまま仕事になる。

Question 12Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが10Ωの電熱線に2Aの電流を流した。この電熱線の両端に加わる電圧として正しいものはどれか。

  1. 0.2V
  2. 12V
  3. 5V
  4. 20V Correct answer.

Explanation

オームの法則から電圧は抵抗×電流で求められるので、10×2=20Vとなる。電圧の単位はボルト(V)で表される。抵抗が一定なら電流が大きいほど電圧も大きくなる。

Question 13Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

コイルの中を流れる電流の向きを逆にしたとき、コイルのまわりにできる磁界はどうなるか。

  1. 磁界の向きは変わらず強さだけが2倍になる
  2. 磁界の向きも強さも変化しない
  3. 磁界がまったく消える
  4. 磁界の向きが逆になる Correct answer.

Explanation

電流がつくる磁界の向きは電流の向きで決まり、電流を逆にすると磁界の向きも逆になる。磁界の強さは電流の大きさやコイルの巻き数で変わる。向きを逆にしただけでは磁界は消えない。

Question 14Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

物体にはたらく力がつり合っているときの運動として正しいものはどれか。

  1. 静止している物体はそのまま静止を続ける Correct answer.
  2. 静止している物体は必ず動き出す
  3. 物体は必ず円運動を始める
  4. 動いている物体は必ず加速する

Explanation

物体にはたらく力がつり合っているとき、合力は0なので加速度も0になる。そのため静止している物体は静止を続け、動いている物体は等速直線運動を続ける。力がつり合っていれば運動の状態は変化しない。

Question 15Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

光が空気中から水中へ斜めに入射したとき、光の進む道すじはどうなるか。

  1. 境界面で折れ曲がらずにまっすぐ進む
  2. 境界面で折れ曲がり、入射角より屈折角が小さくなる Correct answer.
  3. 境界面で折れ曲がり、入射角より屈折角が大きくなる
  4. 境界面で完全に反射して水中には入らない

Explanation

光が空気から水のような屈折率の大きい媒質へ進むと、境界面で折れ曲がり、法線に近づくように進む。このとき屈折角は入射角より小さくなる。屈折率の小さい媒質へ出るときは逆に法線から遠ざかる。

Question 16Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量の異なる2つの物体を同じ高さから同時に落下させた。空気抵抗を無視できるとき、落下のようすとして正しいものはどれか。

  1. 2つの物体は落下せずに静止し続ける
  2. 2つの物体は同時に地面に着く Correct answer.
  3. 質量の大きい物体のほうが先に着く
  4. 質量の小さい物体のほうが先に着く

Explanation

空気抵抗を無視できるとき、物体の加速度は質量によらず重力加速度で一定になる。そのため同じ高さから同時に落とせば2つの物体は同じように加速し、同時に地面へ着く。質量が大きいほど速く落ちるのは空気抵抗がはたらく場合である。

Question 17Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

電流が流れている導線を磁界の中に置くと、導線が力を受けることがある。この現象を利用しているものはどれか。

  1. 蓄電池
  2. 変圧器
  3. 発電機
  4. モーター Correct answer.

Explanation

磁界の中の電流が受ける力を利用して、電気エネルギーを回転の運動エネルギーに変えるのがモーターである。発電機は逆に、コイルを磁界の中で動かして誘導電流を生じさせる。変圧器や蓄電池は電磁力で回転を得る装置ではない。

Question 18Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

物体にはたらく重力による位置エネルギーと運動エネルギーの和について、摩擦や空気抵抗がない場合の説明として正しいものはどれか。

  1. 落下中も位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定に保たれる Correct answer.
  2. 位置エネルギーと運動エネルギーは常に等しい
  3. 落下するにつれて和は減り続ける
  4. 落下するにつれて和は増え続ける

Explanation

摩擦や空気抵抗がなければ、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る分だけ運動エネルギーが増え、その和は一定に保たれる。和が増えたり減ったりするのは、摩擦などでエネルギーが出入りする場合である。

Question 19Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

電磁誘導についての説明として正しいものはどれか。

  1. コイルの近くに磁石を置くだけで必ず電流が流れ続ける
  2. 電磁誘導は真空中でしか起こらない
  3. コイルを貫く磁界の変化があるとコイルに電流が流れる Correct answer.
  4. コイルを貫く磁界が一定であれば電流が流れ続ける

Explanation

電磁誘導は、コイルを貫く磁界の様子が変化したときにコイルに電流が流れる現象である。磁石を動かしたりコイルの向きを変えたりして磁界を変化させることが必要になる。磁界が一定のままでは誘導電流は流れない。

Question 20Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが2Ω、4Ω、6Ωの3つの抵抗を直列につないだ。合成抵抗の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.5Ω
  2. 6Ω
  3. 12Ω Correct answer.
  4. 2Ω

Explanation

直列つなぎでは、電流がすべての抵抗を順に流れるため合成抵抗はそれぞれの抵抗の和になる。2+4+6=12Ωが正しい。並列つなぎの場合は合成抵抗がそれぞれの抵抗より小さくなる。

Question 21Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

音が空気中を伝わるとき、音源の振動が空気に伝わるしくみとして正しいものはどれか。

  1. 空気の粒子が音源から聴く人まで移動していく
  2. 空気の温度が音とともに移動する
  3. 空気が音源の近くで真空になる
  4. 空気の粒子が振動して、その振動が次々に隣へ伝わる Correct answer.

Explanation

音は空気の粒子そのものが遠くまで移動するのではなく、粒子の振動が次々に隣の粒子へ伝わっていく波である。この振動が鼓膜を揺らすことで音として感じられる。粒子の移動ではなく振動の伝達である点が重要である。

Question 22Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

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の大きさとして正しいものはどれか。

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

Explanation

運動エネルギーは1/2×質量×速さの2乗で求められるので、1/2×0.5×4²=1/2×0.5×16=4Jとなる。速さが2倍になると運動エネルギーは4倍になる点にも注意する。

Question 23Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

物体が一定の速さで一直線上を進んでいるとき、物体にはたらく力と運動の関係として正しいものはどれか。

  1. 物体にはたらく合力は進行方向と垂直に働き続ける
  2. 物体にはたらく合力は進行方向と逆向きに働き続ける
  3. 物体にはたらく合力は進行方向と同じ向きに働き続ける
  4. 物体にはたらく合力は0である Correct answer.

Explanation

速さも向きも変わらない等速直線運動では加速度が0であり、運動方程式から合力も0になる。進行方向に合力があれば加速し、逆向きなら減速する。垂直に力が働き続ければ向きが変わる。

Question 24Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

焦点距離が10cmの凸レンズの前方20cmの位置に物体を置いた。スクリーン上にはっきりした実像を結ばせる位置として最も適当なものはどれか。

  1. レンズの後方10cmの位置
  2. レンズの前方20cmの位置
  3. レンズの後方5cmの位置
  4. レンズの後方20cmの位置 Correct answer.

Explanation

焦点距離10cmの凸レンズで物体を焦点距離の2倍の20cmに置くと、像はレンズの反対側の焦点距離の2倍の位置に同じ大きさでできる。したがって後方20cmの位置にスクリーンを置けば実像が結ばれる。物体を焦点距離の2倍の位置に置いたときの像の位置は、対称な関係になる。

Question 25Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが6Ωの電熱線に3Vの電圧を加えて10秒間電流を流した。このとき電熱線で発生する熱量として正しいものはどれか。

  1. 90J
  2. 1.5J
  3. 15J Correct answer.
  4. 5J

Explanation

まずオームの法則から電流は3÷6=0.5Aとなる。電力は電圧×電流で3×0.5=1.5Wとなり、熱量は電力×時間で1.5×10=15Jとなる。熱量はジュール(J)で表され、電力と時間の積で求められる。

Question 26Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

凸レンズの光軸に平行な光がレンズに入射したとき、レンズを通過した光はどのように進むか。

  1. 入射したときと同じ向きにもどる
  2. 焦点を通るように進む Correct answer.
  3. レンズの中心を通るように進む
  4. 光軸に平行なまま進む

Explanation

凸レンズでは、光軸に平行に進んできた光は屈折してレンズの焦点の位置に集まるように進む。これは凸レンズの基本的な光の道すじの規則の一つであり、作図でも必ず用いる。焦点の位置はレンズの中心から焦点距離だけ離れた光軸上の点である。

Question 27Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

音の大きさ（強弱）を大きくする方法として最も適当なものはどれか。

  1. 音源の振動の振幅を大きくする Correct answer.
  2. 音源から観測者までの距離を大きくする
  3. 音を伝える空気の温度を下げる
  4. 音源の振動数を高くする

Explanation

音の大きさは振動の振幅に対応し、振幅が大きいほど空気を押す変位が大きく、届く音も大きくなる。振動数は音の高さを決める要素であり、大きさとは別の性質である。距離が離れると音は弱まるため、大きくする方法にはならない。

Question 28Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

一直線上を進む物体について、速さが時間とともに一定の割合で増していく運動を何というか。

  1. 等加速度直線運動 Correct answer.
  2. 等速直線運動
  3. 自由落下運動
  4. 等速円運動

Explanation

速さの変化の割合（加速度）が一定である直線上の運動を等加速度直線運動という。速さが一定のままなら等速直線運動であり、加速度が一定で増え続ける運動とは区別される。自由落下も等加速度運動の一種だが、初速度や向きの条件が限定された特別な場合である。

Question 29Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量2kgの物体に8Nの力を加えたとき、物体に生じる加速度の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.25m/s²
  2. 16m/s²
  3. 2m/s²
  4. 4m/s² Correct answer.

Explanation

運動方程式F=maより、加速度a=F/mで求められる。8N÷2kg=4m/s²となる。力の単位Nはkg·m/s²なので、割り算の結果はm/s²の単位になる。

Question 30Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

電流の向きと電子の移動の向きの関係について正しいものはどれか。

  1. 電流の向きは電子の移動の向きと常に直角である
  2. 電流の向きは電子の移動の向きと逆向きである Correct answer.
  3. 電流の向きと電子の移動の向きは同じである
  4. 電流は電子の移動とは無関係に流れる

Explanation

電流の向きは正の電荷が移動する向きと定義されており、実際に導線中を移動する電子は負の電荷をもつため逆向きに動く。このため電流の向きと電子の移動の向きは逆になる。電流が流れる現象自体は電荷の移動によるものである。

Question 31Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

摩擦のない水平面上で、ばねを縮めておもりを押し出した。ばねが自然の長さにもどるまでの間、おもりの速さはどのように変化するか。

  1. はじめ大きくなり、その後小さくなる
  2. しだいに小さくなる
  3. 一定のまま変わらない
  4. しだいに大きくなる Correct answer.

Explanation

ばねが縮んでいる間は、おもりを押し出す向きに弾性力がはたらき続ける。力の向きと運動の向きが同じなので、おもりは加速して速さがしだいに大きくなる。ばねが自然の長さになると弾性力はなくなり、その後は等速で進む。

Question 32Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが3Ωの抵抗と6Ωの抵抗を並列につないだ。この並列部分の合成抵抗の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 9Ω
  2. 18Ω
  3. 2Ω Correct answer.
  4. 4.5Ω

Explanation

並列接続では合成抵抗Rは1/R=1/R₁+1/R₂で求められる。1/3+1/6=3/6=1/2なので、R=2Ωとなる。並列では合成抵抗がそれぞれの抵抗より小さくなることも確認できる。

Question 33Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

電流が磁界の中を流れるとき、導線が受ける力の向きを決める規則として正しいものはどれか。

  1. 磁界の向きと同じ向きに力がはたらく
  2. 電流の向きと磁界の向きの間の角度によらず力ははたらかない
  3. 電流の向きと磁界の向きの両方に垂直な向きに力がはたらく Correct answer.
  4. 電流の向きと同じ向きに力がはたらく

Explanation

磁界中の電流が受ける力（電磁力）は、電流の向きと磁界の向きの両方に垂直な向きにはたらく。これはフレミングの左手の法則で表される関係である。電流と磁界が平行なときは力がはたらかない点も押さえておきたい。

Question 34Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量0.2kgの物体を高さ5mの位置から静かに落下させた。空気抵抗を無視し、重力加速度を9.8m/s²とするとき、地面に達する直前の運動エネルギーの大きさとして最も近いものはどれか。

  1. 4.9J
  2. 0.98J
  3. 49J
  4. 9.8J Correct answer.

Explanation

空気抵抗がなければ、落下前にもっていた重力による位置エネルギーがすべて運動エネルギーに変わる。位置エネルギーはmgh=0.2×9.8×5=9.8Jである。したがって地面直前の運動エネルギーも9.8Jとなる。

Question 35Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

電熱線に流れる電流を2倍にし、電流を流す時間を半分にした。このとき電熱線で発生する熱量は、もとの熱量の何倍になるか。ただし電熱線の抵抗は一定とする。

  1. 0.5倍
  2. 1倍
  3. 2倍 Correct answer.
  4. 4倍

Explanation

発熱量はジュールの法則によりQ=I²Rtで表され、電流の2乗に比例し時間に比例する。電流を2倍にするとI²は4倍になり、時間を半分にすると全体は4×1/2=2倍となる。抵抗が一定であることを前提に計算する。

Question 36Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

焦点距離が8cmの凸レンズの前方12cmの位置に物体を置いた。このときできる像について正しいものはどれか。

  1. レンズの反対側に、物体より大きい倒立の実像ができる Correct answer.
  2. レンズの同じ側に、物体より大きい正立の虚像ができる
  3. レンズの反対側に、物体より小さい倒立の実像ができる
  4. 像はできず、光は集まらない

Explanation

物体が焦点距離の2倍（16cm）より内側で焦点（8cm）より外側にあるため、実像ができ、その大きさは物体より大きくなる。凸レンズの作図では、焦点と物体の位置関係によって像の位置・大きさ・向きが決まる。焦点の2倍の位置より内側では像は拡大される。

Question 37Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

音源が観測者に近づいてくるとき、観測者が聞く音の高さはどのように変化するか。

  1. 変化しない
  2. 低く聞こえる
  3. 高く聞こえる Correct answer.
  4. 音源の速さによらず常に同じ高さになる

Explanation

音源が近づくと、観測者に届く音波の波長が短くなり、振動数が高くなる。これにより音は高く聞こえる。この現象はドップラー効果とよばれ、救急車のサイレンの高さの変化としても知られる。

Question 38Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

水平な床の上にある物体を、水平方向に10Nの力で5m動かした。このときの仕事の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.5J
  2. 15J
  3. 2J
  4. 50J Correct answer.

Explanation

仕事の大きさは、力の大きさと力の向きに動いた距離の積で求められる。10N×5m=50Jとなる。力の向きと移動の向きが同じ場合、仕事は力と距離の単純な積になる。

Question 39Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

一直線上を進む物体の運動について、物体にはたらく力がつり合っているとき、物体の運動はどうなるか。

  1. 静止している物体は動き出し、運動している物体は加速する
  2. 物体の運動は力の大きさに比例して変化し続ける
  3. 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 Correct answer.
  4. 運動している物体はしだいに減速して止まる

Explanation

物体にはたらく力がつり合っているとき、合力は0であり加速度は生じない。そのため静止している物体は静止を続け、運動している物体はそのままの速さで直線運動を続ける。これは慣性の法則として知られる。

Question 40Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量60kgの人が、高さ4mの階段を一定の速さで10秒かけて上った。この人の仕事率として正しいものはどれか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約24W
  2. 約235W Correct answer.
  3. 約2350W
  4. 約59W

Explanation

仕事は重力に逆らって持ち上げた位置エネルギーの増加で求められ、W=mgh=60×9.8×4=2352Jとなる。仕事率はこれを時間10秒で割り、約235Wとなる。仕事率は単位時間あたりの仕事の大きさである。

Question 41Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

2つの抵抗を直列につないだ回路と並列につないだ回路を比べる。同じ電源電圧を加えたとき、回路全体に流れる電流について正しいものはどれか。

  1. どちらも同じ大きさの電流が流れる
  2. 並列のほうが大きく、合成抵抗が小さいため電流が流れやすい Correct answer.
  3. 並列では電流が流れず、直列でのみ流れる
  4. 直列のほうが大きく、合成抵抗が小さいため電流が流れやすい

Explanation

並列接続では合成抵抗がそれぞれの抵抗より小さくなるため、同じ電圧でも回路全体の電流は直列より大きくなる。オームの法則により、電圧が同じなら抵抗が小さいほど電流は大きい。直列では合成抵抗が大きくなるため電流は小さくなる。

Question 42Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

磁界中でコイルを回転させると電流が流れる現象を利用しているものはどれか。

  1. 電磁石
  2. コンデンサー
  3. 電熱器
  4. 発電機 Correct answer.

Explanation

磁界中でコイルを回転させるとコイルを貫く磁束が変化し、電磁誘導によって電流が流れる。この原理を利用して電気をつくるのが発電機である。電熱器は電流による発熱、電磁石は電流による磁界を利用している。

Question 43Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

空気中で音が伝わるとき、音速について正しいものはどれか。

  1. 音速は空気の温度が高いほど大きくなる Correct answer.
  2. 音速は音の大きさが大きいほど大きくなる
  3. 音速は空気の温度や音の性質によらず常に一定である
  4. 音速は音の高さが高いほど大きくなる

Explanation

空気中の音速は温度が高いほど大きくなり、およそ15℃で約340m/sである。音の大きさや高さは音速には影響しない。音速は媒質の種類や状態によって決まる性質である。

Question 44Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量1kgの物体が速さ6m/sで運動している。この物体の運動エネルギーの大きさとして正しいものはどれか。

  1. 18J Correct answer.
  2. 6J
  3. 3J
  4. 36J

Explanation

運動エネルギーはK=1/2×m×v²で求められる。1/2×1×6²=18Jとなる。速さは2乗で効くため、速さが2倍になると運動エネルギーは4倍になる点も重要である。

Question 45Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

光が空気中からガラスへ斜めに入射したとき、入射角と屈折角の関係として正しいものはどれか。

  1. 屈折角は入射角より小さくなる Correct answer.
  2. 屈折角は入射角と常に等しくなる
  3. 屈折角は入射角によらず0度になる
  4. 屈折角は入射角より大きくなる

Explanation

光が空気からガラスのように屈折率の大きい媒質へ進むと、光は境界面の法線に近づくように屈折する。そのため屈折角は入射角より小さくなる。逆にガラスから空気へ進む場合は屈折角が大きくなる。

Question 46Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

質量2kgの物体が高さ3mの位置にある。基準面での重力による位置エネルギーを0とするとき、この物体の位置エネルギーとして正しいものはどれか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 6J
  2. 19.6J
  3. 58.8J Correct answer.
  4. 29.4J

Explanation

重力による位置エネルギーはU=mghで求められる。2×9.8×3=58.8Jとなる。基準面の取り方によって値は変わるが、基準面からの高さhを用いる点が重要である。

Question 47Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが5Ωの電熱線に4Vの電圧を加えて20秒間電流を流した。このとき電熱線で発生する熱量として正しいものはどれか。

  1. 64J Correct answer.
  2. 320J
  3. 1280J
  4. 16J

Explanation

まずオームの法則で電流を求めるとI=4V÷5Ω=0.8Aである。発熱量はQ=I²Rt=0.8²×5×20=64Jとなる。電圧と抵抗から電流を求めてからジュールの法則を用いる手順が確実である。

Question 48Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

水平な面上を運動する物体に、運動の向きと同じ向きの一定の力がはたらき続けている。この物体の運動について正しいものはどれか。

  1. 物体はしだいに減速して止まる
  2. 物体は一定の速さで運動し続ける
  3. 物体の速さは力の大きさによらず変化しない
  4. 物体は一定の加速度で加速し続ける Correct answer.

Explanation

運動の向きと同じ向きに一定の合力がはたらくと、運動方程式により一定の加速度が生じる。そのため速さは時間に比例して増していく。力が一定でも速さが一定になるのは、合力が0の場合である。

Question 49Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

焦点距離が10cmの凸レンズの前方30cmの位置に物体を置いた。できる実像の倍率として正しいものはどれか。

  1. 3倍
  2. 1倍
  3. 0.5倍 Correct answer.
  4. 2倍

Explanation

レンズの公式1/f=1/a+1/bにf=10cm、a=30cmを代入すると、1/b=1/10-1/30=1/15となりb=15cmである。倍率はb/a=15/30=0.5倍となる。物体が焦点距離の2倍より遠い位置にあるため、像は小さくなる。

Question 50Physical phenomena: light, sound, force and motion, energy and work, electricity and magnetism

抵抗の大きさが6Ωの抵抗と3Ωの抵抗を並列につなぎ、その全体に9Vの電圧を加えた。6Ωの抵抗に流れる電流の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 1.5A Correct answer.
  2. 4.5A
  3. 3A
  4. 0.5A

Explanation

並列接続では各抵抗に同じ電圧がかかるため、6Ωの抵抗には9Vが加わる。オームの法則よりI=9V÷6Ω=1.5Aとなる。並列回路では電流が抵抗の大きさに応じて分かれる点に注意する。