基礎問題集 - 物理(PHYSICS)vol.1
問題数は全部で100問あり、そのうち20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。
制限時間はありません。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 / 20
The force between two straight, parallel conductors carrying equal currents in the same direction is:
二本の平行導線(parallel conductors)に同方向の電流が流れると、お互いが作る磁場内でそれぞれが力を受け、その力は導線同士を引き寄せる向き(attractive)で、導線に垂直(perpendicular)に働く。
→ 入試対策講座第8章を参照のこと
2 / 20
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
3 / 20
The proton is characterised by:
核子(nucleon)の質量を1とする単位系では、
・陽子(proton)は質量 ≈ 1、電荷 +1 e
・中性子(neutron)は質量 ≈ 1、電荷0
・電子(electron)は質量 ≈ 0、電荷 −1 e
とみなされる。
したがって陽子の特徴は「mass = 1, charge = +1」となる。
→ 入試対策講座第9章を参照のこと
4 / 20
X-rays:
X線(X-rays)は電磁波(electromagnetic radiation)の一種であり、真空(vacuum)中では光速(speed of light)c で伝播する。電子(electrons)ではなく、電荷も持たない。
選択肢"travel at the speed of light"がこの性質を正しく述べており正しい。
5 / 20
A ray of light strikes the boundary surface between two different transparent media:
異なる媒質の境界面で光(light)が入射すると、一般には反射光(reflected ray)と屈折光(refracted ray)の両方が生じる。
ただし臨界角(critical angle)以上の入射角で「光が密な媒質から疎な媒質へ向かうとき」は全反射(total internal reflection)が起こり、屈折光が存在しない場合がある。
したがって「屈折光が存在しないことがありうる」という選択肢"the refracted ray may be absent"が正しい。
→ 入試対策講座第6章を参照のこと
6 / 20
Among practical units, the kilowatt-hour (kWh) is:
キロワット時(kilowatt-hour, kWh)は、電力(power)の単位キロワットと時間(hour)との積であり、\(1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 10^6 J\) に相当するエネルギー(energy)の単位である。
7 / 20
A flat circular loop of area S = 1 dm² lies on a horizontal surface. A magnetic field, directed horizontally, increases in magnitude at the rate of 0.1 tesla per second. The induced emf across the loop is:
ループの面積Sは水平(horizontal)であり、その法線(normal)は鉛直方向を向く。一方、磁場(magnetic field)は水平方向とされているので、磁場と法線のなす角は90°である。
磁束 Φ は Φ = B S cos θ であり、cos 90° = 0 なので、どの時刻でも Φ = 0 である。よって、時間に対する変化 dΦ/dt も0であり、誘導起電力(induced emf)は生じない。
8 / 20
The becquerel (Bq) is the unit of:
ベクレル(becquerel, Bq)は放射能(radioactivity)の国際単位であり、1秒あたり1回の崩壊(disintegration per second)を意味する。活動度(activity)の単位である。
9 / 20
A battery able to supply a charge of 20 A·h at a potential difference of 12 V is connected to a lamp of resistance R = 15 ohms. The discharge time of the battery is:
電池の容量(capacity)が 20 A·h というのは、「1 Aの電流を20時間流し続けられる」という意味である。ランプの抵抗R = 15 Ω、電圧V = 12 V なので、オームの法則(Ohm’s law)から電流Iは I = V / R = 12 / 15 = 0.8 A となる。
電池の容量 20 A·h を 0.8 A で使うと、放電時間 t = 20 / 0.8 = 25 h となる。
10 / 20
A real transformer:
実在の変圧器(real transformer)は
・交流(alternating current)でのみ動作し(直流では動作しない)、
・電圧を昇圧(step up)することも降圧(step down)することもでき、
・電流も同様に増減しうる(電力保存を前提に電圧と電流がトレードオフ)、
・損失により熱(heat)も生じる。
したがって
・「熱が一切生じない」
・「直流で動く」
・「昇圧専用」「昇流専用」
といった選択肢はどれも不正確であり、正しいものがない。
11 / 20
Which of the following statements is correct?
放射性元素(radioactive element)は、自発的(spontaneous)に崩壊(decay)して異なる元素(別の原子番号Zを持つ核)や同じ元素の別の同位体に変化する。
これは外部からの刺激なしに起こる。
選択肢"Radioactive elements decay spontaneously, transforming into different elements"がこの特徴を正しく述べており正しい。
12 / 20
Given different isotopes of the same element, their atoms differ:
同じ元素の同位体(isotopes of the same element)は
・陽子数(proton number, Z)は同じ
・中性子数(neutron number, N)が異なる
したがって、原子番号は同じだが質量数が異なる。この違いは中性子数の差による。
13 / 20
Which process occurs in a battery?
電池(battery)では、内部で進行する酸化還元反応(redox reaction)によって化学エネルギー(chemical energy)が電気エネルギー(electrical energy)に変換される。
14 / 20
Two point charges of opposite sign, one metre apart, attract each other with a force of 2 μN. With what force do they attract each other if they are placed 50 cm apart?
クーロンの法則(Coulomb’s law)では、力(force)Fは距離rの二乗に反比例する:\(F ∝ \frac{1}{r^2}\) 距離を1 mから0.5 m(1/2)にすると、力は
\(F_2 = F_1 × (1 / (1/2)^2) = F_1 × 4\)
となる。
もともと \(F_1 = 2 μN\) なので \(F_2 = 8 μN\) である。
15 / 20
A ray of red light and a radio wave are electromagnetic waves that propagate in a vacuum:
赤色光(red light)も電波(radio wave)も電磁波(electromagnetic wave)であり、真空(vacuum)中での伝搬速度(propagation speed)はどちらも光速(speed of light)cで同じである。
しかし、周波数(frequency)が大きく異なるため、波長(wavelength)も大きく異なる。
・選択肢"with the same speed and different wavelengths" c = λf の関係から、異なるfに対して同じcならλは異なる。これが正しい。
・選択肢"with the same speed and the same wavelength" 波長が同じであれば周波数も同じになってしまい、赤色光と電波を区別できなくなる。誤り。
・選択肢"with the same speed and the same frequency" 周波数が違うからこそ異なる電磁波として認識されるので誤りである。
・選択肢"with different speeds and the same wavelength" 真空中ではcはどの電磁波でも同じであり、速度が異なるというのは誤りである。
16 / 20
Two isotopes of an element are characterised by:
同位体(isotopes)は
・同じ原子番号(atomic number, Z)=陽子数(proton number)が同じ
・質量数(mass number, A)が異なる(中性子数Nが違う)
という関係にある。
よって、二つの同位体は「陽子数が同じ」で特徴づけられる。
17 / 20
The resistance of an ohmic cylindrical conductor is directly proportional to:
一様な断面積(cross-sectional area)を持つオーム抵抗(ohmic conductor)の抵抗(resistance)Rは R = ρ L / A で与えられる。
ここでρは抵抗率(resistivity)、Lは長さ(length)、Aは断面積である。したがって、他が一定ならRはLに比例する。
18 / 20
An electron and a proton move with equal speeds in opposite directions. The kinetic energy of the proton:
運動エネルギー(kinetic energy)は \(K = \frac{1}{2} m v^2\) である。
電子(electron)と陽子(proton)が同じ速度(same speed)で運動している場合、質量(mass)mが大きい陽子の方が運動エネルギーも大きい。
19 / 20
The force between two stationary electric charges:
静止電荷(stationary electric charges)間に働くクーロン力(Coulomb force)は力であり、その単位はニュートン(newton, N)である。
電圧(volt)やファラド毎メートル(farad per metre)は電位差や誘電率に関する単位であり、力の単位ではない。
また、距離への依存は \(1/r^2\) であり、選択肢"D"のような 1/r ではない。
20 / 20
Several lamps are connected in series. What happens if the filament of one of them breaks?
ランプが直列(series)につながっている場合、電流(current)は一本の経路のみに流れる。そのうち1つのフィラメント(filament)が切れると、その点で回路(circuit)が開き、電流が全く流れなくなるため、すべてのランプが消灯する。
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