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Shiga Public High School Entrance Examination - Science study materials
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Shiga 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 1Physics (energy, motion, electricity, waves)

物体が一直線上を運動し、1200 m の距離を 150 s で進んだ。この物体の平均の速さは何 m/s か。

  1. 12 m/s
  2. 80 m/s
  3. 0.13 m/s
  4. 8.0 m/s Correct answer.

Explanation

平均の速さは、移動した距離をかかった時間で割ることで求められる。この問題では 1200 m ÷ 150 s = 8.0 m/s となる。距離と時間の単位をそろえ、割り算の向きを間違えないことが大切である。

Question 2Physics (energy, motion, electricity, waves)

20 Ω の抵抗に 0.30 A の電流が流れている。この抵抗にかかる電圧は何 V か。

  1. 0.015 V
  2. 6.0 V Correct answer.
  3. 20.3 V
  4. 67 V

Explanation

オームの法則により、電圧 V は抵抗 R と電流 I の積で求められる。20 Ω × 0.30 A = 6.0 V である。電流の単位を A にそろえてから掛けることが重要となる。

Question 3Physics (energy, motion, electricity, waves)

振動数が 50 Hz、波長が 4.0 m の波がある。この波の速さは何 m/s か。

  1. 12.5 m/s
  2. 54 m/s
  3. 200 m/s Correct answer.
  4. 0.080 m/s

Explanation

波の速さは振動数と波長の積で求められる。50 Hz × 4.0 m = 200 m/s である。振動数 50 Hz は 1 秒間に 50 回振動することを意味し、1 回の振動で波は波長だけ進む。

Question 4Physics (energy, motion, electricity, waves)

空気抵抗を無視できるとき、高さ 5.0 m の地点から小球を静かに落とした。地面に達する直前の速さはおよそ何 m/s か。ただし重力加速度を 9.8 m/s² とする。

  1. 25 m/s
  2. 9.9 m/s Correct answer.
  3. 14 m/s
  4. 49 m/s

Explanation

空気抵抗が無視できるとき、位置エネルギーの減少分がそのまま運動エネルギーに変わる。mgh = ½mv² より v = √(2gh) = √(2 × 9.8 × 5.0) ≒ 9.9 m/s となる。質量 m が打ち消され、速さは高さだけで決まる点がポイントである。

Question 5Physics (energy, motion, electricity, waves)

6 Ω の抵抗と 3 Ω の抵抗を並列に接続したとき、合成抵抗は何 Ω か。

  1. 4.5 Ω
  2. 2.0 Ω Correct answer.
  3. 18 Ω
  4. 9.0 Ω

Explanation

並列接続では各抵抗に同じ電圧がかかり、合成抵抗 R は 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2 より R = 2.0 Ω となる。並列の合成抵抗は、使われているどの抵抗よりも小さくなる。

Question 6Physics (energy, motion, electricity, waves)

100 V の電源に接続して 500 W の電力を消費する電熱器を、10 分間使用した。発生する熱量は何 J か。

  1. 3.0×10⁵ J Correct answer.
  2. 5.0×10⁵ J
  3. 5.0×10³ J
  4. 6.0×10⁴ J

Explanation

発熱量は電力量に等しく、電力 P と時間 t の積で求められる。10 分は 600 s なので、500 W × 600 s = 3.0×10⁵ J となる。時間を分のまま使わず秒に直すことが重要である。

Question 7Physics (energy, motion, electricity, waves)

静止していた台車が、一直線上を一定の加速度で運動し、2.0 s 後に 6.0 m/s の速さになった。この台車の加速度は何 m/s² か。

  1. 8.0 m/s²
  2. 12 m/s²
  3. 3.0 m/s² Correct answer.
  4. 0.33 m/s²

Explanation

加速度は、速さの変化をそれにかかった時間で割ることで求められる。静止からの運動なので初速度は 0 であり、(6.0 − 0) ÷ 2.0 = 3.0 m/s² となる。1 秒あたりどれだけ速さが増すかを表す量である。

Question 8Physics (energy, motion, electricity, waves)

音を出してから 4.0 s 後に、680 m 離れた壁で反射した音が聞こえた。この音の速さは何 m/s か。

  1. 170 m/s
  2. 1360 m/s
  3. 680 m/s
  4. 340 m/s Correct answer.

Explanation

音は壁までと壁から自分のところまで、同じ距離を往復する。4.0 s の間に 680 m × 2 = 1360 m 進んだので、1360 m ÷ 4.0 s = 340 m/s となる。片道の距離だけで割らないことが大切である。

Question 9Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量 2.0 kg の物体を高さ 1.8 m のなめらかな斜面の上端から静かに離すと、物体は斜面を滑り降り、水平な粗い面の上を 3.0 m 滑って止まった。水平面で物体にはたらく摩擦力の大きさはおよそ何 N か。ただし重力加速度を 9.8 m/s² とする。

  1. 35 N
  2. 12 N Correct answer.
  3. 18 N
  4. 3.5 N

Explanation

なめらかな斜面では力学的エネルギーが保存され、物体が持つエネルギーは 2.0 × 9.8 × 1.8 ≒ 35.3 J である。水平面では摩擦力がした仕事がこのエネルギーをすべて消費するので、35.3 J ÷ 3.0 m ≒ 12 N となる。摩擦の仕事は摩擦力と移動距離の積である。

Question 10Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値が同じ電熱線を 2 本使う。2 本を直列に接続したときと、2 本を並列に接続したときで、同じ電源電圧で同じ時間に発生する熱量の比として正しいものはどれか。

  1. 1 : 2
  2. 2 : 1
  3. 1 : 4 Correct answer.
  4. 4 : 1

Explanation

同じ電熱線を 2 本直列にすると合成抵抗は 2R、並列にすると R/2 になる。電力は V²/R に比例するので、直列では V²/(2R)、並列では 2V²/R となり、電力の比は 1 : 4 である。同じ時間なら発熱量の比もそのまま 1 : 4 になる。

Question 11Physics (energy, motion, electricity, waves)

物体が一直線上を一定の速さ 4.0 m/s で 12 s 間進んだ。この物体が進んだ距離は何 m か。

  1. 3.0 m
  2. 192 m
  3. 48 m Correct answer.
  4. 0.33 m

Explanation

一定の速さで進むとき、進んだ距離は「速さ×時間」で求められる。4.0 m/s × 12 s = 48 m である。速さと時間の単位がそろっているので、そのまま計算してよい。

Question 12Physics (energy, motion, electricity, waves)

電圧 100 V の電源に電球を接続したところ、電球の消費電力は 40 W であった。この電球に流れる電流は何 A か。

  1. 2.5 A
  2. 0.40 A Correct answer.
  3. 4.0 A
  4. 0.25 A

Explanation

消費電力 P = 電圧 V × 電流 I の関係がある。I = P/V = 40/100 = 0.40 A となる。電圧と電力の単位をそろえて計算する。

Question 13Physics (energy, motion, electricity, waves)

振動数が 5.0 Hz の波がある。この波の周期は何 s か。

  1. 0.50 s
  2. 0.20 s Correct answer.
  3. 5.0 s
  4. 20 s

Explanation

周期 T は振動数の逆数で、T = 1/f である。f = 5.0 Hz なので T = 1/5.0 = 0.20 s となる。振動数が大きいほど周期は短くなる。

Question 14Physics (energy, motion, electricity, waves)

静止していた台車が、一直線上を一定の加速度 2.0 m/s² で 3.0 s 間運動した。この間に台車が進んだ距離は何 m か。

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

Explanation

初速度 0、加速度 a、時間 t のとき、距離 s = (1/2)at² である。s = (1/2)×2.0×3.0² = 9.0 m となる。加速度の式 v=at で速さを出してから平均の速さで考えるとよい。

Question 15Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 10 Ω の電熱線に 2.0 A の電流を 30 s 間流した。この電熱線で発生する熱量は何 J か。

  1. 2400 J
  2. 600 J
  3. 60 J
  4. 1200 J Correct answer.

Explanation

電流による発熱量は Q = I²Rt で求められる。Q = (2.0)²×10×30 = 4.0×10×30 = 1200 J である。電流を二乗する点に注意する。

Question 16Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量 0.50 kg の物体を高さ 2.0 m の地点から静かに落下させた。空気抵抗が無視できるとき、地面に達する直前の運動エネルギーは何 J か。ただし重力加速度を 9.8 m/s² とする。

  1. 0.98 J
  2. 4.9 J
  3. 9.8 J Correct answer.
  4. 19.6 J

Explanation

落下中に失う位置エネルギーが運動エネルギーに変わる。位置エネルギーは mgh = 0.50×9.8×2.0 = 9.8 J なので、地面直前の運動エネルギーも 9.8 J である。

Question 17Physics (energy, motion, electricity, waves)

空気中を速さ 340 m/s で伝わる音がある。この音の振動数が 170 Hz のとき、波長は何 m か。

  1. 5.8×10^4 m
  2. 0.50 m
  3. 1.0 m
  4. 2.0 m Correct answer.

Explanation

波の速さ v、振動数 f、波長 λ の関係は v = fλ である。λ = v/f = 340/170 = 2.0 m となる。振動数で割る向きを間違えないようにする。

Question 18Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 2.0 Ω の抵抗と 4.0 Ω の抵抗を直列に接続し、6.0 V の電源につないだ。4.0 Ω の抵抗にかかる電圧は何 V か。

  1. 6.0 V
  2. 1.5 V
  3. 2.0 V
  4. 4.0 V Correct answer.

Explanation

直列回路では合成抵抗は 2.0+4.0=6.0 Ω で、電流は 6.0/6.0=1.0 A である。4.0 Ω の抵抗の電圧はオームの法則から 4.0×1.0=4.0 V となる。

Question 19Physics (energy, motion, electricity, waves)

物体が初速度 4.0 m/s で一直線上を動き始め、一定の加速度 2.0 m/s² で 3.0 s 間加速した。その後、そのまま一定の速さで 2.0 s 間進んだ。物体が進んだ全距離は何 m か。

  1. 30 m
  2. 21 m
  3. 41 m Correct answer.
  4. 50 m

Explanation

加速中の距離は 4.0×3.0 + (1/2)×2.0×3.0² = 12+9 = 21 m、3.0 s 後の速さは 4.0+2.0×3.0 = 10 m/s である。等速中の距離は 10×2.0 = 20 m なので、全距離は 21+20 = 41 m となる。

Question 20Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量 2.0 kg の物体が一直線上を速さ 3.0 m/s で運動している。この物体に運動の向きと同じ向きに 16 J の仕事を加えると、物体の速さは何 m/s になるか。

  1. 5.0 m/s Correct answer.
  2. 4.0 m/s
  3. 10 m/s
  4. 8.0 m/s

Explanation

はじめの運動エネルギーは (1/2)×2.0×3.0² = 9.0 J である。16 J の仕事を加えると運動エネルギーは 9.0+16 = 25 J になり、(1/2)×2.0×v² = 25 から v = 5.0 m/s となる。

Question 21Physics (energy, motion, electricity, waves)

摩擦のない水平面上を、物体が一定の速さで一直線上を運動している。この物体にはたらく力の合力として正しいものはどれか。

  1. 運動の向きと逆向きに一定の力がはたらく
  2. 運動するにつれて合力が大きくなる
  3. 運動の向きに一定の力がはたらく
  4. 0 N である Correct answer.

Explanation

物体が一直線上を一定の速さで運動しているとき、速度の変化はないので加速度は 0 m/s² である。ニュートンの運動の第1法則により、物体にはたらく力の合力も 0 N でなければならない。したがって、水平面からの垂直抗力と重力はつり合っている。

Question 22Physics (energy, motion, electricity, waves)

消費電力が 600 W の電気器具を 2.0 時間使用した。消費した電力量は何 kWh か。

  1. 1200 kWh
  2. 0.30 kWh
  3. 1.2 kWh Correct answer.
  4. 12 kWh

Explanation

600 W は 0.60 kW である。電力量は電力×時間で求められるので、0.60 kW × 2.0 h = 1.2 kWh となる。W のまま計算すると 1200 Wh で、これを kWh に直しても同じ値になる。

Question 23Physics (energy, motion, electricity, waves)

音の高さを決める要素として正しいものはどれか。

  1. 音の伝わる速さ
  2. 音波の振幅
  3. 音波の振動数 Correct answer.
  4. 音波の波長

Explanation

音の高さは音波の振動数で決まり、振動数が大きいほど高い音になる。振幅は音の大きさ（音量）に対応し、波長は音速と振動数の関係で決まる。したがって、高さを決める要素は振動数である。

Question 24Physics (energy, motion, electricity, waves)

一直線上を運動する物体の速度が、右向きを正として、ある瞬間に 4.0 m/s であった。1.0 s 後には -2.0 m/s になった。この間の平均の加速度は何 m/s² か。

  1. 2.0 m/s²
  2. 6.0 m/s²
  3. -3.0 m/s²
  4. -6.0 m/s² Correct answer.

Explanation

平均の加速度は、速度の変化を時間で割った値である。右向きを正とすると、(-2.0 m/s - 4.0 m/s) ÷ 1.0 s = -6.0 m/s² となる。負の符号は加速度が左向きであることを表している。

Question 25Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 8.0 Ω の電熱線に 0.50 A の電流を流した。この電熱線の消費電力は何 W か。

  1. 4.0 W
  2. 2.0 W Correct answer.
  3. 16 W
  4. 8.0 W

Explanation

消費電力は P = I²R で求められる。0.50 A の二乗に 8.0 Ω を掛けると、0.25 × 8.0 = 2.0 W になる。電圧を先に求めると 4.0 V で、P = VI からも 2.0 W と確認できる。

Question 26Physics (energy, motion, electricity, waves)

ある波が 0.20 s 間に 5.0 回振動した。この波の振動数は何 Hz か。

  1. 5.0 Hz
  2. 1.0 Hz
  3. 25 Hz Correct answer.
  4. 0.040 Hz

Explanation

振動数は 1 秒間に振動する回数である。0.20 s 間に 5.0 回振動するので、1 s あたりでは 5.0 ÷ 0.20 = 25 Hz となる。周期で表すと 1/25 = 0.040 s である。

Question 27Physics (energy, motion, electricity, waves)

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は何 J か。

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

Explanation

運動エネルギーは (1/2)mv² で求められる。質量 0.20 kg、速さ 5.0 m/s を代入すると、0.5 × 0.20 × 5.0² = 2.5 J になる。速さは二乗するため、5.0 をそのまま掛けない点に注意する。

Question 28Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値が 4.0 Ω の抵抗 A と 12 Ω の抵抗 B を並列に接続し、電源につないだ。A を流れる電流は B を流れる電流の何倍か。

  1. 12 倍
  2. 4.0 倍
  3. 3.0 倍 Correct answer.
  4. 1/3 倍

Explanation

並列接続では、どちらの抵抗にも同じ電圧がかかる。電流は I = V/R より抵抗に反比例するので、A の抵抗 4.0 Ω は B の 12 Ω の 1/3 であり、A には B の 3 倍の電流が流れる。

Question 29Physics (energy, motion, electricity, waves)

なめらかな水平面上を、質量 2.0 kg の物体が右向きに速さ 4.0 m/s で運動している。この物体に、右向きを正として左向きに 6.0 N の力を 2.0 s 間加えた。力を受け終わった直後の物体の速さは何 m/s か。

  1. 6.0 m/s
  2. 1.0 m/s
  3. 4.0 m/s
  4. 2.0 m/s Correct answer.

Explanation

加速度は力÷質量で、左向きを負とすると -6.0 N ÷ 2.0 kg = -3.0 m/s² である。2.0 s 後の速度は 4.0 + (-3.0)×2.0 = -2.0 m/s となる。速さは速度の大きさなので 2.0 m/s である。

Question 30Physics (energy, motion, electricity, waves)

船から海底に向けて超音波を出したところ、2.4 s 後に反射した超音波が船に戻ってきた。海水中を伝わる音の速さを 1.5×10³ m/s とすると、海底までの深さは何 m か。

  1. 3600 m
  2. 1800 m Correct answer.
  3. 900 m
  4. 7200 m

Explanation

超音波は海底まで行って戻るので、進んだ距離は深さの 2 倍である。音が 2.4 s 間に進む距離は 1.5×10³ m/s × 2.4 s = 3600 m である。これを 2 で割ると、海底までの深さは 1800 m になる。

Question 31Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 15 Ω の電熱線に 0.20 A の電流を流した。この電熱線にかかる電圧は何 V か。

  1. 75 V
  2. 3.0 V Correct answer.
  3. 15 V
  4. 0.013 V

Explanation

オームの法則 V = R × I を用いる。抵抗 15 Ω に電流 0.20 A を流すので、電圧は 15 × 0.20 = 3.0 V となる。電流と抵抗の積で電圧を求める点が要点である。

Question 32Physics (energy, motion, electricity, waves)

音が空気中を伝わるとき、音を伝えているものは何か。

  1. 光の速さで空気が動く
  2. 音という物質が移動する
  3. 空気の流れがそのまま運ばれる
  4. 空気の振動が伝わる Correct answer.

Explanation

音は物体の振動が媒質を伝わる波であり、空気中では空気の分子の振動が次々に伝わる。空気そのものが音源から聞き手まで移動するわけではない。

Question 33Physics (energy, motion, electricity, waves)

物体に 8.0 N の力を加え、力の向きに 0.50 m 動かした。この力が物体にした仕事は何 J か。

  1. 4.0 J Correct answer.
  2. 0.063 J
  3. 8.5 J
  4. 16 J

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。8.0 N × 0.50 m = 4.0 J である。単位はジュール（J）になる。

Question 34Physics (energy, motion, electricity, waves)

A地点からB地点まで 240 m を 30 s で歩き、B地点からC地点まで 360 m を 90 s で歩いた。A地点からC地点までの平均の速さは何 m/s か。

  1. 4.0 m/s
  2. 5.0 m/s Correct answer.
  3. 8.0 m/s
  4. 6.0 m/s

Explanation

平均の速さは、全体の距離を全体の時間で割って求める。距離の合計は 240 + 360 = 600 m、時間の合計は 30 + 90 = 120 s なので、600 ÷ 120 = 5.0 m/s である。各区間の速さの平均とは異なる点に注意する。

Question 35Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 6.0 Ω の抵抗と 3.0 Ω の抵抗を並列に接続した。この並列部分の合成抵抗は何 Ω か。

  1. 2.0 Ω Correct answer.
  2. 9.0 Ω
  3. 4.5 Ω
  4. 3.0 Ω

Explanation

並列接続では、各抵抗の逆数の和が合成抵抗の逆数になる。1/6.0 + 1/3.0 = 1/2.0 なので、合成抵抗は 2.0 Ω である。直列のときのように単純に足してはいけない。

Question 36Physics (energy, motion, electricity, waves)

消費電力 400 W の電気器具を 5.0 分間使用した。このとき消費した電力量は何 J か。

  1. 1.2×10^4 J
  2. 1.2×10^5 J Correct answer.
  3. 2.0×10^5 J
  4. 2.0×10^3 J

Explanation

電力量は、消費電力に使用時間を秒で掛けて求める。5.0 分は 300 s なので、400 W × 300 s = 1.2×10^5 J である。分をそのまま掛けず、秒に直すことが重要である。

Question 37Physics (energy, motion, electricity, waves)

鏡で光が反射するとき、入射角と反射角の関係として正しいものはどれか。

  1. 入射角は反射角の2倍である
  2. 入射角と反射角の和は90°である
  3. 入射角は反射角の半分である
  4. 入射角と反射角は等しい Correct answer.

Explanation

光の反射では、入射角と反射角は常に等しくなる。入射角は入射光と法線がつくる角、反射角は反射光と法線がつくる角で、どちらも鏡の面から測る角ではない。

Question 38Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値 4.0 Ω の抵抗と 6.0 Ω の抵抗を直列に接続し、10 V の電源につないだ。4.0 Ω の抵抗で消費される電力は何 W か。

  1. 6.0 W
  2. 4.0 W Correct answer.
  3. 2.4 W
  4. 10 W

Explanation

直列回路では電流が同じで、合成抵抗は 4.0 + 6.0 = 10 Ω である。電流は 10 V ÷ 10 Ω = 1.0 A となり、4.0 Ω の抵抗の電力は I²R = 1.0² × 4.0 = 4.0 W である。

Question 39Physics (energy, motion, electricity, waves)

光は真空中を速さ 3.0×10^8 m/s で進む。地球から 1.5×10^11 m 離れた太陽から出た光が地球に届くまでにかかる時間は何 s か。

  1. 5.0×10^-3 s
  2. 4.5×10^19 s
  3. 5.0×10^2 s Correct answer.
  4. 2.0×10^3 s

Explanation

時間は距離を速さで割って求める。1.5×10^11 m ÷ 3.0×10^8 m/s = 0.50×10^3 s = 5.0×10^2 s である。指数の計算では、10^11 ÷ 10^8 = 10^3 となる点に注意する。

Question 40Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量 3.0 kg の物体に、運動の向きに 12 N の力を加えた。物体の加速度は何 m/s² か。

  1. 0.25 m/s²
  2. 4.0 m/s² Correct answer.
  3. 9.0 m/s²
  4. 36 m/s²

Explanation

物体の加速度は、はたらく力の大きさを質量で割って求められる。12 N ÷ 3.0 kg = 4.0 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。

Question 41Physics (energy, motion, electricity, waves)

電車が急ブレーキをかけると、車内の乗客は進行方向へ傾く。この現象を説明する法則として正しいものを選びなさい。

  1. フックの法則
  2. 慣性の法則 Correct answer.
  3. 作用反作用の法則
  4. 反射の法則

Explanation

物体にはたらく力の合力が0ならば、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ようとする。これを慣性の法則という。急ブレーキで電車は減速しても、乗客は運動を続けようとするため進行方向へ傾く。

Question 42Physics (energy, motion, electricity, waves)

音の大きさ（強弱）を決める要素として正しいものを選びなさい。

  1. 波長
  2. 振幅 Correct answer.
  3. 伝わる速さ
  4. 振動数

Explanation

音の大きさは、音を出す物体の振動の振幅によって決まる。振幅が大きいほど、空気を押す変位が大きくなり、大きな音として聞こえる。振動数は音の高さを決める要素である。

Question 43Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値が異なる2つの抵抗を直列に接続した回路について、2つの抵抗を流れる電流の関係として正しいものを選びなさい。

  1. 抵抗値が小さい方ほど電流は大きい
  2. 抵抗値が大きい方ほど電流は大きい
  3. 電流は抵抗値の2乗に反比例する
  4. 2つの抵抗を流れる電流は等しい Correct answer.

Explanation

直列回路では電流の流れる道が1本であるため、どの地点でも電流の大きさは同じになる。抵抗値が異なっても、2つの抵抗には同じ電流が流れる。抵抗値の違いは、それぞれにかかる電圧の違いとして現れる。

Question 44Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量20 kgの物体を、床から1.5 mの高さまでゆっくり持ち上げるのに5.0 sかかった。このときの仕事率は何Wか。ただし、100 gの物体にはたらく重力の大きさを1.0 Nとする。

  1. 60 W Correct answer.
  2. 300 W
  3. 30 W
  4. 6.0 W

Explanation

物体にはたらく重力は、100 gで1.0 Nなので、20 kgでは200 Nである。1.5 m持ち上げる仕事は200 N×1.5 m=300 Jで、これを5.0 sで行うので仕事率は300 J÷5.0 s=60 Wとなる。

Question 45Physics (energy, motion, electricity, waves)

小球をある高さから静かに落下させた。空気抵抗がないとき、落下中の小球の力学的エネルギーについて正しい説明を選びなさい。

  1. 位置エネルギーは増え運動エネルギーは減り和も減少する
  2. 位置エネルギーは減り運動エネルギーは増え和は一定 Correct answer.
  3. 位置エネルギーも運動エネルギーも時間とともに増加していく
  4. 力学的エネルギーは空気中を落下する間にしだいに増加する

Explanation

落下するにつれて高さが下がるので位置エネルギーは減少し、速さが増すので運動エネルギーは増加する。空気抵抗がなければ、位置エネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーは一定に保たれる。

Question 46Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値10 Ωの抵抗と20 Ωの抵抗を直列に接続し、電源電圧30 Vを加えた。10 Ωの抵抗にかかる電圧は何Vか。

  1. 20 V
  2. 10 V Correct answer.
  3. 5.0 V
  4. 15 V

Explanation

直列回路の合成抵抗は10 Ω+20 Ω=30 Ωで、回路を流れる電流は30 V÷30 Ω=1.0 Aである。10 Ωの抵抗にかかる電圧はオームの法則より1.0 A×10 Ω=10 Vとなる。

Question 47Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値5.0 Ωの電熱線に2.0 Aの電流を3.0分間流した。この電熱線で発生する熱量は何Jか。

  1. 1800 J
  2. 3600 J Correct answer.
  3. 30 J
  4. 600 J

Explanation

電力は電流の2乗と抵抗の積で求められ、2.0 A×2.0 A×5.0 Ω=20 Wである。3.0分は180 sなので、発生する熱量は20 W×180 s=3600 Jとなる。

Question 48Physics (energy, motion, electricity, waves)

振動数4.0 Hz、波長0.50 mの波がある。この波の速さは何m/sか。

  1. 8.0 m/s
  2. 0.13 m/s
  3. 0.50 m/s
  4. 2.0 m/s Correct answer.

Explanation

波の速さは、振動数と波長の積で求められる。4.0 Hz×0.50 m=2.0 m/sとなる。振動数は1秒間に波が振動する回数なので、1回の波の長さ0.50 mを4.0回進むと考えるとよい。

Question 49Physics (energy, motion, electricity, waves)

質量0.50 kgの物体を、なめらかな斜面に沿って高さ2.0 mの地点から静かに滑らせた。斜面の最下点での物体の速さは何m/sか。ただし、重力加速度の大きさを9.8 m/s²とし、摩擦や空気抵抗はないものとする。

  1. 9.8 m/s
  2. 19.6 m/s
  3. 4.4 m/s
  4. 6.3 m/s Correct answer.

Explanation

なめらかな斜面では力学的エネルギーが保存されるので、高さ2.0 mの位置エネルギーが最下点ですべて運動エネルギーに変わる。mgh=(1/2)mv²よりv=√(2gh)=√(2×9.8×2.0)≒6.3 m/sとなる。

Question 50Physics (energy, motion, electricity, waves)

抵抗値6.0 Ωの抵抗と3.0 Ωの抵抗を並列に接続し、さらに4.0 Ωの抵抗を直列に接続した回路に、電源電圧12 Vを加えた。4.0 Ωの抵抗を流れる電流は何Aか。

  1. 0.67 A
  2. 1.0 A
  3. 3.0 A
  4. 2.0 A Correct answer.

Explanation

6.0 Ωと3.0 Ωの並列部分の合成抵抗は、1/R=1/6.0+1/3.0よりR=2.0 Ωである。全体の合成抵抗は2.0 Ω+4.0 Ω=6.0 Ωなので、4.0 Ωの抵抗を含む回路全体を流れる電流は12 V÷6.0 Ω=2.0 Aとなる。