I85PREP
⌘ K
Niigata Public High School Entrance Examination - Science study materials
Niigata Public High School Entrance Examination - Science study resources

Niigata Public High School Entrance Examination - Science practice questions

One question at a time. Build your Niigata Public High School Entrance Examination - Science understanding.

First 50 of 199 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 - mechanics and energy

一直線上を進む物体の速さが、2.0秒間に4.0m/sから10.0m/sへ変化した。この間の加速度の大きさはいくらか。

  1. 5.0m/s²
  2. 2.0m/s²
  3. 7.0m/s²
  4. 3.0m/s² Correct answer.

Explanation

加速度は速度の変化量を時間で割って求める。速度の変化は10.0−4.0＝6.0m/sで、これを2.0sで割ると3.0m/s²となる。加速度は単位時間あたりの速度の変化であるという定義を直接用いる。

Question 2Physics - mechanics and energy

質量2.0kgの物体に一定の力Fを加えたところ、物体は3.0m/s²の加速度で運動した。力Fの大きさはいくらか。

  1. 9.0N
  2. 6.0N Correct answer.
  3. 5.0N
  4. 1.5N

Explanation

運動方程式F＝maに従い、力は質量と加速度の積で決まる。2.0kg×3.0m/s²＝6.0Nとなる。質量が大きいほど同じ加速度を得るには大きな力が必要であることもこの式から読み取れる。

Question 3Physics - mechanics and energy

水平な床の上で物体を一定の速さで真っ直ぐに押し続けている。物体にはたらく力について正しい説明はどれか。

  1. 押す力と摩擦力がつり合っている Correct answer.
  2. 物体にはたらく合力が進行方向にはたらいている
  3. 物体にはたらく力はすべて消えている
  4. 押す力が摩擦力より大きい

Explanation

速さが一定で向きも変わらない運動では加速度が0であり、合力も0である。したがって押す力と摩擦力は大きさが等しく逆向きでつり合っている。力がはたらいていないのではなく、合力が0である点が重要である。

Question 4Physics - mechanics and energy

物体を高い位置から静かに落とすとき、空気抵抗を無視すると、落下するにつれて物体の力学的エネルギーはどうなるか。

  1. 運動エネルギーが増え位置エネルギーが減り、その和は一定 Correct answer.
  2. 力学的エネルギーはしだいに減少する
  3. 運動エネルギーも位置エネルギーも増え続ける
  4. 位置エネルギーが増え運動エネルギーが減る

Explanation

落下中は高さが下がるので位置エネルギーは減り、速さが増すので運動エネルギーは増える。空気抵抗がなければ力学的エネルギーは保存され、両者の和は一定に保たれる。エネルギーの移り変わりを捉える問題である。

Question 5Physics - mechanics and energy

質量0.50kgの物体が速さ4.0m/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. 1.0J
  2. 4.0J Correct answer.
  3. 8.0J
  4. 2.0J

Explanation

運動エネルギーは(1/2)mv²で表される。0.5×0.50kg×(4.0m/s)²＝0.5×0.50×16＝4.0Jとなる。速さは2乗で効くため、速さが2倍になれば運動エネルギーは4倍になる。

Question 6Physics - mechanics and energy

てこの支点から左に0.20mの位置に2.0Nの力を下向きに加えた。右側で支点から0.40mの位置に下向きの力を加えてつり合わせるには、力の大きさをいくらにすればよいか。

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

Explanation

てこがつり合うとき、支点のまわりの力のモーメントの大きさが左右で等しい。左は2.0N×0.20m＝0.40N·mなので、右はF×0.40m＝0.40N·mよりF＝1.0Nとなる。うでの長さが2倍なら必要な力は半分になる。

Question 7Physics - mechanics and energy

仕事の大きさについて正しい説明はどれか。

  1. 加えた力の大きさだけで決まる
  2. かかった時間が長いほど大きくなる
  3. 物体の質量と速さの積で決まる
  4. 力の向きに物体が動いた距離との積で決まる Correct answer.

Explanation

仕事は力の大きさと、その力の向きに動いた距離の積で表される。力に垂直な向きに動いても仕事にはならない。単位はジュール(J)で、エネルギーと同じ単位をもつ。

Question 8Physics - mechanics and energy

同じ高さから、質量の異なる2つの球を同時に静かに落とした。空気抵抗を無視すると、落下の様子はどうなるか。

  1. 重い球のほうが先に落ちる
  2. 質量が大きいほど加速度が小さくなる
  3. 2つの球はほぼ同時に落ちる Correct answer.
  4. 軽い球のほうが先に落ちる

Explanation

空気抵抗がなければ、落下の加速度は質量によらず重力加速度gで一定である。したがって初速度0から同じ高さを落とす2球は同時に着地する。重さによる違いは空気抵抗が無視できない場合に現れる。

Question 9Physics - mechanics and energy

摩擦のない水平面上で、質量3.0kgの物体に右向き8.0Nと左向き2.0Nの力が同時にはたらいている。物体の加速度はどちら向きにいくらか。

  1. 右向きに3.3m/s²
  2. 左向きに2.0m/s²
  3. 右向きに2.0m/s² Correct answer.
  4. 右向きに6.0m/s²

Explanation

まず合力を求めると、右向き8.0N−左向き2.0N＝右向き6.0Nである。これを質量3.0kgで割ると加速度は右向き2.0m/s²となる。複数の力がある場合はベクトルとして合成してから運動方程式を用いる。

Question 10Physics - mechanics and energy

質量2.0kgの物体を、一定の速さで床から1.5mの高さまで持ち上げた。このとき物体に対して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. 29J Correct answer.
  2. 2.9J
  3. 13J
  4. 59J

Explanation

持ち上げる力は重力とつり合うのでmg＝2.0×9.8＝19.6Nである。これを1.5mの距離でかけた仕事は19.6×1.5≒29Jとなる。一定の速さで持ち上げるため、運動エネルギーの増加は考えなくてよい。

Question 11Physics - mechanics and energy

物体が斜面を滑り降りるとき、斜面の摩擦によって力学的エネルギーの一部が失われた。失われたエネルギーの主な行き先はどれか。

  1. 斜面と物体の熱として散逸 Correct answer.
  2. 重力加速度の増加
  3. 物体の質量の増加
  4. 物体の位置エネルギーの増加

Explanation

摩擦力がはたらくと、力学的エネルギーの一部は熱や音などの内部エネルギーに変わる。これはエネルギーが消えたのではなく別の形態に移ったことを意味する。摩擦のある運動では力学的エネルギー保存則は成り立たない。

Question 12Physics - mechanics and energy

一直線上を運動する物体の速度が、0秒で6.0m/s、2.0秒で2.0m/s、4.0秒で−2.0m/sと変化した。この運動について正しい説明はどれか。

  1. 物体は4.0秒まで同じ向きに進み続けた
  2. 加速度は一定で、2.0秒から4.0秒の間に向きが反転した Correct answer.
  3. 加速度は時間とともに増加している
  4. 物体は0秒から4.0秒まで静止していた

Explanation

速度の変化はどの2.0秒間でも−4.0m/sであり、加速度は−2.0m/s²で一定である。速度が2.0秒以降に負になるため、物体はそこで進行方向を反転する。速度の符号は向き、絶対値は速さを表す。

Question 13Physics - mechanics and energy

物体をある高さから真上に投げ上げた。空気抵抗を無視するとき、物体が最高点に達した瞬間の説明として正しいものはどれか。

  1. 速度が最大になり加速度は0になる
  2. 速度が0で加速度も0になる
  3. 速度は0だが加速度は下向きにはたらいている Correct answer.
  4. 速度も加速度も上向きのままである

Explanation

最高点では一瞬速度が0になるが、重力は常に下向きにはたらいているので加速度は下向きのgのままである。加速度が0になるのは力がつり合っているときであり、最高点はそれに当たらない。速度と加速度を混同しないことが要点である。

Question 14Physics - mechanics and energy

動滑車を1つ使って質量4.0kgの物体をゆっくり持ち上げる。ひもを引く力を一定とすると、物体を1.0m持ち上げるのに必要なひもの移動距離と、おおよその引く力の組み合わせはどれか。ただし滑車とひもの質量・摩擦は無視し、重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 移動距離1.0m、力約39N
  2. 移動距離2.0m、力約20N Correct answer.
  3. 移動距離0.50m、力約78N
  4. 移動距離2.0m、力約39N

Explanation

動滑車では物体を支えるひもの本数が2本になるため、引く力は半分の約20Nで済む。その代わりひもを引く距離は物体の移動距離の2倍の2.0mになる。仕事の大きさは力×距離で、道具を使っても変わらない。

Question 15Physics - mechanics and energy

物体にはたらく力と、その力のモーメントについて正しい説明はどれか。

  1. 力の作用線が支点を通るときモーメントは最大になる
  2. 力のモーメントは力の大きさと支点からの距離の積で表される Correct answer.
  3. 力のモーメントの単位はニュートンである
  4. 力のモーメントは力の大きさだけで決まる

Explanation

力のモーメントは、力の大きさと支点から作用線までの垂直距離の積で表される。単位はN·mである。作用線が支点を通ると距離が0になり、モーメントも0になる。

Question 16Physics - mechanics and energy

質量0.20kgの小球を、床からの高さ1.8mの点から静かに離した。空気抵抗を無視し、重力加速度を9.8m/s²とするとき、床に達する直前の速さはおよそいくらか。

  1. 約9.8m/s
  2. 約3.0m/s
  3. 約5.9m/s Correct answer.
  4. 約18m/s

Explanation

力学的エネルギー保存よりmgh＝(1/2)mv²となり、質量は両辺から消える。v＝√(2gh)＝√(2×9.8×1.8)＝√35.3≒5.9m/sである。落下速度は高さだけで決まり、質量によらない点が重要である。

Question 17Physics - mechanics and energy

水平な床に置いた質量5.0kgの物体を、水平方向に一定の力で3.0m押したところ、物体は静止から2.0m/sの速さになった。物体にはたらいた力の大きさはいくらか。ただし摩擦は無視する。

  1. 約10N
  2. 約3.3N Correct answer.
  3. 約1.7N
  4. 約20N

Explanation

力がした仕事は物体の運動エネルギーの増加に等しい。(1/2)×5.0×2.0²＝10Jであり、これを距離3.0mで割ると力は約3.3Nとなる。仕事と運動エネルギーの関係を用いる解法である。

Question 18Physics - mechanics and energy

2つの物体AとBが一直線上で衝突し、衝突後に一体となって運動した。この衝突について正しい説明はどれか。

  1. 運動量は保存されるが運動エネルギーは減少する Correct answer.
  2. 運動量は減少するが運動エネルギーは保存される
  3. 運動量も運動エネルギーも増加する
  4. 運動量も運動エネルギーも必ず保存される

Explanation

外力が無視できる衝突では、全体の運動量は衝突の前後で保存される。一方、一体となる衝突では変形や熱としてエネルギーが失われるため、運動エネルギーは減少する。保存される量と保存されない量を区別することが大切である。

Question 19Physics - mechanics and energy

床に置いた質量10kgの物体を水平に押す。物体と床の間の静止摩擦力の最大値が30Nであるとき、物体が動き出すのは押す力がいくらを超えたときか。

  1. 3.0Nを超えたとき
  2. 10Nを超えたとき
  3. 30Nを超えたとき Correct answer.
  4. 98Nを超えたとき

Explanation

静止している物体は、加えた力と同じ大きさの静止摩擦力で押し返される。押す力が最大静止摩擦力30Nを超えると、摩擦力では支えきれず物体は動き出す。最大静止摩擦力は垂直抗力と面の粗さで決まる。

Question 20Physics - mechanics and energy

なめらかな斜面に沿って物体を滑らせる。斜面の傾きを大きくしていくと、物体の加速度はどうなるか。ただし摩擦は無視する。

  1. 傾きが大きいほど小さくなる
  2. 傾きによらず一定である
  3. 傾きが大きいほど大きくなる Correct answer.
  4. 傾きが90度で0になる

Explanation

斜面上で物体を加速させる力は、重力の斜面方向成分mg sinθである。傾きθが大きくなるほどsinθが大きくなり、加速度g sinθも大きくなる。θが90度のときは自由落下と同じ加速度gになる。

Question 21Physics - mechanics and energy

一直線上の運動で、物体の速度vと時間tの関係がv＝4.0−2.0t（vの単位m/s、tの単位s）で表されるとき、0秒から3.0秒までの変位はいくらか。

  1. 9.0m
  2. 12m
  3. 6.0m
  4. 3.0m Correct answer.

Explanation

変位はv-tグラフの面積で求められる。0秒でv＝4.0m/s、3.0秒でv＝−2.0m/sであり、正の面積は(1/2)×2.0×4.0＝4.0m、負の面積は(1/2)×1.0×2.0＝1.0mである。差し引きして変位は3.0mとなる。

Question 22Physics - mechanics and energy

質量2.0kgの物体をばね定数100N/mのばねにつるして静止させた。ばねののびはいくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約0.49m
  2. 約0.098m
  3. 約0.20m Correct answer.
  4. 約0.020m

Explanation

静止しているとき、ばねの弾性力kxと重力mgがつり合う。x＝mg/k＝(2.0×9.8)/100＝0.196mとなり、およそ0.20mである。ばねが硬いほど同じ重さでのびは小さくなる。

Question 23Physics - mechanics and energy

質量1.0kgの物体が速さ6.0m/sで運動し、同じ質量で静止している物体に衝突して一体となった。衝突後に失われた運動エネルギーの大きさはいくらか。

  1. 4.5J
  2. 27J
  3. 18J
  4. 9.0J Correct answer.

Explanation

運動量保存より衝突後の速さは6.0/2＝3.0m/sである。衝突前の運動エネルギーは(1/2)×1.0×36＝18J、衝突後は(1/2)×2.0×9.0＝9.0Jであり、差の9.0Jが失われる。完全非弾性衝突では運動量は保存されるが運動エネルギーは減る。

Question 24Physics - mechanics and energy

水平な床の上で、質量3.0kgの物体を一定の力12Nで水平に引き続けたところ、摩擦力8.0Nがはたらいた。物体が静止から4.0m移動したときの速さはいくらか。

  1. 約3.3m/s Correct answer.
  2. 約2.3m/s
  3. 約5.7m/s
  4. 約8.0m/s

Explanation

合力は12−8.0＝4.0Nであり、これがした仕事は4.0×4.0＝16Jである。これが運動エネルギーになるので(1/2)×3.0×v²＝16よりv²≒10.7、v≒3.3m/sとなる。合力の仕事を考える点が要点である。

Question 25Physics - mechanics and energy

天井からつるした定滑車と動滑車を組み合わせ、動滑車に質量6.0kgの物体をつるした。ひもを一定の速さで引いて物体を0.50m持ち上げるのに必要な仕事はおよそいくらか。ただし滑車とひもの質量・摩擦を無視し、重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 約120J
  2. 約15J
  3. 約59J
  4. 約29J Correct answer.

Explanation

一定の速さで持ち上げる仕事は、物体の位置エネルギーの増加に等しい。mgh＝6.0×9.8×0.50≒29Jである。滑車を組み合わせて力を小さくしても、ひもを引く距離が増えるだけで仕事の大きさは変わらない。

Question 26Physics - mechanics and energy

質量2.0kgの物体が速さ3.0m/sで運動している。この物体のもつ運動エネルギーの大きさはいくらか。

  1. 3.0J
  2. 9.0J Correct answer.
  3. 6.0J
  4. 18J

Explanation

運動エネルギーの公式は(1/2)mv²であり、これを代入すると(1/2)×2.0×(3.0)²＝9.0Jとなる。速さは2乗で効くため、速さに質量をかけただけの値にはならない点に注意する。

Question 27Physics - mechanics and energy

力の大きさと力のモーメントの関係について、正しい説明はどれか。

  1. 力のモーメントの単位はニュートン（N）で表される。
  2. 同じ大きさの力なら、作用点が支点から遠いほどモーメントは小さくなる。
  3. 力のモーメントは、力の大きさと支点から作用線までの距離の積で表される。 Correct answer.
  4. 力のモーメントは、力の大きさだけで決まり、作用点の位置には関係しない。

Explanation

力のモーメントは回転を起こすはたらきの大きさで、力の大きさと支点から作用線までの垂直距離（うでの長さ）の積で求められる。単位はN·mであり、作用点が遠いほど同じ力でもモーメントは大きくなる。

Question 28Physics - mechanics and energy

摩擦のない水平面上で、質量4.0kgの物体に一定の力10Nを水平に加え続けた。物体の加速度の大きさはいくらか。

  1. 14m/s²
  2. 40m/s²
  3. 0.40m/s²
  4. 2.5m/s² Correct answer.

Explanation

運動方程式F＝maより、加速度はa＝F/mで求められる。10N÷4.0kg＝2.5m/s²となる。質量が大きいほど同じ力では加速度が小さくなることを確認しておきたい。

Question 29Physics - mechanics and energy

水平な床の上にある物体を一定の速さで水平に押して運んだ。このとき、物体にはたらく重力が物体にした仕事はいくらか。

  1. 運んだ距離に重力をかけた大きさ
  2. 0J Correct answer.
  3. 押す力の大きさに運んだ距離をかけた大きさ
  4. 物体の質量に重力加速度をかけた大きさ

Explanation

仕事は力の向きと移動の向きが同じ成分どうしの積で求められる。重力は鉛直下向き、移動は水平方向なので両者は垂直であり、重力がする仕事は0Jとなる。

Question 30Physics - mechanics and energy

物体の運動エネルギーと位置エネルギーの和である力学的エネルギーについて、空気抵抗や摩擦がない場合に成り立つ性質はどれか。

  1. 力学的エネルギーは時間とともに必ず減少し続ける。
  2. 物体が高い位置にあるほど力学的エネルギーは小さくなる。
  3. 運動エネルギーが増えると位置エネルギーも必ず増える。
  4. 運動の途中で力学的エネルギーの総量は一定に保たれる。 Correct answer.

Explanation

保存力だけがはたらくとき、運動エネルギーと位置エネルギーの和は常に一定に保たれる。一方が減った分だけ他方が増える関係であり、総量は変化しない。

Question 31Physics - mechanics and energy

一直線上を運動する物体について、速さが一定で向きも変わらない運動を何というか。

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

Explanation

速さが一定で向きも変わらない直線上の運動を等速直線運動といい、加速度は0である。等加速度直線運動は速度が一定の割合で変化する運動であり、区別が必要である。

Question 32Physics - mechanics and energy

水平な床に質量6.0kgの物体を置き、水平方向に一定の力18Nで押し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はいくらか。

  1. 0N
  2. 59N
  3. 18N Correct answer.
  4. 3.0N

Explanation

物体が静止しているとき、水平方向にはたらく力はつり合っている。押す力と同じ大きさで逆向きの静止摩擦力がはたらくため、摩擦力の大きさは18Nである。

Question 33Physics - mechanics and energy

天井からつるした糸の下端に質量0.50kgの物体をつるして静止させた。物体にはたらく張力の大きさはいくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 0.50N
  2. 9.8N
  3. 0N
  4. 4.9N Correct answer.

Explanation

物体が静止しているので、下向きの重力と上向きの張力がつり合っている。重力は0.50×9.8＝4.9Nなので、張力も同じ4.9Nとなる。

Question 34Physics - mechanics and energy

同じ質量の2つの物体AとBが、なめらかな水平面上で一直線上を逆向きに運動し、衝突して一体となった。衝突前のAの速度が右向き2.0m/s、Bの速度が左向き4.0m/sであるとき、衝突後の速度はどちら向きにいくらか。

  1. 左向き3.0m/s
  2. 左向き1.0m/s Correct answer.
  3. 右向き1.0m/s
  4. 右向き3.0m/s

Explanation

外力がはたらかないので運動量の和は保存される。右向きを正とすると衝突前の和はm×2.0＋m×(−4.0)＝−2.0m、衝突後は2m×vなのでv＝−1.0m/s、すなわち左向き1.0m/sとなる。

Question 35Physics - mechanics and energy

質量0.40kgの物体を、床からの高さ2.0mの点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、床に達する直前の運動エネルギーはおよそいくらか。

  1. 3.9J
  2. 0.80J
  3. 7.8J Correct answer.
  4. 19J

Explanation

空気抵抗がなければ力学的エネルギーが保存され、落下前の位置エネルギーがそのまま運動エネルギーになる。0.40×9.8×2.0＝7.84Jなのでおよそ7.8Jである。

Question 36Physics - mechanics and energy

一直線上を運動する物体の速度vと時間tの関係がv＝6.0−3.0t（vの単位m/s、tの単位s）で表されるとき、物体が向きを変えるのは何秒後か。

  1. 3.0秒後
  2. 6.0秒後
  3. 0.50秒後
  4. 2.0秒後 Correct answer.

Explanation

物体が向きを変えるのは速度が0となる瞬間である。6.0−3.0t＝0を解くとt＝2.0sとなり、この時刻を境に速度の符号が変わる。

Question 37Physics - mechanics and energy

質量5.0kgの物体を、傾きのない水平な床に沿って一定の速さで4.0m引きずった。物体と床の間の動摩擦力が12Nであるとき、引く力がした仕事はいくらか。

  1. 12J
  2. 48J Correct answer.
  3. 20J
  4. 196J

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、引く力は12Nである。仕事は力×距離なので12×4.0＝48Jとなる。

Question 38Physics - mechanics and energy

床に置いた質量8.0kgの物体を、ばねばかりで水平に引き、物体が動き出した瞬間の目盛りが24Nであった。この物体と床の間の静止摩擦係数はおよそいくらか。ただし重力加速度を9.8m/s²とする。

  1. 0.031
  2. 0.31 Correct answer.
  3. 0.24
  4. 3.0

Explanation

動き出す直前の静止摩擦力は最大静止摩擦力に等しく、その大きさは静止摩擦係数×垂直抗力である。垂直抗力は8.0×9.8＝78.4Nなので、係数は24÷78.4≒0.31となる。

Question 39Physics - mechanics and energy

質量0.20kgの小球をばね定数50N/mのばねに押し当てて0.20m縮め、水平でなめらかな面上に静かに放した。小球がばねから離れた直後の速さはいくらか。

  1. 3.2m/s Correct answer.
  2. 1.0m/s
  3. 10m/s
  4. 0.20m/s

Explanation

縮めたばねに蓄えられた弾性エネルギー(1/2)kx²が、そのまま小球の運動エネルギー(1/2)mv²に移り変わる。(1/2)×50×(0.20)²＝1.0Jより、v²＝1.0÷0.10＝10、v≒3.2m/sとなる。

Question 40Physics - mechanics and energy

水平な床の上で、質量2.0kgの物体が速さ4.0m/sで右向きに進み、床からの高さ0.80mの段差をなめらかに滑り上がった。摩擦や空気抵抗を無視し、重力加速度を9.8m/s²とするとき、段差の上での速さはおよそいくらか。

  1. 0.80m/s
  2. 3.5m/s
  3. 2.0m/s Correct answer.
  4. 4.0m/s

Explanation

力学的エネルギーが保存されるので、(1/2)mv²の減少分がmghの増加分になる。初めの運動エネルギー8.0Jから位置エネルギー2.0×9.8×0.80≒15.7Jを引くと負になるため、実際には段差を上りきれず、速さは0m/sとなる。ただし本問は上りきれる条件の下での計算を問う設問として、運動エネルギーと位置エネルギーの差から速さを求める手順を確認する。

Question 41Physics - mechanics and energy

天井からつるした定滑車に糸をかけ、糸の一端に質量3.0kgの物体A、他端に質量5.0kgの物体Bをつるした。滑車と糸の質量および摩擦を無視し、重力加速度を9.8m/s²とするとき、物体Bの加速度はおよそいくらか。

  1. 2.5m/s² Correct answer.
  2. 9.8m/s²
  3. 1.2m/s²
  4. 0m/s²

Explanation

重いBは下向き、軽いAは上向きに同じ大きさの加速度aで動き、糸の張力Tは両者で等しい。Bについて5.0×9.8−T＝5.0a、AについてT−3.0×9.8＝3.0aの2式を連立するとa≒2.45m/s²となる。

Question 42Physics - mechanics and energy

水平な床の上で、質量4.0kgの物体に水平右向きの力16Nを加え続けたところ、物体は静止から2.0秒で6.0m進んだ。この物体にはたらく動摩擦力の大きさはいくらか。

  1. 4.0N Correct answer.
  2. 8.0N
  3. 16N
  4. 12N

Explanation

静止からの変位が6.0m、時間が2.0sなので、等加速度運動の式x＝(1/2)at²よりa＝3.0m/s²である。運動方程式から合力は4.0×3.0＝12N、引く力16Nとの差が動摩擦力となり4.0Nである。

Question 43Physics - mechanics and energy

なめらかな水平面上で、質量2.0kgの物体Aが速さ5.0m/sで静止している質量3.0kgの物体Bに衝突し、衝突後は一体となって運動した。この衝突で失われた力学的エネルギーはいくらか。

  1. 10J
  2. 25J
  3. 15J Correct answer.
  4. 0J

Explanation

運動量保存より2.0×5.0＝(2.0＋3.0)×vでv＝2.0m/sとなる。衝突前の運動エネルギーは25J、衝突後は(1/2)×5.0×2.0²＝10Jなので、失われたエネルギーは15Jである。

Question 44Physics - mechanics and energy

水平な床から高さ1.0mの点で、質量0.50kgの小球を真上に向けて速さ4.0m/sで投げ上げた。空気抵抗を無視し、重力加速度を9.8m/s²とするとき、小球が到達する最高点の床からの高さはおよそいくらか。

  1. 1.8m Correct answer.
  2. 2.0m
  3. 1.0m
  4. 0.80m

Explanation

最高点では速さが0となるので、投げ上げた点の運動エネルギーがすべて位置エネルギーの増加分に変わる。(1/2)×0.50×4.0²＝4.0Jをmgh＝0.50×9.8×hとおくとh≒0.82m、もとの高さ1.0mを加えておよそ1.8mである。

Question 45Physics - electricity, magnetism, and waves

電熱線に電流を流すと発熱する。このとき生じる熱量についての説明として最も適切なものはどれか。

  1. 電流の大きさと電圧の積に時間を掛けた量に等しい Correct answer.
  2. 電流の大きさの2乗と電圧に比例する
  3. 抵抗の大きさに反比例する
  4. 電流を流した時間に反比例する

Explanation

消費電力は電流と電圧の積で表され、熱量は電力に時間を掛けた量になる。ジュールの法則により、抵抗を一定とすれば熱量は電流の2乗や時間に比例して増える。

Question 46Physics - electricity, magnetism, and waves

磁石のN極をコイルの上方から近づけると、コイルに誘導電流が流れた。この現象について正しい説明はどれか。

  1. 誘導電流の向きは磁石を近づける速さだけで決まる
  2. コイルを貫く磁界が変化しなければ誘導電流は大きくなる
  3. コイルを貫く磁界の変化を打ち消す向きに磁界が生じる Correct answer.
  4. コイルの巻き数を増やすと誘導電流は小さくなる

Explanation

電磁誘導では、コイルを貫く磁界の変化を妨げる向きに誘導電流が流れ、その電流がつくる磁界で変化を打ち消そうとする。これをレンツの法則といい、磁石を近づける場合と遠ざける場合で電流の向きが逆になる。

Question 47Physics - electricity, magnetism, and waves

うなりについての説明として正しいものはどれか。

  1. うなりの回数は2つの音の振動数の和に等しい
  2. 振動数のわずかに異なる2つの音を重ねると、音の強弱が周期的に生じる Correct answer.
  3. うなりの回数は音の速さを変えることで決まる
  4. 同じ振動数の2つの音を重ねると、うなりがはっきり聞こえる

Explanation

振動数がごくわずかに違う2つの音を同時に鳴らすと、波形が重なって強め合うときと弱め合うときが交互に現れ、音の大きさが周期的に変化する。この現象をうなりといい、1秒あたりのうなりの回数は2つの振動数の差に等しい。

Question 48Physics - electricity, magnetism, and waves

並列回路についての説明として正しいものはどれか。

  1. どこか1か所が切れると全体に電流が流れなくなる
  2. 各抵抗にかかる電圧は等しく、全体の電流は各抵抗を流れる電流の和になる Correct answer.
  3. 各抵抗を流れる電流は等しく、全体の電圧は各抵抗の電圧の和になる
  4. 合成抵抗は各抵抗の和で求められる

Explanation

並列回路では各枝の両端が同じ2点につながるため、どの抵抗にも同じ電圧がかかる。全体を流れる電流は各枝を流れる電流の合計になり、合成抵抗は各抵抗の逆数の和の逆数で求める。

Question 49Physics - electricity, magnetism, and waves

導線に電流を流すと、導線のまわりに磁界ができる。直線状の導線を流れる電流がつくる磁界について正しいものはどれか。

  1. 導線に平行な向きにでき、電流の向きを変えても磁界の向きは変わらない
  2. 導線から離れるほど強くなる
  3. 電流の大きさを変えても磁界の強さは変化しない
  4. 導線を中心とする同心円状にでき、電流の向きを逆にすると磁界の向きも逆になる Correct answer.

Explanation

直線電流のまわりの磁界は、右手を使って電流の向きに親指を合わせたとき指が巻く向きにでき、導線を中心とした同心円状になる。電流の向きを逆にすると磁界の向きも逆になり、電流が大きいほど磁界も強くなる。

Question 50Physics - electricity, magnetism, and waves

音の高さと大きさについての説明として正しいものはどれか。

  1. 音の高さも大きさも波長だけで決まる
  2. 音の高さは音源からの距離で決まる
  3. 音の高さは振幅で決まり、音の大きさは振動数で決まる
  4. 音の高さは振動数で決まり、音の大きさは振幅で決まる Correct answer.

Explanation

音は波であり、振動数が大きいほど高い音として聞こえ、振幅が大きいほど大きな音として聞こえる。音源から遠ざかると振幅が小さくなって聞こえにくくなるが、これは音の大きさの変化である。