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Nagasaki Public High School Entrance Examination - Science study materials
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Nagasaki Public High School Entrance Examination - Science practice questions

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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 1物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

一直線上を進む物体の速さが、2.0秒間に6.0m/sから14.0m/sに変化した。この物体の加速度の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 4.0m/s² Correct answer.
  2. 3.0m/s²
  3. 2.0m/s²
  4. 7.0m/s²

Explanation

加速度は単位時間あたりの速度の変化量で、(14.0−6.0)÷2.0=4.0m/s²と求められる。速度の変化を時間でわる操作が加速度の定義であり、速さそのものを時間でわるのではない点に注意する。

Question 2物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量2.0kgの物体にはたらく重力の大きさとして最も適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとする。

  1. 4.9N
  2. 2.0N
  3. 9.8N
  4. 19.6N Correct answer.

Explanation

重力の大きさは質量に比例し、質量1kgあたり9.8Nとして計算する。2.0kgでは2.0×9.8=19.6Nとなる。質量と力は別の量であり、単位もkgとNで異なる。

Question 3物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

水平な机の上で物体が静止しているとき、物体にはたらく重力と机が物体を押す垂直抗力の関係として正しいものはどれか。

  1. 大きさが等しく、向きが同じで、同じ物体にはたらく
  2. 大きさが異なり、向きが反対で、同じ物体にはたらく
  3. 大きさが等しく、向きが反対で、同じ物体にはたらく Correct answer.
  4. 大きさが等しく、向きが反対で、異なる物体にはたらく

Explanation

静止している物体にはたらく力はつり合っており、合力が0である。重力と垂直抗力は同じ物体にはたらき、大きさが等しく向きが反対である。作用反作用の関係は異なる2物体間にはたらく点で区別する。

Question 4物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが20Ωの電熱線に0.5Aの電流を流した。この電熱線の両端にかかる電圧として正しいものはどれか。

  1. 40V
  2. 2.5V
  3. 10V Correct answer.
  4. 0.025V

Explanation

オームの法則により電圧は電流と抵抗の積で求められる。0.5A×20Ω=10Vとなる。電流・電圧・抵抗の関係を式で確認してから計算するとよい。

Question 5物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

音についての記述として正しいものはどれか。

  1. 音は物体の振動が空気などを伝わる波である Correct answer.
  2. 音の高さは振動の振幅で決まる
  3. 音の大きさは振動数で決まる
  4. 音は真空中でも空気中と同じ速さで伝わる

Explanation

音は音源の振動が空気などの媒質を伝わる波であり、媒質がない真空中では伝わらない。音の高さは振動数、音の大きさは振幅に対応する。

Question 6物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

一直線上を一定の速さ4.0m/sで進む物体が、12秒間に進む距離として正しいものはどれか。

  1. 3.0m
  2. 16m
  3. 192m
  4. 48m Correct answer.

Explanation

一定の速さで進むときの距離は、速さと時間の積で求められる。4.0m/s×12s=48mとなる。速さを時間でわるのではなく、かけることに注意する。

Question 7物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

電流が流れる導線のまわりに磁界ができる現象を利用したものとして最も適当なものはどれか。

  1. 発光ダイオード
  2. 電磁石 Correct answer.
  3. 乾電池
  4. コンデンサー

Explanation

電流が流れるとそのまわりに磁界が生じ、コイルに電流を流すと磁石のようにふるまう電磁石ができる。これは電流の磁気作用の利用である。乾電池やダイオードは電流の磁気作用を利用した装置ではない。

Question 8物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量1.0kgの物体を高さ2.0mの位置から静かに落下させた。空気の抵抗を無視すると、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適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとする。

  1. 9.8J
  2. 4.9J
  3. 19.6J Correct answer.
  4. 39.2J

Explanation

落下では位置エネルギーが運動エネルギーに移り変わり、その総量は保存される。失われる位置エネルギーは9.8N×2.0m=19.6Jなので、地面直前の運動エネルギーも19.6Jとなる。

Question 9物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが等しい2つの電熱線を直列につないだ場合と並列につないだ場合を比べる。電源の電圧を同じにしたとき、全体の抵抗と消費電力について正しい記述はどれか。

  1. 並列の方が全体の抵抗が大きく、消費電力は小さい
  2. 直列の方が全体の抵抗が大きく、消費電力は小さい Correct answer.
  3. 直列の方が全体の抵抗が大きく、消費電力も大きい
  4. 直列と並列で全体の抵抗も消費電力も等しい

Explanation

直列では抵抗が和になり、並列では和の逆数の逆数となって全体の抵抗は小さくなる。電圧が同じなら電力は電圧の2乗を抵抗でわった値なので、抵抗が大きい直列の方が消費電力は小さくなる。

Question 10物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

振動数が一定の音源が静止しており、観測者が音源から遠ざかる向きに動いている。観測者が聞く音の高さについて正しいものはどれか。

  1. 観測者の速さに関係なく高さは変化しない
  2. 音源が静止しているときと同じ高さに聞こえる
  3. 音源が近づくときより高く聞こえる
  4. 音源が静止しているときより低く聞こえる Correct answer.

Explanation

音源から遠ざかる向きに動くと、観測者に届く音波の山の間隔が広がり、振動数が低く観測される。そのため音はもとの高さより低く聞こえる。近づくときは逆に高く聞こえる。

Question 11物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

水平な面上の物体に、水平方向に6.0Nの力を加えたが物体は動かなかった。このとき物体にはたらく静止摩擦力の大きさと向きについて正しいものはどれか。

  1. 12.0Nで、加えた力と反対の向き
  2. 0Nである
  3. 6.0Nで、加えた力と同じ向き
  4. 6.0Nで、加えた力と反対の向き Correct answer.

Explanation

物体が静止しているときは、加えた力と静止摩擦力がつり合っている。したがって静止摩擦力は加えた力と同じ大きさ6.0Nで、向きは反対である。動き出す直前までは加えた力に応じて大きさが変わる。

Question 12物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

電力量についての記述として正しいものはどれか。

  1. 電力量は電力と時間の積で表され、単位にはJやkW·hが用いられる Correct answer.
  2. 電力量は電力と時間の和で表され、単位にはWが用いられる
  3. 電力量は抵抗と電流の積で表され、単位にはΩが用いられる
  4. 電力量は電圧と電流の積で表され、単位にはVが用いられる

Explanation

電力量は消費した電力にその時間をかけた量で、仕事や熱の量と同じ意味をもつ。単位にはJのほか、電力と時間の積であるkW·hも用いられる。電力そのものはWで表される。

Question 13物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

弦を伝わる波について、弦を張る力を大きくしたとき、波の速さと振動数がどのように変化するか。弦の長さと振動数は一定に保つものとする。

  1. 波の速さは大きくなり、波長も長くなる Correct answer.
  2. 波の速さは大きくなり、波長は短くなる
  3. 波の速さは小さくなり、波長も短くなる
  4. 波の速さも波長も変化しない

Explanation

弦を伝わる波の速さは張力が大きいほど大きくなる。振動数が一定なら、速さ＝振動数×波長の関係から、速さが大きくなると波長も長くなる。

Question 14物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量0.50kgの物体を、なめらかな水平面上で一定の力で押し続けたところ、2.0秒後に速さが0から4.0m/sになった。この物体にはたらく力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 4.0N
  2. 2.0N
  3. 1.0N Correct answer.
  4. 0.50N

Explanation

まず加速度を求めると(4.0−0)÷2.0=2.0m/s²である。運動方程式より力は質量と加速度の積で、0.50×2.0=1.0Nとなる。速さをそのまま力と取り違えないようにする。

Question 15物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが30Ωの電熱線に6.0Vの電圧を加えた。この電熱線で5分間消費される電力量として最も適当なものはどれか。

  1. 2160J
  2. 36J
  3. 1.2J
  4. 360J Correct answer.

Explanation

まず電流は6.0V÷30Ω=0.20Aで、電力は6.0V×0.20A=1.2Wとなる。5分は300秒なので、電力量は1.2W×300s=360Jとなる。時間を秒に直す操作を忘れないこと。

Question 16物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

水中を進む音について、空気中を進む音と比べた記述として正しいものはどれか。

  1. 水中でも速さも波長も空気中と同じである
  2. 水中の方が速く伝わり、波長も長くなる Correct answer.
  3. 水中の方が遅く伝わり、波長も短くなる
  4. 水中の方が速く伝わるが、波長は短くなる

Explanation

音は水中の方が空気中より速く伝わる。振動数は媒質が変わっても音源で決まって一定なので、速さ＝振動数×波長の関係から、速さが大きい水中では波長も長くなる。

Question 17物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

コイルの中を磁石が動くとき、コイルに電流が流れる現象についての記述として正しいものはどれか。

  1. 磁石がコイルの中で静止していても電流は流れ続ける
  2. コイルを貫く磁界の変化があると電流が流れる Correct answer.
  3. コイルの巻き数を変えても流れる電流の向きは変わらない
  4. 電流の向きは磁石の速さだけで決まり、動く向きには関係しない

Explanation

電磁誘導では、コイルを貫く磁界が変化することが電流を流す条件である。磁石が静止して磁界が変化しなければ電流は流れない。電流の向きは磁界の変化の向きによって決まる。

Question 18物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量2.0kgの物体を、動滑車を使って持ち上げる。物体を0.50m持ち上げるのに必要な仕事として最も適当なものはどれか。ただし動滑車の質量と摩擦は無視し、質量1kgにはたらく重力を9.8Nとする。

  1. 4.9J
  2. 19.6J
  3. 9.8J Correct answer.
  4. 39.2J

Explanation

動滑車を使うと必要な力は半分になるが、ひもを引く距離は2倍になる。仕事は力×距離で、9.8N×2.0kg=19.6Nの物体を0.50m持ち上げる仕事19.6×0.50=9.8Jとなり、道具を使っても仕事の量は変わらない。

Question 19物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

一直線上を進む物体の運動について、速さと時間の関係を表すグラフが時間軸に平行な直線となる運動はどれか。

  1. 一定の速さで進む運動 Correct answer.
  2. 自由落下する物体の運動
  3. 速さが一定の割合で減る運動
  4. 一定の加速度で速くなる運動

Explanation

速さと時間のグラフが時間軸に平行な直線なら、時間がたっても速さが変わらないことを表す。つまり一定の速さで進む運動である。傾きをもつ直線は加速度がある運動を表す。

Question 20物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

電圧が一定の電源に、抵抗の大きさが異なる2つの電熱線を並列につないだ。それぞれの電熱線に流れる電流と消費電力について正しいものはどれか。

  1. 抵抗が大きいほど電流は小さいが、消費電力は大きい
  2. 抵抗の大きさに関係なく電流も消費電力も等しい
  3. 抵抗が大きいほど電流が大きく、消費電力も大きい
  4. 抵抗が大きいほど電流は小さく、消費電力も小さい Correct answer.

Explanation

並列では各抵抗に同じ電圧がかかる。オームの法則から抵抗が大きいほど電流は小さく、電力は電圧×電流なので消費電力も小さくなる。直列の場合とは異なり、電圧が共通である点が要点である。

Question 21物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量0.20kgの小球を高さ0.80mの位置から静かに落下させた。小球は地面で跳ね返り、高さ0.45mまで上がった。このとき失われた力学的エネルギーの大きさとして最も適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとする。

  1. 0.69J Correct answer.
  2. 1.6J
  3. 2.5J
  4. 0.069J

Explanation

初めの位置エネルギーは0.20×9.8×0.80=1.568J、跳ね返り後の位置エネルギーは0.20×9.8×0.45=0.882Jである。その差は約0.69Jで、これが衝突で失われた力学的エネルギーにあたる。

Question 22物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが10Ωと40Ωの2つの電熱線を直列につなぎ、全体に20Vの電圧を加えた。10Ωの電熱線で消費される電力として正しいものはどれか。

  1. 6.4W
  2. 16W
  3. 4.0W
  4. 1.6W Correct answer.

Explanation

直列の合成抵抗は10+40=50Ωで、流れる電流は20V÷50Ω=0.40Aである。10Ωの電熱線の電力は電流の2乗×抵抗で0.40×0.40×10=1.6Wとなる。

Question 23物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

図のような向きに進む2つの波が出会って重なる。2つの波の山どうしが重なった瞬間、合成波の変位について正しいものはどれか。

  1. 2つの波は打ち消し合って変位は0になる
  2. 2つの波は互いに影響せず、それぞれの形のまま通り過ぎる
  3. 2つの波の変位の和になり、山はより高くなる Correct answer.
  4. 2つの波の変位の差になり、山は低くなる

Explanation

波が重なるとき、その地点の変位はそれぞれの波の変位をたし合わせたものになる。山どうしが重なれば変位の和となり、より高い山ができる。これを波の重ね合わせという。

Question 24物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量2.0kgの物体を、粗い水平面上で一定の速さで5.0m動かした。物体と面の間の動摩擦力が4.0Nのとき、引く力がした仕事と摩擦力がした仕事について正しいものはどれか。

  1. 引く力の仕事は20J、摩擦力の仕事も20Jである
  2. 引く力の仕事は20J、摩擦力の仕事は−20Jである Correct answer.
  3. 引く力の仕事は8.0J、摩擦力の仕事は−8.0Jである
  4. 引く力の仕事は0J、摩擦力の仕事は−20Jである

Explanation

一定の速さで動くので引く力と動摩擦力はつり合い、引く力も4.0Nである。仕事は力×距離で、引く力の仕事は4.0×5.0=20J、摩擦力は運動と逆向きにはたらくので−20Jとなる。

Question 25物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

空気中で物体が落下するとき、空気の抵抗が無視できない場合について、物体の運動のようすとして正しいものはどれか。

  1. 落下中は加速度が常に9.8m/s²で一定である
  2. 落下するにつれて加速度はしだいに小さくなり、やがて一定の速さに近づく Correct answer.
  3. 落下するにつれて加速度はしだいに大きくなる
  4. 空気の抵抗があっても物体は必ず加速し続ける

Explanation

空気の抵抗は速さが大きいほど大きくなる。重力と抵抗の合力が小さくなるため加速度はしだいに小さくなり、やがて合力が0となって一定の速さで落下するようになる。

Question 26物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

一直線上を進む物体の速さが、2.0秒ごとに3.0m/sずつ増していく運動をしている。この運動の加速度の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.67m/s²
  2. 1.5m/s² Correct answer.
  3. 6.0m/s²
  4. 3.0m/s²

Explanation

加速度は単位時間あたりの速さの変化量で求められる。2.0秒間に3.0m/s変化しているので、3.0÷2.0=1.5m/s²となる。加速度の向きは速さが増す向きと同じである。

Question 27物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

物体にはたらく力とその物体の運動について、慣性の法則の内容として正しいものはどれか。

  1. 物体にはたらく力がつり合っているとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体は等速直線運動を続ける。 Correct answer.
  2. 物体に一定の力がはたらき続けると、物体は必ず一定の速さで運動する。
  3. 物体の質量が大きいほど、同じ力を受けたときの加速度は大きくなる。
  4. 物体にはたらく力がつり合っているとき、運動している物体はしだいに減速してやがて止まる。

Explanation

慣性の法則では、物体にはたらく力がつり合っていれば運動の状態が変化しないとされる。つまり静止は静止のまま、運動は等速直線運動のまま保たれる。力がつり合っていなければ速さや向きが変化する。

Question 28物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

高い位置にある物体がもつ位置エネルギーについて、正しい記述はどれか。

  1. 同じ物体なら、基準面からの高さが高いほど位置エネルギーは大きい。 Correct answer.
  2. 位置エネルギーは物体の速さによって決まり、高さには関係しない。
  3. 基準面をどこにとっても、物体の位置エネルギーの値は変わらない。
  4. 同じ高さなら、物体の質量が小さいほど位置エネルギーは大きい。

Explanation

位置エネルギーは質量と高さに比例し、質量×重力加速度×高さで表される。同じ物体であれば高さが大きいほど位置エネルギーも大きくなる。基準面のとり方で値は変わるが、高さの差による増減は保たれる。

Question 29物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが20Ωの電熱線に0.30Aの電流を流した。この電熱線に加わる電圧の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 6.0V Correct answer.
  2. 20V
  3. 0.015V
  4. 67V

Explanation

オームの法則により、電圧は抵抗と電流の積で求められる。20Ω×0.30A=6.0Vとなる。電流が大きいほど、また抵抗が大きいほど必要な電圧は大きくなる。

Question 30物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

波の性質について、波の速さを表す式として正しいものはどれか。

  1. 波の速さ＝振動数×波長 Correct answer.
  2. 波の速さ＝振動数＋波長
  3. 波の速さ＝波長÷振動数
  4. 波の速さ＝振動数÷波長

Explanation

波は1秒間に振動数と同じ回数だけ波長分進むので、速さは振動数と波長の積になる。振動数が大きいほど、また波長が長いほど速さは大きい。単位はm/sで表される。

Question 31物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

音の伝わり方について、正しい記述はどれか。

  1. 音は空気などの媒質の振動として伝わり、真空中では伝わらない。 Correct answer.
  2. 音の速さは音の大きさによって決まり、大きい音ほど速く伝わる。
  3. 音は物体の振動が直接耳に届くことで伝わり、まわりの空気は関係しない。
  4. 音は波であるが、空気がなくても真空中を伝わる。

Explanation

音は空気などの媒質が振動することで波として伝わる。媒質が存在しない真空中では音は伝わらない。音の速さは媒質の種類や温度で決まり、音の大きさにはよらない。

Question 32物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

光が空気中から水中へ斜めに進むとき、光の進む向きについて正しいものはどれか。

  1. 水中では境界面の法線から遠ざかる向きに屈折する。
  2. 境界面で必ず反射し、水中には進まない。
  3. 水中では境界面の法線に近づく向きに屈折する。 Correct answer.
  4. 屈折せずにそのまま直進する。

Explanation

光が空気から水のように屈折率の大きい媒質へ進むと、境界面の法線に近づく向きに屈折する。これは水中での光の速さが空気中より小さいためである。入射角が0度のときだけは屈折せず直進する。

Question 33物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

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。このときできる像について正しいものはどれか。

  1. レンズの後方15cmの位置に、物体より小さい倒立の実像ができる。 Correct answer.
  2. レンズの後方30cmの位置に、物体と同じ大きさの倒立の実像ができる。
  3. レンズの後方10cmの位置に、物体より大きい倒立の実像ができる。
  4. レンズの前方に、物体より大きい正立の虚像ができる。

Explanation

物体が焦点距離の2倍より遠い位置にあると、像は焦点と焦点距離の2倍の間の後方にでき、物体より小さい倒立の実像になる。レンズの公式1/f=1/a+1/bにf=10cm、a=30cmを代入するとb=15cmとなる。倍率はb/a=0.5で、物体の半分の大きさである。

Question 34物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量0.50kgの物体を、なめらかな水平面上で一定の速さ2.0m/sのまま3.0m動かした。このとき物体がもつ運動エネルギーの大きさとして正しいものはどれか。

  1. 3.0J
  2. 1.0J Correct answer.
  3. 0.50J
  4. 2.0J

Explanation

運動エネルギーは(1/2)×質量×速さの2乗で求められる。0.5×0.50×2.0×2.0=1.0Jとなる。速さが一定なので運動エネルギーは移動中ずっと同じ値である。

Question 35物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

なめらかな斜面を使って質量4.0kgの物体を高さ0.50mまで引き上げた。斜面の長さが2.0mのとき、斜面に沿って加えた力の大きさとして最も適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとし、摩擦はないものとする。

  1. 39.2N
  2. 9.8N Correct answer.
  3. 19.6N
  4. 4.9N

Explanation

斜面を使っても仕事の量は変わらないので、必要な仕事は4.0×9.8×0.50=19.6Jである。これを斜面の長さ2.0mで割ると加えた力は9.8Nとなる。斜面が長いほど小さな力で済む。

Question 36物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

水平な床の上にある質量3.0kgの物体を、水平方向に12Nの力で引いたが動かなかった。このとき物体にはたらく静止摩擦力の大きさと向きについて正しいものはどれか。

  1. 12Nで、引く力と反対向き Correct answer.
  2. 12Nで、引く力と同じ向き
  3. 0Nで、摩擦力ははたらいていない
  4. 29.4Nで、引く力と反対向き

Explanation

物体が動いていないとき、水平方向にはたらく力はつり合っている。引く力が12Nなら静止摩擦力も12Nで、向きは引く力と反対である。摩擦力が最大になるのは動き出す直前である。

Question 37物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

一直線上を進む物体について、速さと時間の関係を表すグラフが原点を通る右上がりの直線となる運動はどれか。

  1. 一定の加速度で速さが増していく運動 Correct answer.
  2. 速さが一定の割合で減っていく運動
  3. しだいに加速度が小さくなる運動
  4. 一定の速さで進む運動

Explanation

速さと時間のグラフの傾きは加速度を表す。原点を通る右上がりの直線は、時間に比例して速さが増えることを示し、加速度が一定の運動である。傾きが一定なので加速度の大きさも変化しない。

Question 38物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量1.5kgの物体を、高い位置から静かに落としたところ、2.0秒後に地面に達した。空気の抵抗を無視したとき、地面に達する直前の速さとして最も適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとし、加速度の大きさを9.8m/s²とする。

  1. 39.2m/s
  2. 9.8m/s
  3. 4.9m/s
  4. 19.6m/s Correct answer.

Explanation

自由落下では速さはv=gtで表され、時間に比例して増える。9.8×2.0=19.6m/sとなる。速さは落下時間だけで決まり、物体の質量にはよらない。

Question 39物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量0.40kgの小球を高さ1.2mの位置から静かに落下させた。小球は地面で跳ね返り、高さ0.80mまで上がった。このとき失われた力学的エネルギーの大きさとして最も適当なものはどれか。ただし質量1kgにはたらく重力を9.8Nとする。

  1. 0.40J
  2. 0.80J
  3. 4.7J
  4. 1.6J Correct answer.

Explanation

失われた力学的エネルギーは、最初の位置エネルギーと跳ね返った後の位置エネルギーの差で求められる。0.40×9.8×1.2=4.704J、0.40×9.8×0.80=3.136Jで、その差は約1.6Jである。減った分は音や熱などに変わった。

Question 40物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが6.0Ωと3.0Ωの2つの電熱線を並列につなぎ、全体に6.0Vの電圧を加えた。6.0Ωの電熱線を流れる電流と、3.0Ωの電熱線を流れる電流の大きさの組合せとして正しいものはどれか。

  1. 6.0Ωに2.0A、3.0Ωに1.0A
  2. 6.0Ωに1.0A、3.0Ωに2.0A Correct answer.
  3. 6.0Ωに1.0A、3.0Ωに1.0A
  4. 6.0Ωに0.50A、3.0Ωに2.0A

Explanation

並列つなぎでは、それぞれの電熱線に同じ電圧がかかる。オームの法則より6.0Ωには6.0÷6.0=1.0A、3.0Ωには6.0÷3.0=2.0Aが流れる。抵抗が小さいほど多くの電流が流れる。

Question 41物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

抵抗の大きさが4.0Ωと12Ωの2つの電熱線を直列につなぎ、全体に16Vの電圧を加えた。12Ωの電熱線で消費される電力として正しいものはどれか。

  1. 48W
  2. 1.0W
  3. 12W
  4. 3.0W Correct answer.

Explanation

直列では全体の抵抗は4.0+12=16Ωとなり、流れる電流は16÷16=1.0Aである。12Ωの電熱線の電力は電流の2乗×抵抗で、1.0×1.0×12=3.0Wとなる。直列では同じ電流が流れる点に注意する。

Question 42物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

電磁誘導について、コイルの中を磁石が動くとき、コイルに流れる電流について正しい記述はどれか。

  1. コイルに流れる電流の向きは、磁石の動きの速さだけでは決まらず、動きの向きにも関係する。
  2. 磁石の動きが速いほど、コイルに流れる電流は大きくなる。 Correct answer.
  3. 磁石がコイルの中で静止していても、電流は流れ続ける。
  4. コイルに流れる電流の向きは、磁石の動く向きを逆にしても変わらない。

Explanation

電磁誘導では、コイルを貫く磁界の変化が大きいほど大きな電流が流れる。磁石を速く動かすと磁界の変化が急になるため、電流は大きくなる。また電流の向きは磁界の変化の向き、つまり磁石の動く向きで決まる。

Question 43物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

振動数が一定の音源が静止しており、観測者が音源に近づく向きに動いている。観測者が聞く音の高さについて正しいものはどれか。

  1. 音源が静止したまま観測者が近づくと、観測者が聞く音は高く聞こえる。 Correct answer.
  2. 音源が静止したまま観測者が近づくと、観測者が聞く音は低く聞こえる。
  3. 観測者が動いても、音源が静止していれば音の高さは変わらない。
  4. 観測者が近づく速さが大きいほど、聞こえる音は低くなる。

Explanation

観測者が音源に近づくと、単位時間に受け取る波の数が増えるため、振動数が大きく感じられる。振動数が大きいほど音は高く聞こえる。これがドップラー効果である。

Question 44物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

空気中を進む音について、気温が高いときと低いときを比べた記述として正しいものはどれか。

  1. 音の速さは気温ではなく、音の大きさで決まる。
  2. 気温が高いほど音の速さは小さくなる。
  3. 音の速さは気温に関係なく一定である。
  4. 気温が高いほど音の速さは大きくなる。 Correct answer.

Explanation

空気中の音の速さは気温が高いほど大きくなり、およそ0℃で331m/s、気温が1℃上がるごとに約0.6m/s増える。気温が高いと空気の分子の運動が活発になり、振動が伝わりやすくなるためである。

Question 45物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

2つの波が同じ向きに進み、山と山が重なった。この瞬間の合成波の変位について正しいものはどれか。

  1. 2つの波の変位をたし合わせた、より高い山になる。 Correct answer.
  2. 2つの波は打ち消し合い、変位は0になる。
  3. 2つの波のうち変位の大きいほうの波だけが残る。
  4. 2つの波の変位をたし合わせた、より深い谷になる。

Explanation

波の重ね合わせでは、同じ位置での変位をたし合わせたものが合成波になる。山と山が重なると変位はどちらよりも大きくなり、より高い山ができる。これを強め合うという。

Question 46物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量2.0kgの物体を、なめらかな水平面上で一定の力で押し続けたところ、3.0秒後に速さが0から6.0m/sになった。この物体にはたらく力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 2.0N
  2. 12N
  3. 36N
  4. 4.0N Correct answer.

Explanation

まず加速度を求めると、6.0÷3.0=2.0m/s²である。運動方程式より力は質量×加速度で、2.0×2.0=4.0Nとなる。力の大きさは加速度に比例する。

Question 47物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量1.0kgの物体を、粗い水平面上で一定の速さのまま4.0m動かした。物体と面の間の動摩擦力が3.0Nのとき、引く力がした仕事と摩擦力がした仕事について正しいものはどれか。

  1. 引く力の仕事は0J、摩擦力の仕事は−12Jである。
  2. 引く力の仕事は12J、摩擦力の仕事も12Jである。
  3. 引く力の仕事は3.0J、摩擦力の仕事は−3.0Jである。
  4. 引く力の仕事は12J、摩擦力の仕事は−12Jである。 Correct answer.

Explanation

一定の速さで動いているので、引く力と動摩擦力はつり合い、どちらも3.0Nである。仕事は力×移動距離で、3.0×4.0=12Jとなる。摩擦力は移動の向きと逆向きにはたらくので、仕事は負の値になる。

Question 48物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

質量0.20kgの物体を、なめらかな水平面上でばねにつないで単振動させた。物体が速さ2.0m/sでつり合いの位置を通過するとき、この振動の力学的エネルギーの大きさとして正しいものはどれか。

  1. 0.40J Correct answer.
  2. 0.80J
  3. 4.0J
  4. 0.20J

Explanation

単振動では力学的エネルギーは一定に保たれ、つり合いの位置ではすべてが運動エネルギーになる。運動エネルギーは0.5×0.20×2.0×2.0=0.40Jである。両端ではすべてが弾性力による位置エネルギーになる。

Question 49物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

内部抵抗を無視できる電源に、抵抗の大きさが2.0Ωと6.0Ωの2つの電熱線を直列につなぎ、全体に16Vの電圧を加えた。2.0Ωの電熱線で消費される電力として正しいものはどれか。

  1. 8.0W
  2. 2.0W Correct answer.
  3. 32W
  4. 18W

Explanation

直列では全体の抵抗は2.0+6.0=8.0Ωで、流れる電流は16÷8.0=2.0Aである。2.0Ωの電熱線の電力は電流の2乗×抵抗で、2.0×2.0×2.0=8.0Wとなる。抵抗が小さいほうが消費電力も小さい。

Question 50物理 (Physics): 力と運動, エネルギー, 電気, 波

焦点距離が8.0cmの凸レンズの前方12cmの位置に物体を置いた。できる像の位置と倍率について正しいものはどれか。

  1. レンズの前方24cmの位置に、倍率2.0倍の正立の虚像ができる。
  2. レンズの後方24cmの位置に、倍率2.0倍の倒立の実像ができる。 Correct answer.
  3. レンズの後方4.0cmの位置に、倍率0.50倍の倒立の実像ができる。
  4. レンズの後方12cmの位置に、倍率1.0倍の倒立の実像ができる。

Explanation

レンズの公式1/f=1/a+1/bにf=8.0cm、a=12cmを代入すると、1/b=1/8.0−1/12=1/24となりb=24cmである。倍率はb/a=24÷12=2.0倍で、倒立の実像ができる。物体が焦点と焦点距離の2倍の間にあるとき、像は2倍より遠くにできて大きくなる。