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Shizuoka Public High School Entrance Examination - Science study materials
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Shizuoka 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 - mechanics (forces, motion, work, 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。この物体の加速度の大きさはいくらか。

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

Explanation

加速度は「速度の変化量÷かかった時間」で求められる。速度の変化は10.0−4.0＝6.0m/sで、これを2.0秒で割ると3.0m/s²となる。加速度は向きも含む量だが、ここでは大きさだけを問うている。

Question 2Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

質量2.0kgの物体に一定の力Fを加えたところ、加速度が3.0m/s²であった。力Fの大きさはいくらか。ただし摩擦は考えない。

  1. 6.0N Correct answer.
  2. 0.67N
  3. 5.0N
  4. 1.5N

Explanation

運動の第2法則より、物体に働く合力はF＝maで表される。質量2.0kgに加速度3.0m/s²をかけると6.0Nとなる。単位はkg·m/s²＝Nであることを確認しておきたい。

Question 3Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

床の上にある物体を水平に10Nの力で5.0m動かした。力の向きと移動の向きが同じとき、この力がした仕事はいくらか。

  1. 50J Correct answer.
  2. 15J
  3. 0.50J
  4. 2.0J

Explanation

仕事は「力の大きさ×力の向きに動いた距離」で求める。10N×5.0m＝50Jとなる。力の向きと移動の向きが同じなので、角度による補正は不要である。

Question 4Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

高い所にある物体が持つ、位置によって決まるエネルギーを何というか。

  1. 電気エネルギー
  2. 弾性エネルギー
  3. 重力による位置エネルギー Correct answer.
  4. 運動エネルギー

Explanation

高さによって決まるエネルギーは重力による位置エネルギーといい、質量・重力加速度・高さの積で表される。高さが高いほど、また質量が大きいほど大きくなる。運動エネルギーは速さによって決まる別の量である。

Question 5Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

一直線上を一定の速さで進む物体の運動について、正しい記述はどれか。

  1. 加速度は一定の正の値で、合力も一定である
  2. 加速度は0だが、合力は一定の正の値である
  3. 加速度は増加し続け、合力も増加し続ける
  4. 加速度は0で、合力も0である Correct answer.

Explanation

一定の速さで一直線上を進む運動では速度が変化しないため、加速度は0である。運動の第2法則F＝maより、加速度が0なら合力も0になる。つまり加えられた力がつり合っている状態である。

Question 6Physics - mechanics (forces, motion, work, 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. 2.0J
  3. 4.0J Correct answer.
  4. 8.0J

Explanation

運動エネルギーは(1/2)mv²で求められる。0.50×4.0²×1/2＝0.50×16×0.5＝4.0J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 7Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

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時間軸と平行な直線になるとき、この運動はどのような運動か。

  1. 静止している運動
  2. 加速度が一定で増加する運動
  3. 速さが一定の運動 Correct answer.
  4. 加速度が一定で減少する運動

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意味する。したがって速さが一定の運動である。グラフの傾きが加速度にあたるため、傾き0は加速度0を表す。

Question 8Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

物体に働く2つの力がつり合っているとき、それらの力について必ず成り立つことはどれか。

  1. 大きさが等しく、向きも同じである
  2. 大きさが異なり、向きは反対である
  3. 大きさが異なり、向きは同じである
  4. 大きさが等しく、向きは反対である Correct answer.

Explanation

2力がつり合う条件は、大きさが等しく、向きが反対で、同一の直線上に働くことである。向きが同じでは合力が生じてしまい、つり合わない。この条件は力の合成・分解の基本となる。

Question 9Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

摩擦のない水平面上で、質量4.0kgの物体に水平方向の一定の力12Nを加え続けた。物体の加速度の大きさはいくらか。

  1. 48m/s²
  2. 16m/s²
  3. 0.33m/s²
  4. 3.0m/s² Correct answer.

Explanation

運動の第2法則F＝maを変形するとa＝F/mである。12N÷4.0kg＝3.0m/s²となる。摩擦がないとしているので、加えた力がそのまま合力として働く。

Question 10Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

高い所から物体を静かに落とすと、空気抵抗を無視できる場合、物体の速さは時間とともにどうなるか。

  1. 時間の2乗に比例して増加する
  2. 一定の速さのまま変化しない
  3. しだいに減少して0になる
  4. 時間に比例して増加する Correct answer.

Explanation

自由落下では重力による加速度gが一定なので、速さv＝gtとなり時間に比例して増加する。一方、落下距離は(1/2)gt²で時間の2乗に比例する。速さと距離の比例関係を混同しないことが大切である。

Question 11Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

質量5.0kgの物体をゆっくり2.0m持ち上げた。このとき加えた力がした仕事はいくらか。ただし質量1.0kgの物体に働く重力の大きさを10Nとする。

  1. 25J
  2. 100J Correct answer.
  3. 50J
  4. 10J

Explanation

ゆっくり持ち上げるときは重力とつり合う大きさの力で引くので、必要な力は5.0×10＝50Nである。仕事は力×距離より50N×2.0m＝100Jとなる。これは物体が得た重力による位置エネルギーの増加と等しい。

Question 12Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

一直線上を進む物体が、速さ6.0m/sから一様に減速して3.0秒後に停止した。この間の加速度の大きさはいくらか。

  1. 3.0m/s²
  2. 2.0m/s² Correct answer.
  3. 18m/s²
  4. 0.50m/s²

Explanation

加速度は速度の変化量を時間で割って求める。停止までの速度変化は6.0m/sで、これを3.0秒で割ると2.0m/s²となる。減速なので加速度の向きは運動の向きと反対である。

Question 13Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

質量2.0kgの物体が高さ5.0mの地点にある。この物体が持つ重力による位置エネルギーはいくらか。ただし質量1.0kgの物体に働く重力の大きさを10Nとする。

  1. 50J
  2. 20J
  3. 10J
  4. 100J Correct answer.

Explanation

重力による位置エネルギーはmghで求められる。2.0×10×5.0＝100Jとなる。基準面の取り方によって値は変わるが、高さの差に対する変化量は基準に依存しない。

Question 14Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

摩擦のない水平面上を速さ4.0m/sで進んでいた質量1.0kgの物体に、進行方向と同じ向きの一定の力を加え続けたところ、2.0m進んだところで速さが6.0m/sになった。加えた力の大きさはいくらか。

  1. 10N
  2. 2.5N
  3. 1.0N
  4. 5.0N Correct answer.

Explanation

仕事と運動エネルギーの変化の関係より、力×距離＝(1/2)mv₂²−(1/2)mv₁²である。右辺は0.5×1.0×(36−16)＝10Jとなり、これを距離2.0mで割ると5.0Nとなる。力の向きと移動の向きが同じなので仕事は正である。

Question 15Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

物体に働く力の合力が0でないとき、物体の運動について必ずいえることはどれか。

  1. 物体は等速直線運動を続ける
  2. 物体は静止し続ける
  3. 物体の速さは必ず減少する
  4. 物体の速度が変化する Correct answer.

Explanation

合力が0でなければ運動の第2法則より加速度が生じるため、速度が変化する。速度の変化には向きの変化も含まれるので、速さが変わらなくても速度は変化しうる。合力が0のときだけ静止または等速直線運動が続く。

Question 16Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

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で表される運動がある。この運動について正しい記述はどれか。

  1. 加速度は時間とともに減少する
  2. 加速度は常に0である
  3. 加速度は時間とともに増加する
  4. 加速度は一定である Correct answer.

Explanation

速さと時間のグラフの傾きは加速度を表す。原点を通る直線では傾きが一定なので、加速度も一定である。このような運動を等加速度直線運動といい、斜面を下る物体の運動などが例である。

Question 17Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

床にある質量3.0kgの物体を、水平方向に一定の速さで引き続ける。物体と床の間の動摩擦力の大きさが6.0Nのとき、引く力の大きさはいくらか。

  1. 6.0N Correct answer.
  2. 30N
  3. 36N
  4. 24N

Explanation

一定の速さで動いているとき加速度は0なので、水平方向の合力も0である。したがって引く力と動摩擦力はつり合い、引く力は6.0Nとなる。物体の質量はこのつり合いの判断には直接関係しない。

Question 18Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

質量0.20kgの小球を高さ1.8mから静かに落とす。空気抵抗を無視し、質量1.0kgの物体に働く重力の大きさを10Nとするとき、床に達する直前の運動エネルギーはいくらか。

  1. 36J
  2. 3.6J Correct answer.
  3. 0.36J
  4. 18J

Explanation

空気抵抗がなければ、失った重力による位置エネルギーがそのまま運動エネルギーに変わる。0.20×10×1.8＝3.6Jが位置エネルギーの減少分で、これが床に達する直前の運動エネルギーに等しい。力学的エネルギー保存の法則の典型的な使い方である。

Question 19Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

物体を斜面に沿って引き上げるとき、斜面を使うと直接真上に持ち上げるより小さな力ですむ理由として正しいものはどれか。

  1. 摩擦力が必ず0になるから
  2. 同じ仕事をより長い距離で行うため、一度に必要な力が小さくなるから Correct answer.
  3. 物体の質量が見かけ上小さくなるから
  4. 仕事の量そのものが小さくなるから

Explanation

仕事の原理より、摩擦や道具の質量を無視すれば必要な仕事の量は斜面を使っても変わらない。斜面では移動距離が長くなる分、必要な力が小さくなる。仕事＝力×距離の関係から、距離を大きくすれば力は小さくてすむ。

Question 20Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

一直線上を進む物体が、初速度4.0m/s、加速度2.0m/s²の等加速度直線運動をしている。3.0秒後の速さはいくらか。

  1. 12m/s
  2. 10m/s Correct answer.
  3. 6.0m/s
  4. 22m/s

Explanation

等加速度直線運動ではv＝v₀＋atの式が使える。初速度4.0m/sに加速度2.0m/s²×3.0秒＝6.0m/sを加えて10m/sとなる。加速度の向きと初速度の向きが同じなので速さは増加する。

Question 21Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

一直線上を進む物体が、初速度10m/s、加速度−2.0m/s²の等加速度直線運動をしている。物体が停止するまでの時間はいくらか。

  1. 10秒
  2. 5.0秒 Correct answer.
  3. 2.0秒
  4. 20秒

Explanation

停止するとき速さは0なので、v＝v₀＋atにv＝0、v₀＝10m/s、a＝−2.0m/s²を代入する。0＝10−2.0tよりt＝5.0秒となる。加速度が負なので減速し、やがて向きを変えて逆向きに動き始める。

Question 22Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

摩擦のない水平面上で、ばねにつないだ物体を引き伸ばして静かに放すと、物体はばねの力を受けて動き出した。このとき、ばねの力が物体にする仕事について正しい記述はどれか。

  1. 物体の重力による位置エネルギーを増加させる
  2. 物体の運動エネルギーを増加させる Correct answer.
  3. 物体の速さを一定に保つ
  4. 物体の質量を増加させる

Explanation

ばねの力が物体の移動方向に働くとき、その力は正の仕事をし、物体の運動エネルギーを増加させる。伸びが0の自然長の位置で速さは最大になる。その後はばねの力が運動と逆向きになり、運動エネルギーを減らす。

Question 23Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

質量2.0kgの物体が速さ3.0m/sで運動している。この物体に進行方向と逆向きの一定の力を加え、2.0m進んだところで停止させた。加えた力の大きさはいくらか。

  1. 2.3N
  2. 18N
  3. 9.0N
  4. 4.5N Correct answer.

Explanation

運動エネルギーの変化は(1/2)×2.0×3.0²＝9.0Jの減少である。力がした仕事の大きさは力×距離に等しいので、力×2.0m＝9.0Jより力は4.5Nとなる。力の向きが移動と逆向きなので仕事は負になる。

Question 24Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

小球を斜め上方に投げ上げたところ、最高点に達した。空気抵抗を無視するとき、最高点での小球の速度と加速度について正しい記述はどれか。

  1. 速度は水平向きで、加速度は0である
  2. 速度は水平向きで、加速度は下向きに働いている Correct answer.
  3. 速度は0で、加速度も0である
  4. 速度は0で、加速度は下向きに働いている

Explanation

斜方投射では水平方向の速度は一定に保たれるため、最高点でも速度の水平成分は残る。一方、鉛直方向の速度は0になるが、重力による加速度は常に下向きに働き続ける。速度が0になるのは真上に投げ上げた場合である。

Question 25Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

摩擦のない水平面上で、質量2.0kgの物体Aが速さ3.0m/sで、静止している質量1.0kgの物体Bに衝突し、一体となって動いた。衝突後の速さはいくらか。

  1. 1.0m/s
  2. 2.0m/s Correct answer.
  3. 3.0m/s
  4. 1.5m/s

Explanation

摩擦のない水平面上では衝突の前後で運動量が保存される。衝突前の運動量は2.0×3.0＝6.0kg·m/sで、衝突後の質量は3.0kgなので、速さは6.0÷3.0＝2.0m/sとなる。運動エネルギーは衝突で一部失われる点にも注意する。

Question 26Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

摩擦のない水平な床の上で、質量2.0kgの物体を一定の速さで水平方向に4.0m移動させた。このとき、物体を引く力がした仕事として正しいものはどれか。ただし、引く力の大きさは5.0Nとする。

  1. 20J Correct answer.
  2. 40J
  3. 8.0J
  4. 0J

Explanation

仕事は「力の大きさ×力の向きに移動した距離」で求められる。ここでは引く力5.0Nと移動距離4.0mが同じ向きなので、5.0×4.0=20Jとなる。質量や速さが一定であることは、引く力がした仕事の計算には直接関係しない。

Question 27Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

物体にはたらく力がつり合っているとき、その物体の運動について必ずいえることはどれか。

  1. 運動の向きが絶えず変化している
  2. 静止しているか、等速直線運動をしている Correct answer.
  3. 速さが時間とともに減少している
  4. 加速度が一定の割合で増加している

Explanation

力がつり合っていると合力が0になるため、物体の加速度も0となる。加速度が0の物体は、はじめ静止していれば静止し続け、動いていればそのまま等速直線運動を続ける。これが慣性の法則の内容である。

Question 28Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

なめらかな水平面上を速さ2.0m/sで進んでいた質量3.0kgの物体に、進行方向と逆向きに一定の力6.0Nを加え続けた。物体が停止するまでに移動する距離はいくらか。

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

Explanation

はじめの運動エネルギーは(1/2)×3.0×2.0²=6.0Jである。逆向きの力がした仕事は6.0N×距離で、これが運動エネルギーを0にするので、6.0×d=6.0よりd=1.0mとなる。加速度で考えても、a=6.0/3.0=2.0m/s²、停止までの距離はv²/(2a)=4.0/4.0=1.0mと一致する。

Question 29Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

小球を斜め上方に投げ上げた。空気抵抗を無視するとき、小球が最高点に達した瞬間の運動エネルギーと位置エネルギーの関係として正しいものはどれか。

  1. 運動エネルギーと位置エネルギーの和は投げ上げた瞬間より小さくなる
  2. 運動エネルギーは投げ上げた瞬間より小さく、位置エネルギーは投げ上げた瞬間より大きい Correct answer.
  3. 運動エネルギーは投げ上げた瞬間より大きく、位置エネルギーは投げ上げた瞬間より小さい
  4. 運動エネルギーは0になり、位置エネルギーは投げ上げた瞬間と等しくなる

Explanation

空気抵抗がなければ力学的エネルギーは保存されるので、運動エネルギーと位置エネルギーの和は常に一定である。最高点では高さが増して位置エネルギーが大きくなる分だけ、速さが減って運動エネルギーが小さくなる。ただし最高点でも水平方向の速度は残るため、運動エネルギーは0にはならない。

Question 30Physics - mechanics (forces, motion, work, energy)

図のように、なめらかな斜面と水平面がつながっている。水平面上の点Pから初速度0で物体をすべらせ、斜面を上らせたところ、Pから鉛直方向に測って高さhの点Qで一瞬静止した。次に、同じ物体を点Pから初速度vで斜面方向にすべらせたところ、物体は高さ4hの点Rで一瞬静止した。空気抵抗や摩擦は無視できるものとする。vをhと重力加速度gで表したものはどれか。

  1. v=√(6gh) Correct answer.
  2. v=√(2gh)
  3. v=√(4gh)
  4. v=√(8gh)

Explanation

初速度0で高さhまで上る場合、mgh=(1/2)mv₀²の関係から、斜面をすべり出す速さはv₀=√(2gh)とわかる。今回は初速度vで高さ4hまで上るので、(1/2)mv²=mg×4hとなり、v²=8ghからv=√(8gh)である。ここで、はじめの結果からv₀²=2ghを代入すると、v²=v₀²+6ghとなり、初速度をv₀からvへ増やした分の差が6ghであることが確かめられる。

Question 31Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

電熱線に流れる電流と、その両端に加わる電圧との関係を調べた。電熱線の抵抗が一定であるとき、電流を2倍にすると、消費電力は何倍になるか。

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

Explanation

消費電力はP=VIで表され、オームの法則よりV=RIなのでP=I²Rとなる。抵抗Rが一定なら電力は電流の2乗に比例するため、電流を2倍にすると電力は4倍になる。

Question 32Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

断面積が一様な導線を一定の電流が流れている。導線のどの断面をとっても、1秒間に通過する電気量が等しいことを表す法則はどれか。

  1. クーロンの法則
  2. 電流保存の法則 Correct answer.
  3. フレミングの左手の法則
  4. オームの法則

Explanation

電荷は導線の途中でたまったり消えたりしないため、電流は回路のどの断面でも同じ大きさになる。これを電流保存の法則といい、直列回路で電流が等しいことの根拠になる。

Question 33Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

抵抗値がそれぞれ6Ωと3Ωの2つの抵抗を並列につなぎ、全体に6Vの電圧を加えた。回路全体に流れる電流はいくらか。

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

Explanation

並列接続では各抵抗に同じ6Vが加わるので、6Ωに1A、3Ωに2Aが流れる。枝分かれした電流は合流して和になるため、全体の電流は1A+2A=3Aである。

Question 34Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

真直ぐな導線に電流を流したとき、導線のまわりにできる磁界の向きを調べる方法として正しいものはどれか。

  1. 右手の親指を電流の向きに合わせると、指を曲げた向きが磁界の向きになる Correct answer.
  2. 左手の親指を電流の向きに合わせると、指を曲げた向きが磁界の向きになる
  3. 右手の指を電流の向きに合わせると、親指の向きが磁界の向きになる
  4. 右手の親指を磁界の向きに合わせると、指を曲げた向きが電流の向きになる

Explanation

直線電流のまわりの磁界は導線を中心とした同心円状にでき、その向きは右手の親指を電流の向きに合わせたときの指の曲がる向きで決まる。これを右手の法則という。

Question 35Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

コイルのまわりにできる磁界を強くする方法として、適切でないものはどれか。

  1. コイルの内部に鉄心を入れる
  2. コイルに流す電流を小さくする Correct answer.
  3. コイルに流す電流を大きくする
  4. コイルの巻き数を多くする

Explanation

コイルの磁界の強さは電流の大きさと巻き数に比例し、鉄心を入れるとさらに強くなる。電流を小さくすると磁界は弱くなるため、強くする方法には当てはまらない。

Question 36Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

磁界中に置いた導線に電流を流すと力を受ける。この力の向きを決める法則として正しいものはどれか。

  1. 右手の法則
  2. フレミングの右手の法則
  3. レンツの法則
  4. フレミングの左手の法則 Correct answer.

Explanation

磁界中で電流が受ける力の向きは、左手の中指を電流、人差し指を磁界、親指を力の向きに合わせるフレミングの左手の法則で決まる。これは電流が磁界から力を受ける現象に用いる。

Question 37Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

コイルの近くで磁石を動かすとコイルに電流が流れた。この現象と、流れる電流の向きを決める法則の組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. 電磁誘導とレンツの法則 Correct answer.
  2. 電流の磁気作用とレンツの法則
  3. 静電誘導とフレミングの左手の法則
  4. 電磁誘導とオームの法則

Explanation

磁石を動かしてコイルを貫く磁界を変化させると起電力が生じて電流が流れる。これを電磁誘導といい、誘導電流の向きは磁界の変化を妨げる向きになるというレンツの法則に従う。

Question 38Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

コイルの巻き数を2倍にし、磁石を動かす速さも2倍にした。発生する誘導電流の大きさは、もとの場合と比べてどうなるか。ただし回路の抵抗は変えないものとする。

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

Explanation

誘導起電力はコイルの巻き数に比例し、磁界の変化の速さにも比例する。巻き数を2倍、速さを2倍にすると起電力は2×2=4倍になり、抵抗が一定なら電流も4倍になる。

Question 39Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

2つの抵抗を並列につないだときの合成抵抗について、正しく述べたものはどれか。

  1. それぞれの抵抗の値より大きくなる
  2. それぞれの抵抗の値より小さくなる Correct answer.
  3. 2つの抵抗の値の平均になる
  4. 2つの抵抗の値の和になる

Explanation

並列接続では電流の通り道が増えるため、全体として電流が流れやすくなる。そのため合成抵抗は、並列につないだどの抵抗の値よりも小さくなる。

Question 40Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

電圧を一定に保ったまま、電熱線の抵抗を2倍にした。電熱線で消費される電力はどうなるか。

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

Explanation

電力はP=V²/Rで表され、電圧Vが一定なら電力は抵抗Rに反比例する。抵抗を2倍にすると電力は1/2倍になる。

Question 41Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

家庭のコンセントから電気器具に流れる電流について、一般に正しいものはどれか。

  1. 直流で、電流の向きと大きさが一定である
  2. 交流で、電流の向きと大きさが周期的に変化する Correct answer.
  3. 交流で、電流の向きは一定だが大きさだけが変化する
  4. 直流で、電流の向きだけが周期的に変化する

Explanation

家庭に供給される電気は交流で、電流の向きと大きさが周期的に変化している。日本では東日本が50Hz、西日本が60Hzの周波数の交流が使われている。

Question 42Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

モーターが回転しているとき、コイルに流れる電流が磁界から受ける力によって回転が続く。このときコイルの回転を妨げる向きに誘導電流が流れる現象を説明する法則はどれか。

  1. レンツの法則 Correct answer.
  2. オームの法則
  3. クーロンの法則
  4. フレミングの左手の法則

Explanation

モーターのコイルが磁界中を回転すると磁界の変化が生じ、それを妨げる向きに誘導電流が流れる。この向きを決めるのがレンツの法則である。

Question 43Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

2つのコイルAとBを向かい合わせて置き、コイルAの電流を急に変化させると、コイルBに電流が流れた。この現象について正しい説明はどれか。

  1. コイルAの電流がつくる磁界が変化し、コイルBを貫く磁界が変化するため Correct answer.
  2. コイルAとBの間に静電気力がはたらくため
  3. コイルAの電流がコイルBに直接流れ込むため
  4. コイルBの抵抗が変化するため

Explanation

コイルAの電流が変化すると、そのまわりにつくる磁界も変化する。その磁界の変化がコイルBを貫くため電磁誘導が起こり、コイルBに誘導電流が流れる。

Question 44Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

断面積が一定の導線に流れる電流の大きさについて、正しいものはどれか。

  1. 1秒間に導線の断面を通過する電子の速さで表される
  2. 1秒間に導線の断面を通過する電気量の大きさで表される Correct answer.
  3. 導線の両端に加わる電圧の大きさで表される
  4. 導線の断面の面積の大きさで表される

Explanation

電流の大きさは、単位時間である1秒間に導線の断面を通過する電気量で定義される。単位はアンペア(A)で、1Aは1秒間に1Cの電気量が通過する電流である。

Question 45Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

抵抗値が10Ωと40Ωの2つの抵抗を並列につないだ。合成抵抗はいくらか。

  1. 8Ω Correct answer.
  2. 50Ω
  3. 25Ω
  4. 4Ω

Explanation

並列の合成抵抗Rは1/R=1/10+1/40=5/40=1/8と計算できるので、R=8Ωである。これは10Ωよりも小さい値になっており、並列接続の性質と一致する。

Question 46Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

磁界中に置いた導線に流す電流の向きを逆にし、同時に磁界の向きも逆にした。導線が受ける力の向きはどうなるか。

  1. 力ははたらかなくなる
  2. もとの向きと逆になる
  3. もとの向きと同じになる Correct answer.
  4. 電流の向きによって決まり、磁界には関係しない

Explanation

フレミングの左手の法則では、電流の向きと磁界の向きの両方を逆にすると、力の向きは2回反転してもとの向きに戻る。したがって力の向きは変わらない。

Question 47Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

コイルに棒磁石のN極を近づけると、コイルに誘導電流が流れた。このときコイルの磁石に近い側に現れる磁極として正しいものはどれか。

  1. 近づける速さによってN極とS極が入れ替わる
  2. S極
  3. 磁極は現れない
  4. N極 Correct answer.

Explanation

レンツの法則により、誘導電流はコイルを貫く磁界の変化を妨げる向きに流れる。N極を近づけると反発する向き、つまりコイルの近い側にN極が現れるように電流が流れる。

Question 48Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

電磁石について、正しく述べたものはどれか。

  1. 電流を流しても磁石のはたらきをせず、加熱すると磁石になる
  2. 電流の向きを変えても磁極の位置は必ず同じになる
  3. 永久磁石と同じで、電流の有無にかかわらず磁石のはたらきを保つ
  4. コイルに電流を流すと磁石のはたらきをし、電流を止めると磁石のはたらきがほとんどなくなる Correct answer.

Explanation

電磁石はコイルに電流を流すことで磁界を生じるもので、電流を止めると磁界はほぼ消える。電流の向きを変えると磁極の向きも入れ替わる点が永久磁石と異なる。

Question 49Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

ある抵抗に加える電圧を2倍にしたところ、流れる電流が2倍になった。この抵抗の抵抗値はどうなったか。

  1. 4倍になる
  2. 1/2倍になる
  3. 2倍になる
  4. 変化しない Correct answer.

Explanation

オームの法則より、抵抗が一定なら電流は電圧に比例する。電圧を2倍にして電流も2倍になったのは比例関係が保たれている場合であり、抵抗値は変化していない。

Question 50Physics - electricity and magnetism (current, circuits, magnetic fields)

磁界の向きを表す磁力線について、正しく述べたものはどれか。

  1. 磁力線はN極から出てS極に入る向きにかき、密集しているほど磁界が強い Correct answer.
  2. 磁力線は磁界の向きと無関係に、等間隔でかくものと決まっている
  3. 磁力線はS極から出てN極に入る向きにかき、密集しているほど磁界が弱い
  4. 磁力線はN極から出てS極に入る向きにかき、密集しているほど磁界が弱い

Explanation

磁界の向きは磁針のN極がさ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極に入る向きになる。磁力線が密集しているところほど磁界は強い。