基礎問題集 - 物理（PHYSICS）
問題数は全部で492問あり、そのうち30問がランダムに出題されます。
正解の選択肢は1つのみです。問題の解答・解説は最後に表示されます。
制限時間は30分です。問題は毎回ランダムで出題される点にご注意ください。
1 / 30
What does it mean that a motion is uniformly accelerated?
等加速度運動（uniformly accelerated motion）とは、加速度（acceleration）が時間に対して一定である運動である。このとき速度（velocity）は
\(v(t) = v_0 + a t\)
という一次関数（linear function）となる。「加速度がゼロ」であれば等速運動（uniform motion）であり、「等加速度」ではない。
→ 入試対策講座第2章を参照のこと
2 / 30
The first law of thermodynamics is:
熱力学第一法則（first law）はエネルギー保存（energy conservation）の一般法則であり、理想気体（perfect gas）や実在気体（real gas）、摩擦（friction）の有無にかかわらず、あらゆる物理系に成り立つ。
したがって「理想気体のみ」「実在気体のみ」「摩擦がない場合のみ」といった限定はすべて誤りであり、「上記のどれでもない」が正しい。
→ 入試対策講座第7章を参照のこと
3 / 30
To raise the temperature of 1000 g of substance A by 5 °C, the same amount of heat is needed as to raise the temperature of 2000 g of substance B by 10 °C. It follows that the specific heat of B, relative to that of A, is:
熱量（heat）Qは \(Q = m c ΔT\) で表される。
物質A: 質量 m_A = 1000 g、温度変化 \(ΔT_A = 5 ℃\)
物質B: 質量 m_B = 2000 g、温度変化 \(ΔT_B = 10 ℃\)
「同じQで温度変化させる」とあるので \(m_A c_A ΔT_A = m_B c_B ΔT_B\)
\(1000 c_A · 5 = 2000 c_B · 10\)
\(5000 c_A = 20000 c_B\)
したがって、\(c_B = (1/4) c_A\) となり、比熱（specific heat）BはAの「1/4」が正しい。選択肢には 1/4 に対応するものがなく、選択肢"no uniquely correct answer"が正しい。
4 / 30
Dimensionally, an acceleration is:
加速度（acceleration）の定義は速度（velocity）の時間微分であり、速度は長さ/時間（m/s）であるから、加速度の次元は \([加速度] = [長さ]/[時間]^2\) となる。
5 / 30
An electric current I flows for a time t through a conductor with a potential difference V across it. The energy dissipated is:
電力（power）Pは P = V I であり、時間tの間に消費されるエネルギー（energy）Eは、E = P t = V I t である。
→ 入試対策講座第4章を参照のこと
6 / 30
A body A is at a higher temperature than a body B. This means that:
温度（temperature）は粒子の平均運動エネルギーに比例し、理想気体で同種の分子なら平均速度の二乗に比例する。
同じ粒子種であれば、温度が高い方が平均速度が大きい。
・選択肢"the particles of A are, on average, faster than those of B"が温度の物理的意味を正しく表している。
・エネルギーや質量の大小は温度だけでは決まらない。
7 / 30
A vessel of water stands on a balance, which reads a weight P₀. A small iron sphere is immersed in the water and held from outside by a string so that it is fully submerged without touching the bottom. The balance reading becomes:
鉄球には浮力（buoyant force）\(F_a\) が働き、その反作用として水は球から下向きの力\(F_a\)を受ける。
水＋容器全体が天秤（balance）に与える力は、この\(F_a\)だけ増えるため、天秤の示す値は「もとの重さ＋押しのけられた液体の重さ」に相当する。
球の重さ全体が載るわけではなく、残りは糸（string）が支えている。したがって増加分は「球の重さ」ではなく「排水の重さ」である。
→ 入試対策講座第3章を参照のこと
8 / 30
To form one molecule of \(NH_4Cl\) (ammonium chloride) from a free HCl molecule and a free \(NH_3\) molecule, the final state of the system, compared to the initial state:
自由なHCl分子とNH₃分子が反応してNH₄Cl分子を形成するとき、分子間ポテンシャル（potential energy）が低い状態に移り、その分だけ全運動エネルギー（total kinetic energy）が減少するのが普通である（余剰エネルギーは光や他の自由度に放出される）。
一方、外力（external force）が働かなければ、作用反作用（action–reaction）は内部力（internal forces）なので、系全体の運動量（total momentum）は保存される。
よって、「運動エネルギーは小さくなり、運動量はそのまま」が最も妥当である。
9 / 30
Which of the following is a unit of energy?
電子ボルト（electronvolt, eV）は、電荷1 e（電子1個）が電位差（potential difference）1 V を通過するときに得るエネルギー（energy）であり、エネルギーの単位である。
選択肢"newton"は力（force）の単位、"barye"は圧力（pressure）の単位、"ampere"は電流（electric current）の単位であり、エネルギーではない。
→ 入試対策講座第9章を参照のこと
10 / 30
The relative density of a substance:
比重（relative density）や密度比は、ある物質の密度（density）を基準物質（通常は水）の密度で割った無次元量（dimensionless quantity）であり、単位を持たない。
選択肢"is measured in \(kg/m^3\)"について \(kg/m^3\) は密度の単位であり、比重そのものは単位を持たない。誤りである。
選択肢"is measured in kg"について kgは質量（mass）の単位であり、比重とは異なる。誤り。
選択肢"is measured in N"について Nは力（force）の単位であり、比重の単位ではない。誤りである。
選択肢"is measured in \(N/m^3\)"について \(N/m^3\)は体積あたりの力の単位であり、比重とは別の量である。誤り。
選択肢"no uniquely correct answer"について 比重は無次元なので、他の選択肢のどの単位でも測らない。よって、この選択肢が正しい。
→ 入試対策講座第1章を参照のこと
11 / 30
A heavy body of mass m moves (without friction) in the conservative gravitational field (g = constant) with kinetic energy T, potential energy U and total energy E. Which equation is incorrect?
保存力場（conservative field）中での力学的エネルギー（mechanical energy）Eは E = T + U である。
・位置エネルギー（potential energy）U = m g h
・運動エネルギー（kinetic energy）\(T = \frac{1}{2} m v^2\)
なので、 T = E − U は正しいが、 E = T − U は符号が逆で間違いである。
12 / 30
In Joule’s paddle-wheel experiment one observes that:
ジュールの実験（Joule’s paddle-wheel experiment）では、回転羽根（paddle wheel）を使って水に機械的仕事（mechanical work）Wを加えると、水の温度が上昇し、対応する熱量（heat）Qが観測される。ここから「仕事が等価な熱に完全に変換されうる」ことが分かる。
・選択肢"work can be totally converted into heat"
実験の結論を正しく述べているので、これが答えとなる。
・選択肢"heat is conserved"
熱そのものが保存されるのではなく、エネルギー（energy）がいろいろな形で保存されるというのが第一法則である。誤り。
・選択肢"heat can be totally converted into work"
熱をすべて仕事に変えることは第二法則（second law）で禁止されており、ジュールの実験はこの逆向きの変換を示していない。
13 / 30
How many cubic metres are contained in one millilitre?
\(1 mL = 1 cm^3\)
\(1 cm = 10^{-2} m\) なので
\(1 cm^3 = (10^{-2} m)^3 = 10^{-6} m^3\) である。
14 / 30
The effect of friction on a moving body is manifested through:
摩擦力（frictional force）は運動の向きと反対に働き、負の仕事（negative work）をする。その結果、物体の運動エネルギー（kinetic energy）は減少し、その分が熱などに変わる。
・選択肢"a decrease in kinetic energy"について 摩擦によるエネルギー散逸の直接的な効果であり、この選択肢が正しい。
・選択肢"an increase in velocity"について 摩擦は速度を下げる方向に働くので、速度が増えることはない。誤り。
・選択肢"a decrease in gravitational potential energy"について 重力による位置エネルギー（gravitational potential energy）は高さの変化によって決まり、摩擦の有無とは別問題である。誤り。
・選択肢"an increase in acceleration"について 摩擦があるとむしろ減速することが多く、加速度が増えるとは限らない。誤りである。
15 / 30
Quantities of heat can be measured:
熱量（quantity of heat）はエネルギー（energy）の一形態であり、カロリー（calorie）、キロカロリー（kilocalorie）、ジュール（joule）、エルグ（erg）といったエネルギーの単位で表すことができる。
・ワット（watt）はエネルギー/時間であるパワー（power）の単位であり、熱量の単位ではない。
・℃は温度の単位であり、熱量ではない。
16 / 30
The product “litres × atmospheres” is physically equivalent to:
リットル（litre）は体積（volume）、気圧（atmosphere, atm）は圧力（pressure）の単位であり、その積L·atm は圧力×体積で、仕事（work）やエネルギー（energy）に次元的に相当する。しかし、選択肢のどれも「エネルギー」そのものを正しく表現していない。
選択肢"a force"について 力はNで表され、次元はM·L/T²である。一方、P·V はM·L²/T² で、仕事と同じである。したがって誤り。
選択肢"a pressure"について 圧力は単独でPa（N/m²）などで表されるが、ここではすでに圧力に体積を掛けているので、圧力の単位ではない。誤りである。
選択肢"an energy density"について エネルギー密度はJ/m³などで、次元はエネルギー/体積である。P·V はエネルギーであり、エネルギー密度ではない。誤り。
選択肢"a power"について パワーはエネルギー/時間であり、単位はWである。L·atm は時間を含まないので、パワーではない。
選択肢"no uniquely correct answer"について 仕事（orエネルギー）という選択肢がなく、いずれも正しくないため、この選択肢が正しい。
17 / 30
When all forces acting on a body cease instantaneously:
物体に作用する全ての力（resultant force）が突然ゼロになった場合、ニュートンの第一法則（慣性の法則）により、その時点で持っている速度を保って等速直線運動（uniform rectilinear motion）を続ける。
・選択肢"the body stops"について 力がゼロだからといって物体が止まるわけではない。むしろ力がなければ運動は持続する。誤り。
・選択肢"the body continues in uniform rectilinear motion"について 慣性に従い、速度一定で直線運動を続けるので、この選択肢が正しい。
・選択肢"the body decelerates until it returns to its initial speed"について 減速させる力がなければ減速しない。誤りである。
・選択肢"the body falls describing a parabolic trajectory"について 重力が働いていなければ放物線運動はしないし、問題文では「すべての力が消える」とされている。誤り。
→ 入試対策講座第5章を参照のこと
18 / 30
等加速度運動（uniformly accelerated motion）とは、加速度（acceleration）が時間に対して一定である運動のことである。このとき 速度（velocity）は \(v(t) = v_0 + a t\) のように時間の一次関数（linear function）になる。
・選択肢"That the acceleration is a linear function of time"は、加速度が時間とともに変化しており「等加速度」ではないので誤りである。
・選択肢"That the acceleration is zero"は等速運動（uniform motion）の条件であり、等加速度運動とは別である。
・選択肢"That the velocity is a linear function of time"が、等加速度運動の特徴を正しく述べている。
・選択肢"That the moving body has uniform density"は運動の性質と関係がなく誤りである。 → 入試対策講座第2章を参照のこと
19 / 30
In a system of bodies the total momentum is conserved:
運動量（momentum）の保存は、系全体に外力（external force）が働かないときに成り立つ。外力がゼロであれば、内部でどのような力を及ぼし合っても全運動量は一定である。
選択肢"yes, always"について 外力が無視できない場合（摩擦力や外部からの押す力など）が多く、そのとき運動量は変化する。したがって「常に保存される」は誤りである。
選択肢"no, never"について 逆に、外力が作用しない孤立系（isolated system）では運動量は保存されるので、「決して保存されない」も誤りである。
選択肢"no, if external forces act on the bodies"について 外力が働くときには運動量が一般には変化する。そのため、この記述は正しい。
選択肢"yes, if there are internal forces between the bodies"について 内部にどれだけ力が働いていても、外力がゼロなら全運動量は保存される。しかし、この選択肢は「内部に力があれば保存される」と条件を取り違えており、外力の有無に言及していないので誤りである。内部力（internal force）の存在は保存条件ではない。
選択肢"no uniquely correct answer"について 選択肢"no, if external forces act on the bodies"が正しいのでこれは誤りである。
20 / 30
The quantity of heat needed to raise the temperature of 1 kg of water from 14.5 °C to 15.5 °C is:
カロリー（calorie）の定義として、「1 gの水の温度を1 ℃上げるのに必要な熱量」が1 calであり、「1 kgの水を1 ℃上げるのに必要な熱量」が1 kcalである。
ここでは1 kgの水を 14.5 ℃ から 15.5 ℃ へ、つまり 1 ℃ 上昇させる条件なので、必要な熱量は1 kcalである。
21 / 30
What effect does friction have on a moving body?
摩擦（friction）は運動エネルギー（kinetic energy）や速度（velocity）を減少させる方向に働き、熱などへエネルギーを散逸させる。選択肢にはいずれも摩擦の正しい効果が挙げられていない。
・選択肢"Creation of a magnetic field"について 摩擦が磁場（magnetic field）を作るわけではない。誤り。
・選択肢"Increase in gravitational potential energy"について 摩擦は通常、位置エネルギーを増加させるのではなく、運動エネルギーを減少させて熱へ変える。誤りである。
・選択肢"Increase in velocity"について 摩擦は運動を妨げる方向に働き、速度を減少させる。誤り。
・選択肢"Increase in kinetic energy"について 運動エネルギーを減らすのが摩擦の典型的な役割であり、増加させることはない。誤りである。
・選択肢"no uniquely correct answer"について 摩擦の正しい効果を述べた選択肢がないため、これが正しい。
22 / 30
Between terminals A and B of a circuit, three resistors are connected in parallel: two of value R and one of value R/2. The equivalent resistance between A and B is:
抵抗R, R, R/2 を並列接続すると、合成抵抗\(R_{eq}\)は
\(1/R_{eq} = 1/R + 1/R + 1/(R/2) = 1/R + 1/R + 2/R = 4/R\)
したがって、\(R_{eq} = R/4\) となる。
→ 入試対策講座第8章を参照のこと
23 / 30
Which of the following units cannot be used to indicate the weight of a body?
重さ（weight）は力（force）として扱われ、その単位はニュートン（newton）、ダイン（dyne）、グラム重（gram-force）などである。選択肢"joule"は仕事（work）やエネルギー（energy）の単位であり、力や重さの単位ではない。このため「重さの単位として用いることはできない」単位として正しい。
24 / 30
One picofarad is equivalent to:
ピコファラド（picofarad, pF）は\(10^{-12}\)ファラドであり、\(1 pF = 10^{-12} F\) である。
選択肢"\(10^{-3}\) farads"について これはミリファラド（mF）に相当し、ピコとは異なる。誤り。
選択肢"\(10^{-9}\) farads"について これはナノファラド（nF）であり、ピコではない。誤りである。
選択肢"\(10^{-6}\) farads"について これはマイクロファラド（μF）に相当する。誤り。
選択肢"\(10^{-15}\) farads"について これはフェムトファラド（fF）に相当し、ピコの\(10^{-12}\)とは異なる。誤りである。
選択肢"no uniquely correct answer"について 正しい \(10^{-12}\) F の選択肢がないため、この選択肢が正しい。
25 / 30
1 ミリリットル（mL）は \(1 cm^3\) に等しい。
\(1 cm = 10^{-2}\) m なので、
\(1 cm^3 = (10^{-2} m)^3 = 10^{-6} m^3\) となる。
26 / 30
The isotopes of an element have:
同位体（isotope）は、同じ元素（element）の原子で、陽子数（proton number, Z）は同じだが中性子数（neutron number, N）が異なるものをいう。
化学的性質（chemical properties）は主に電子配置（electronic configuration）、特に最外殻電子（valence electrons）に依存するため、同じZを持つ同位体同士はほぼ同じ化学的性質を示す。
質量（mass）は中性子数の違いにより異なるので、「同じ質量」は誤りである。
27 / 30
Which of the following groups of physical quantities includes only base (and not derived) quantities of the International System?
国際単位系（SI）の基本量（base quantities）は、長さ（length）、質量（mass）、時間（time）、電流（electric current）、熱力学温度（thermodynamic temperature）、物質量（amount of substance）、光度（luminous intensity）である。
・選択肢"electric current, mass, length and time"について いずれもSIの基本量であり、派生量（derived quantities）を含まないので正しい。
・選択肢"electrical resistance, length, mass and time"について 電気抵抗（electrical resistance）はオーム（ohm）で表される派生量であり、このグループは「基本量のみ」にはなっていない。誤り。
・選択肢"length, mass, time and force"について 力（force）はニュートン（newton）で表される派生量であり、基本量ではない。誤りである。
・選択肢"length, mass, temperature and force"について 温度（temperature）は基本量だが、力が派生量なので、この組も不適切である。
28 / 30
In an atomic nucleus, the number of neutrons is always:
原子番号（atomic number, Z）は陽子数（number of protons）、質量数（mass number, A）は陽子数＋中性子数（protons + neutrons）なので、中性子数Nは N = A − Z で与えられる。
29 / 30
In uniform circular motion, speed and acceleration:
等速円運動（uniform circular motion）では、速度ベクトル（velocity vector）は円の接線方向、加速度ベクトル（acceleration vector）は円の中心を向く向心加速度（centripetal acceleration）であり、2つは常に直交（perpendicular）している。
選択肢"have the same direction and the same sense"について 同じ向きであれば、加速度は接線方向となり、直線運動になってしまう。円運動ではないので誤り。
選択肢"have the same direction and opposite sense"について 同一直線上で反対向きであれば、速度を減速させる形になり、等速運動にはならない。誤りである。
選択肢"have perpendicular directions"について 円運動では常に接線方向と半径方向で直角を成すため、この選択肢が正しい。
選択肢"have directions forming an angle that depends on the rotation frequency"について 角度は常に90度であり、回転数には依存しない。誤り。
30 / 30
If an object is placed between the focal point and a thin converging lens, then the image formed will be:
薄い収束レンズ（thin converging lens）の焦点距離fより内側（レンズから焦点までの間）に物体を置くと、レンズから出た光線は発散し、物体と同じ側に虚像（virtual image）ができる。
この虚像は
・正立（upright）
・拡大（magnified）
・物体と同じ側に位置
という特徴をもつ。
→ 入試対策講座第6章を参照のこと
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