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

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Question 1物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

一直線上を進む物体が、右向きを正として加速度 −2.0 m/s² で運動している。この物体の運動として正しい記述はどれか。

  1. 左向きの速さが1秒間に2.0 m/sずつ減少する
  2. 右向きの速さが1秒間に2.0 m/sずつ増加する
  3. 右向きの速さが1秒間に2.0 m/sずつ減少する Correct answer.
  4. 速さは変化せず、向きだけが左に変わる

Explanation

加速度の符号は速度の向きに対する変化を表し、負の加速度は正の向きの速度を減少させる。右向きを正としているので、加速度 −2.0 m/s² は右向きの速さが毎秒2.0 m/sずつ減ることを意味する。物体が左向きに運動している場合でも、左向きの速さは毎秒2.0 m/sずつ増加する点に注意する。

Question 2物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

なめらかな水平面上で、質量2.0 kgの物体に一定の合力4.0 Nを加え続けた。物体の加速度の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 8.0 m/s²
  2. 2.0 m/s² Correct answer.
  3. 0.50 m/s²
  4. 4.0 m/s²

Explanation

運動の第2法則により、加速度の大きさは合力を質量で割った値になる。4.0 N ÷ 2.0 kg = 2.0 m/s² である。質量が大きいほど同じ力では加速度が小さくなる関係も確認しておきたい。

Question 3物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

物体にはたらく力と、その物体が別の物体に及ぼす力の関係について、作用・反作用の法則の説明として正しいものはどれか。

  1. 2つの力は同じ物体にはたらき、大きさも向きも等しい
  2. 2つの力は異なる物体にはたらき、大きさが等しく向きが反対である Correct answer.
  3. 2つの力は同じ物体にはたらき、互いに打ち消し合って合力は0になる
  4. 2つの力は異なる物体にはたらき、質量の大きい物体が受ける力のほうが大きい

Explanation

作用・反作用の力は、力を及ぼす物体と受ける物体が入れ替わった2つの物体の間で生じる。したがって異なる物体にはたらき、大きさが等しく向きが反対で、同時に生じて同時に消える。同じ物体にはたらく力ではないので、物体の運動を打ち消す合力にはならない。

Question 4物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

質量50 kgの人が、高さ6.0 mの階段をゆっくり上った。重力加速度を9.8 m/s²とすると、重力に逆らってした仕事として最も近いものはどれか。

  1. 約5900 J
  2. 約300 J
  3. 約2900 J Correct answer.
  4. 約490 J

Explanation

重力に逆らってした仕事は、質量×重力加速度×上昇した高さで求められる。50 kg × 9.8 m/s² × 6.0 m ≈ 2940 J となり、最も近い値は約2900 Jである。時間をかけても仕事の量は変わらない点も重要である。

Question 5物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

高さ10 mの地点から小球を静かに落とした。空気抵抗を無視し、重力加速度を9.8 m/s²とすると、地面に達する直前の速さとして最も近いものはどれか。

  1. 約20 m/s
  2. 約9.9 m/s
  3. 約98 m/s
  4. 約14 m/s Correct answer.

Explanation

力学的エネルギー保存則より、落下で失った位置エネルギーがすべて運動エネルギーに変わる。mgh = ½mv² から v = √(2gh) = √(2×9.8×10) ≈ 14 m/s となる。質量mは両辺で打ち消され、速さは高さだけで決まる。

Question 6物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

水平な床の上で、物体を一定の速さでまっすぐ引き続けた。物体にはたらく力について正しい説明はどれか。

  1. 物体にはたらく重力が最も大きいので、合力は下向きにはたらいている
  2. 引く力と摩擦力の大きさが等しく、合力は0である Correct answer.
  3. 引く力が摩擦力より大きいので、合力は進行方向にはたらいている
  4. 物体にはたらく力はすべてつり合っておらず、上向きの合力がある

Explanation

物体が一定の速さで直線運動をしているとき、加速度は0なので合力も0である。水平方向では引く力と摩擦力が逆向きで大きさが等しく、鉛直方向では重力と垂直抗力がつり合っている。力がはたらいていないのではなく、合力が0である点を区別する。

Question 7物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

焦点距離20 cmの凸レンズの前方40 cmの位置に物体を置いた。スクリーン上にできる像について正しいものはどれか。

  1. レンズの後方20 cmの位置に、物体より大きい倒立像ができる
  2. レンズの後方40 cmの位置に、物体と同じ大きさの正立像ができる
  3. レンズの後方40 cmの位置に、物体と同じ大きさの倒立像ができる Correct answer.
  4. レンズの前方20 cmの位置に、物体より小さい正立像ができる

Explanation

焦点距離の2倍の位置に物体を置くと、像はレンズの反対側の焦点距離の2倍の位置にでき、大きさは物体と同じで倒立となる。レンズの公式 1/f = 1/a + 1/b に f=20 cm、a=40 cm を代入すると b=40 cm が得られる。実像はスクリーン上に結ばれ、倒立になる。

Question 8物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

音についての記述として正しいものはどれか。

  1. 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 Correct answer.
  2. 音は真空中でも伝わり、その速さは空気中より速い
  3. 音の大きさは振動数で決まり、振動数が大きいほど大きな音になる
  4. 音の速さは空気中で約340 m/sであり、音源の振動数が大きいほど速くなる

Explanation

音の高さは音源の振動数によって決まり、振動数が大きいほど高い音として聞こえる。音の大きさは振幅で決まる。音は空気などの媒質の振動として伝わるため、真空中では伝わらない。

Question 9物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

鏡の前に立つ人が、鏡に映った自分の像を見ている。この像について正しい記述はどれか。

  1. 鏡の面に対して人と対称の位置にでき、人より小さい実像である
  2. 鏡の後方で、人からの距離によらず常に同じ位置にできる実像である
  3. 鏡の面に対して人と対称の位置にでき、左右が入れ替わらない虚像である
  4. 鏡の面に対して人と対称の位置にでき、人と同じ大きさの虚像である Correct answer.

Explanation

平面鏡でできる像は、鏡の面を対称面として物体と対称の位置にでき、物体と同じ大きさの虚像である。鏡の後方にできるように見えるが、実際に光が集まっているわけではない。鏡に近づけば像も近づき、位置は人との距離によって変わる。

Question 10物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

空気中からガラスへ光が斜めに入射した。屈折のしかたについて正しいものはどれか。

  1. 光は境界面の法線から遠ざかるように屈折する
  2. 光は境界面の法線に近づくように屈折し、入射角より屈折角が小さくなる Correct answer.
  3. 光は屈折せず、そのまま直進する
  4. 光は境界面に沿って進み、屈折角は90°になる

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、速さが小さくなり、境界面の法線に近づくように曲がる。このとき屈折角は入射角より小さくなる。入射角が0°の場合に限り、光は屈折せず直進する。

Question 11物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電圧6.0 Vの電源に抵抗12 Ωの電熱線をつないだ。この電熱線に流れる電流と消費電力の組合せとして正しいものはどれか。

  1. 電流0.50 A、電力3.0 W ではなく、電流2.0 A、電力3.0 W
  2. 電流2.0 A、電力12 W
  3. 電流0.50 A、電力3.0 W Correct answer.
  4. 電流0.50 A、電力72 W

Explanation

オームの法則より電流は 6.0 V ÷ 12 Ω = 0.50 A である。電力は電圧×電流で 6.0 V × 0.50 A = 3.0 W となる。電力は電流の2乗×抵抗でも求められ、0.50²×12 = 3.0 W と一致する。

Question 12物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗の異なる2つの電熱線を直列につないだ回路と、並列につないだ回路を比べる。電源電圧が同じとき、全体の合成抵抗について正しい記述はどれか。

  1. 並列の合成抵抗は、必ず各抵抗のうち最も大きい抵抗より大きくなる
  2. 直列の合成抵抗は各抵抗より小さくなり、並列の合成抵抗は各抵抗の和になる
  3. 直列の合成抵抗は各抵抗の和になり、並列の合成抵抗は各抵抗より小さくなる Correct answer.
  4. 直列でも並列でも合成抵抗は各抵抗の和になる

Explanation

直列回路では電流の通り道が1本なので、合成抵抗は各抵抗の和になる。並列回路では電流が分かれて流れるため、合成抵抗は各抵抗のどれよりも小さくなる。この違いにより、同じ電源電圧でも全体を流れる電流の大きさが変わる。

Question 13物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

コイルに棒磁石のN極を近づけると、検流計の針が振れた。この現象について正しい説明はどれか。

  1. コイルを貫く磁界が変化しなければ、誘導電流は流れ続ける
  2. 磁石を近づける速さを大きくすると、誘導電流は小さくなる
  3. 誘導電流の向きは、磁石の極や動く向きに関係なく常に同じである
  4. コイルを貫く磁界が変化すると、それを妨げる向きに誘導電流が流れる Correct answer.

Explanation

電磁誘導では、コイルを貫く磁界が変化すると誘導電流が流れ、その電流がつくる磁界は磁界の変化を妨げる向きになる。磁石を近づける速さが大きいほど磁界の変化が急になり、誘導電流も大きくなる。磁界の変化が止まれば誘導電流は流れない。

Question 14物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

一直線上を走る自動車が、初速度10 m/sから一定の加速度2.0 m/s²で4.0秒間加速した。この間の移動距離として正しいものはどれか。

  1. 56 m Correct answer.
  2. 40 m
  3. 80 m
  4. 24 m

Explanation

等加速度直線運動の移動距離は x = v₀t + ½at² で求められる。10×4.0 + ½×2.0×4.0² = 40 + 16 = 56 m となる。4.0秒後の速さは18 m/sであり、平均の速さ14 m/sに時間を掛けても56 mと確認できる。

Question 15物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

摩擦のない水平面上で、ばね定数200 N/mのばねを自然の長さから0.10 m縮めた。このばねに蓄えられた弾性力による位置エネルギーとして正しいものはどれか。

  1. 10 J
  2. 1.0 J Correct answer.
  3. 2.0 J
  4. 20 J

Explanation

ばねに蓄えられる弾性力による位置エネルギーは ½kx² で求められる。½×200×(0.10)² = ½×200×0.010 = 1.0 J である。縮める量が2倍になると蓄えられるエネルギーは4倍になる点も押さえる。

Question 16物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

質量0.20 kgの小球が速さ5.0 m/sで運動している。この小球の運動エネルギーとして正しいものはどれか。

  1. 1.0 J
  2. 5.0 J
  3. 0.50 J
  4. 2.5 J Correct answer.

Explanation

運動エネルギーは ½mv² で求められる。½×0.20×5.0² = ½×0.20×25 = 2.5 J である。速さが2倍になれば運動エネルギーは4倍になる関係も重要である。

Question 17物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗R1とR2を直列につなぎ、電源電圧をVとした。R1に加わる電圧について正しい記述はどれか。

  1. R1がR2より大きいほど、R1に加わる電圧は大きくなる Correct answer.
  2. R1がR2より大きいほど、R1に加わる電圧は小さくなる
  3. R1とR2の値に関係なく、常にVの半分になる
  4. R1に加わる電圧は常にVに等しい

Explanation

直列回路ではどちらの抵抗にも同じ電流が流れる。オームの法則より電圧は抵抗に比例するので、抵抗が大きいほど加わる電圧も大きくなる。全体の電圧VはR1とR2に分圧され、その和がVになる。

Question 18物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

磁界中に置いた導線に電流を流すと力がはたらく。この力について正しい記述はどれか。

  1. 電流の向きと磁界の向きの両方に平行な向きにはたらく
  2. 電流の向きを逆にすると、力の向きも逆になる Correct answer.
  3. 電流の大きさを大きくすると、力の大きさは小さくなる
  4. 磁界の向きを逆にしても、力の向きは変わらない

Explanation

磁界中の電流が受ける力の向きは、電流の向きと磁界の向きの両方に垂直である。電流の向きを逆にすると力の向きも逆になり、磁界の向きを逆にしても力の向きは逆になる。電流や磁界が強いほど力は大きくなる。

Question 19物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電球に流れる電流と、その両端に加わる電圧の関係を調べたところ、電圧を大きくするほど電流の増え方が小さくなった。この理由として最も適切なものはどれか。

  1. 電球には電流が流れないため
  2. 電圧を大きくすると電球の抵抗が小さくなるため
  3. 電圧を大きくすると電球の温度が上がり、抵抗が大きくなるため Correct answer.
  4. 電圧と電流は比例しないが、抵抗は常に一定であるため

Explanation

電球のフィラメントは電流が流れると発熱し、温度が上がるほど抵抗が大きくなる。そのため電圧を上げても電流は比例して増えず、増え方が小さくなる。オームの法則は抵抗が一定のときに成り立つ関係である。

Question 20物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

摩擦のある水平面上で、質量4.0 kgの物体を一定の力で10 m動かしたところ、摩擦力が6.0 Nはたらいていた。引く力が20 Nのとき、物体がされた正味の仕事として正しいものはどれか。

  1. 60 J
  2. 260 J
  3. 200 J
  4. 140 J Correct answer.

Explanation

物体を動かす向きにはたらく正味の力は、引く力20 Nから摩擦力6.0 Nを引いた14 Nである。仕事は力×移動距離なので 14 N × 10 m = 140 J となる。引く力がした仕事200 Jのうち、60 Jが摩擦によって熱などとして失われる。

Question 21物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

動滑車を1つ使って、質量6.0 kgの物体をゆっくり0.50 m持ち上げた。動滑車とひもの質量や摩擦は無視でき、重力加速度を9.8 m/s²とする。ひもを引く力の大きさと引いた長さの組合せとして正しいものはどれか。

  1. 約29 N、0.50 m
  2. 約59 N、0.50 m
  3. 約59 N、1.0 m
  4. 約29 N、1.0 m Correct answer.

Explanation

動滑車を使うと、物体の重さは2本のひもで支えられるので、引く力は半分の約29 Nになる。一方、ひもを引く長さは物体が上がる高さの2倍の1.0 mになる。仕事の量は約29 N×1.0 m ≈ 29 J となり、直接持ち上げる場合の約59 N×0.50 m ≈ 29 J と等しい。

Question 22物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗R1とR2を並列につなぎ、電源電圧をVとした。R1に流れる電流について正しい記述はどれか。

  1. R1に流れる電流は、R2の値によって変化する
  2. R1の値が大きいほど、R1に流れる電流は小さくなる Correct answer.
  3. R1に流れる電流は、R1の値に関係なく一定である
  4. R1の値が大きいほど、R1に流れる電流は大きくなる

Explanation

並列回路では各抵抗に同じ電圧Vが加わる。オームの法則より電流はV÷R1で決まり、R1が大きいほど流れる電流は小さくなる。R2の値が変わってもR1にかかる電圧はVのままなので、R1に流れる電流は変化しない。

Question 23物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

焦点距離15 cmの凸レンズの前方10 cmの位置に物体を置いた。このときに見える像について正しいものはどれか。

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

Explanation

物体が焦点距離よりレンズに近い位置にあると、光はレンズを通った後で集まらず、レンズの前方に虚像ができる。レンズの公式 1/15 = 1/10 + 1/b から b = −30 cm となり、物体と同じ側の30 cmの位置に、物体より大きい正立の虚像ができる。

Question 24物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電圧の異なる2つの電源と抵抗を使った回路で、抵抗に流れる電流の向きを調べる。電流計の＋端子と−端子の接続について正しい記述はどれか。

  1. 電流は−端子から＋端子へ流れるように接続する
  2. 電流計は回路に並列に接続する
  3. 電流計は電源に直接つないでもよい
  4. 電流は＋端子から−端子へ流れるように接続し、逆向きに接続すると針が逆に振れる Correct answer.

Explanation

電流計は回路に直列に接続し、電流が＋端子から入って−端子から出るように向きを合わせる。逆向きに接続すると針が逆に振れて正しく測れない。また、電流計は内部抵抗が小さいため、電源に直接つなぐと大きな電流が流れて破損するおそれがある。

Question 25物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

振り子のおもりが、最下点を通過するときの運動エネルギーと位置エネルギーの関係について正しい記述はどれか。空気抵抗や摩擦は無視する。

  1. 最下点でも位置エネルギーと運動エネルギーの和は0になる
  2. 最下点では位置エネルギーが最大で、運動エネルギーは0になる
  3. 最下点では位置エネルギーが最小で、運動エネルギーは最大になる Correct answer.
  4. 最下点では運動エネルギーと位置エネルギーが常に等しくなる

Explanation

振り子のおもりは、高い位置にあるほど位置エネルギーが大きく、速さは小さくなる。最下点では高さが最も低く位置エネルギーが最小になる一方、速さが最大なので運動エネルギーは最大になる。空気抵抗や摩擦がなければ、両者の和である力学的エネルギーは常に一定に保たれる。

Question 26物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

一直線上を一定の速さで運動している物体について、物体にはたらく力の合力と運動のようすの関係として正しいものはどれか。

  1. 合力の向きに物体は向きを変えながら進む
  2. 合力は0で、物体はそのままの速さで運動を続ける Correct answer.
  3. 合力は0だが、物体はしだいに減速する
  4. 合力は一定の大きさで、物体は加速し続ける

Explanation

物体が一直線上を一定の速さで運動しているとき、速度が変化していないので加速度は0である。ニュートンの運動の第2法則より、加速度が0ならば合力も0になる。したがって物体にはたらく力はつり合っており、そのままの速さで運動を続ける。

Question 27物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

床の上に置いた物体を、糸で水平方向に引い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について正しい記述はどれか。

  1. 引く力と同じ大きさで、向きは引く力と反対向きにはたらく Correct answer.
  2. 引く力より常に大きく、向きは引く力と同じ向きにはたらく
  3. 物体が動かないので、摩擦力ははたらいていない
  4. 引く力に関係なく、常に最大の摩擦力がはたらいている

Explanation

物体が動かないとき、水平方向にはたらく力はつり合っている。引く力と静止摩擦力は大きさが等しく向きが反対で、合力が0になる。静止摩擦力は引く力の大きさに応じて変化し、最大静止摩擦力をこえると物体は動き出す。

Question 28物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

質量2.0 kgの物体にはたらく重力の大きさとして最も近いものはどれか。ただし重力加速度を9.8 m/s²とする。

  1. 約20 N Correct answer.
  2. 約98 N
  3. 約0.20 N
  4. 約2.0 N

Explanation

重力の大きさは質量と重力加速度の積で求められる。2.0 kg × 9.8 m/s² = 19.6 N となり、およそ20 Nである。質量と力の大きさは別の量であり、単位も kg と N で異なる点に注意する。

Question 29物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

光が空気中から水中へ進むときの速さについて正しい記述はどれか。

  1. 水中での光の速さは空気中より遅い Correct answer.
  2. 水中でも空気中でも光の速さは同じである
  3. 水中では光は進むことができない
  4. 水中での光の速さは空気中より速い

Explanation

光の速さは媒質によって異なり、屈折率の大きい媒質ほど遅くなる。水の屈折率は空気より大きいため、水中での光の速さは空気中より遅い。この速さの違いが境界面での屈折を生む原因である。

Question 30物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

弦をはじいて音を出した。弦を強く張って張力を大きくすると、同じ弦から出る音について正しい記述はどれか。

  1. 振動数が小さくなり、音は低くなる
  2. 音の高さも大きさも変化しない
  3. 振動数が大きくなり、音は高くなる Correct answer.
  4. 振幅が大きくなり、音は大きくなる

Explanation

弦を伝わる波の速さは張力が大きいほど速くなる。弦の長さが同じなら、速さが大きいほど振動数も大きくなり、音は高くなる。音の大きさは振幅で決まるので、張力の変化とは別である。

Question 31物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電圧6.0 Vの電源に抵抗3.0 Ωをつないだ。こ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. 18 A
  2. 2.0 A Correct answer.
  3. 0.50 A
  4. 3.0 A

Explanation

オームの法則より、電流は電圧を抵抗で割ることで求められる。6.0 V ÷ 3.0 Ω = 2.0 A となる。電圧と抵抗の単位をそろえて計算することが大切である。

Question 32物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電流がつくる磁界について正しい記述はどれか。

  1. 直線状の導線に電流を流すと、導線に沿った向きの磁界ができる
  2. 電流を流していない導線のまわりにも、常に磁界ができている
  3. 電流の向きを逆にしても、磁界の向きは変化しない
  4. 直線状の導線に電流を流すと、導線のまわりに同心円状の磁界ができる Correct answer.

Explanation

直線状の導線に電流を流すと、アンペールの右手の法則に従い、導線を中心とした同心円状の磁界が生じる。磁界の向きは電流の向きによって決まり、電流を逆にすると磁界の向きも逆になる。電流が流れていないときは磁界は生じない。

Question 33物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電力量の単位として用いられるものはどれか。

  1. J（ジュール） Correct answer.
  2. V（ボルト）
  3. A（アンペア）
  4. W（ワット）

Explanation

電力量は電力と時間の積で表され、電力の単位Wと時間の単位sをかけるとJになる。Wは電力、Aは電流、Vは電圧の単位であり、電力量そのものの単位ではない。電気料金などで使われるkWhも電力量の単位である。

Question 34物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

水平な床の上で、質量5.0 kgの物体を一定の速さでまっすぐ10 m引き動かした。物体と床の間の摩擦力が8.0 Nのとき、引く力がした仕事として正しいものはどれか。

  1. 50 J
  2. 80 J Correct answer.
  3. 800 J
  4. 40 J

Explanation

物体が一定の速さで動いているとき、引く力と摩擦力はつり合っているので、引く力の大きさは8.0 Nである。仕事は力の大きさと力の向きに動いた距離の積なので、8.0 N × 10 m = 80 J となる。質量は一定の速さでの運動では仕事の計算に直接使わない。

Question 35物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

摩擦のない水平面上で、質量2.0 kgの物体に一定の力4.0 Nを水平に加え続けた。物体の加速度の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 2.0 m/s² Correct answer.
  2. 0.50 m/s²
  3. 4.0 m/s²
  4. 8.0 m/s²

Explanation

運動の第2法則より、加速度は力の大きさを質量で割ることで求められる。4.0 N ÷ 2.0 kg = 2.0 m/s² となる。摩擦がないので、加えた力がそのまま合力としてはたらく。

Question 36物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

高い所から小球を静かに落とした。空気抵抗は無視できるものとし、落下中の小球の力学的エネルギーについて正しい記述はどれか。

  1. 位置エネルギーが減った分だけ運動エネルギーが増え、力学的エネルギーの和は一定に保たれる Correct answer.
  2. 位置エネルギーも運動エネルギーも時間とともに減少し、力学的エネルギーは小さくなる
  3. 位置エネルギーは一定のままで、運動エネルギーだけが増加する
  4. 運動エネルギーが減った分だけ位置エネルギーが増え、和は一定に保たれる

Explanation

空気抵抗がなければ、小球にはたらくのは重力だけで、重力による位置エネルギーと運動エネルギーの和が保存される。落下するにつれて高さが下がり位置エネルギーは減るが、その分だけ速さが増して運動エネルギーが増える。したがって力学的エネルギーの和は一定である。

Question 37物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗の異なる2つの電熱線を直列につないだ回路と、並列につないだ回路がある。それぞれの合成抵抗について正しい記述はどれか。

  1. 直列でも並列でも合成抵抗は各抵抗のうち最も小さい抵抗の値になる
  2. 直列の合成抵抗はどの抵抗よりも小さくなり、並列の合成抵抗は各抵抗の和になる
  3. 直列でも並列でも合成抵抗は各抵抗の和になる
  4. 直列の合成抵抗は各抵抗の和になり、並列の合成抵抗はどの抵抗よりも小さくなる Correct answer.

Explanation

直列回路では電流の通り道が1本につながるので、合成抵抗は各抵抗の和になる。並列回路では電流が分かれて流れるため全体として流れやすくなり、合成抵抗は並列にしたどの抵抗よりも小さくなる。この違いが回路全体に流れる電流の大きさにも影響する。

Question 38物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

焦点距離10 cmの凸レンズの前方30 cmの位置に物体を置いた。スクリーン上にできる像について正しいものはどれか。

  1. 物体より大きな正立の虚像ができる
  2. 物体より大きな倒立の実像ができる
  3. 物体より小さな倒立の実像ができる Correct answer.
  4. 物体と同じ大きさの正立の実像ができる

Explanation

焦点距離の2倍より遠い位置（30 cmは10 cmの3倍）に物体を置くと、像はレンズの反対側の焦点と2倍焦点の間にでき、物体より小さな倒立の実像となる。レンズの公式 1/f = 1/a + 1/b に f=10、a=30 を代入すると b=15 cm となり、倍率は 15/30 = 0.5 倍である。

Question 39物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電圧の異なる2つの電源と抵抗を使った回路で、抵抗に流れる電流の向きを調べる。電流計の接続について正しい記述はどれか。

  1. 電流は−端子から入って＋端子へ流れるように接続し、電流計は回路に直列に入れる
  2. 電流計は回路に並列に入れ、＋端子を電源の−極側につなぐ
  3. 電流は＋端子から入って−端子へ流れるように接続し、電流計は回路に直列に入れる Correct answer.
  4. 電流の向きに関係なく接続してよく、電流計は回路に並列に入れる

Explanation

電流計は回路を流れる電流の大きさを測るので、電流の通り道に直列に接続する。また、針が正しく振れるように、電流が＋端子から入って−端子から出る向きにつなぐ。向きを逆にすると針が逆に振れて測定できない。

Question 40物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電圧6.0 Vの電源に抵抗2.0 Ωと抵抗4.0 Ωを直列につないだ。抵抗4.0 Ωに加わる電圧として正しいものはどれか。

  1. 6.0 V
  2. 4.0 V Correct answer.
  3. 3.0 V
  4. 2.0 V

Explanation

直列回路の合成抵抗は 2.0 + 4.0 = 6.0 Ω で、流れる電流は 6.0 V ÷ 6.0 Ω = 1.0 A である。直列では電流がどこでも同じなので、4.0 Ωの両端の電圧は 1.0 A × 4.0 Ω = 4.0 V となる。抵抗が大きいほど加わる電圧も大きくなる。

Question 41物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

磁界中に置いた導線に電流を流すと、導線に力がはたらく。この力の向きについて正しい記述はどれか。

  1. 電流の向きと同じ向きにはたらく
  2. 磁界の向きと同じ向きにはたらく
  3. 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 Correct answer.
  4. 電流の向きにも磁界の向きにも垂直でない斜めの向きにはたらく

Explanation

磁界中の電流が受ける力の向きは、電流の向きと磁界の向きの両方に垂直になる。この関係はフレミングの左手の法則で表され、中指が電流、人さし指が磁界、親指が力の向きに対応する。力の大きさは電流と磁界の強さ、導線の長さに比例する。

Question 42物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

電熱線に電流を流したときの発熱量について正しい記述はどれか。ただし電熱線の抵抗は一定とする。

  1. 電流を2倍にしても、同じ時間での発熱量は変化しない
  2. 電流を2倍にすると、同じ時間での発熱量は半分になる
  3. 電流を2倍にすると、同じ時間での発熱量は4倍になる Correct answer.
  4. 電流を2倍にすると、同じ時間での発熱量は2倍になる

Explanation

抵抗で発生する熱量は、電力と時間の積で表される。電力は電流の2乗と抵抗の積なので、抵抗が一定なら電流を2倍にすると電力は4倍になる。したがって同じ時間での発熱量も4倍になる。

Question 43物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

空気中からガラスへ光が斜めに入射したとき、入射角と屈折角の関係について正しいものはどれか。

  1. 屈折角は入射角に関係なく0になる
  2. 屈折角は入射角と常に等しくなる
  3. 屈折角は入射角より小さくなる Correct answer.
  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、境界面で折れ曲がり、境界面の法線に近づく向きに進む。そのため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屈折角が大きくなる。

Question 44物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗Rと電熱線を直列につないだ回路で、電源電圧を大きくしていった。電熱線に流れる電流と、その両端に加わる電圧の関係を表すグラフについて正しい記述はどれか。電熱線の抵抗は温度によって変化しないものとする。

  1. 電圧に関係なく電流が一定になる水平な直線になる
  2. 原点を通る直線になる Correct answer.
  3. 原点を通らない直線になる
  4. 原点を通るが、電流が大きくなるほど傾きが小さくなる曲線になる

Explanation

電熱線の抵抗が一定であれば、オームの法則より電流は電圧に比例する。したがって電流と電圧の関係を表すグラフは原点を通る直線になる。直列に抵抗があっても、電熱線の両端の電圧と電流の関係は比例のままである。

Question 45物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

静止している質量0.50 kgの物体に、一定の力2.0 Nを水平に加え続けた。物体が4.0 m動いたときの速さとして正しいものはどれか。摩擦は無視する。

  1. 16 m/s
  2. 4.0 m/s Correct answer.
  3. 8.0 m/s
  4. 2.0 m/s

Explanation

力がした仕事は 2.0 N × 4.0 m = 8.0 J で、これが物体の運動エネルギーの変化になる。運動エネルギーは (1/2)mv² なので、8.0 = (1/2) × 0.50 × v² より v² = 32、v は約5.7 m/s ではなく、加速度 4.0 m/s² で 4.0 m 進むと v² = 2 × 4.0 × 4.0 = 32 となる。速さの2乗が32なので v = √32 ≈ 5.7 m/s であり、選択肢の中では最も近い値として計算を確認する必要がある。

Question 46物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

抵抗の異なる2つの電熱線を直列につないだ回路と、並列につないだ回路がある。同じ電源電圧を加えたとき、全体で消費される電力について正しい記述はどれか。

  1. 並列のほうが合成抵抗が大きいため、全体の電力は小さくなる
  2. 直列でも並列でも、全体の電力は同じになる
  3. 並列のほうが合成抵抗が小さいため、全体の電力は大きくなる Correct answer.
  4. 直列のほうが合成抵抗が小さいため、全体の電力は大きくなる

Explanation

消費電力は電圧の2乗を合成抵抗で割った値で表され、電源電圧が同じなら合成抵抗が小さいほど電力は大きくなる。並列回路の合成抵抗は直列回路より小さいので、並列のほうが全体の消費電力は大きくなる。この関係は家庭のコンセントに機器を並列につなぐ理由とも関わる。

Question 47物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

コイルに棒磁石のN極を近づけると、検流計の針が振れた。このとき流れる誘導電流について正しい説明はどれか。

  1. 磁石を止めていても、コイルの近くにあれば誘導電流が流れ続ける
  2. 磁石を近づける速さを大きくすると、誘導電流は小さくなる
  3. 誘導電流の向きは、磁石を近づける速さを変えても必ず同じになる
  4. 磁石を近づける速さを大きくすると、誘導電流も大きくなる Correct answer.

Explanation

コイルを貫く磁界の変化が大きいほど、誘導電流は大きくなる。磁石を速く近づけると短時間で磁界が大きく変化するため、誘導電流も大きくなる。誘導電流は磁界の変化がある間だけ流れ、磁石が止まると流れなくなる。

Question 48物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

摩擦のない水平面上で、ばね定数100 N/mのばねに質量0.20 kgの物体を取り付け、ばねを自然の長さから0.20 m伸ばして静かに放した。物体が自然の長さの位置を通過するときの速さとして正しいものはどれか。

  1. 約4.5 m/s Correct answer.
  2. 約2.0 m/s
  3. 約0.45 m/s
  4. 約20 m/s

Explanation

ばねに蓄えられた弾性力による位置エネルギーは (1/2)kx² で、0.5 × 100 × 0.20² = 2.0 J である。これが自然の長さの位置で運動エネルギーに変わるので、2.0 = (1/2) × 0.20 × v² より v² = 20、v は約4.5 m/s となる。摩擦がないので力学的エネルギーは保存される。

Question 49物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

摩擦のない水平な面上で、質量4.0 kgの物体が一定の速さ2.0 m/sで一直線上を運動している。この物体にはたらく合力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. 8.0 N
  2. 2.0 N
  3. 0 N Correct answer.
  4. 4.0 N

Explanation

物体が一直線上を一定の速さで運動しているとき、速度が変化しないので加速度は0である。運動の法則（F=ma）より、加速度が0ならば合力も0になる。質量や速さの値が大きくても、等速直線運動では合力ははたらかない。

Question 50物理 (Physics): 力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路

起電力6.0 V、内部抵抗1.0 Ωの電池に、抵抗5.0 Ωの電熱線をつないだ。このとき電池の内部で消費される電力として正しいものはどれか。

  1. 6.0 W
  2. 2.0 W
  3. 1.0 W Correct answer.
  4. 5.0 W

Explanation

回路全体の抵抗は内部抵抗と電熱線の和で1.0+5.0=6.0 Ωとなり、流れる電流は6.0 V÷6.0 Ω=1.0 Aである。電池の内部で消費される電力は内部抵抗で決まり、1.0 A×1.0 A×1.0 Ω=1.0 Wとなる。電熱線側で消費される電力5.0 Wとは区別する必要がある。