基礎問題集 - 物理(PHYSICS)vol.2
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
275 K and 760 torrWhat are the standard conditions for gases?
標準状態(standard conditions, STP)の一つの定義として、
温度 0 ℃(273 K)、圧力 1 atm
が用いられる(入試レベルではこの定義で扱うことが多い)。
→ 入試対策講座第7章を参照のこと
2 / 20
In a constant magnetic field a moving charged particle, in general:
一様な磁場(uniform magnetic field)中で、荷電粒子(charged particle)が磁場に対して斜めの速度成分をもつとき、
・磁場に垂直な速度成分に対してはローレンツ力(Lorentz force)が向心力となり円運動(circular motion)
・磁場に平行な速度成分は影響を受けず、その方向に等速運動 となるので、全体として円運動に平行移動が重なった円筒らせん(cylindrical helix)の軌跡となる。
→ 入試対策講座第8章を参照のこと
3 / 20
A charge of +8 coulombs moves from a point at a potential of 6 V to a point at a potential of 2 V. The work done by the field force is:
電場(electric field)中で電荷qが電位差(potential difference)V₁→V₂間を移動するとき、電場がする仕事(work)は
\(W = q (V_1 − V_2)
である(正電荷が高電位から低電位へ動くとき正の仕事)。
ここでは q = +8 C、\(V_1 = 6 V\)、\(V_2 = 2 V\) なので
W = 8 × (6 − 2) = 8 × 4 = 32 J
となる。
4 / 20
What does it mean that a motion is uniformly accelerated?
等加速度運動(uniformly accelerated motion)は「加速度(acceleration)が時間に対して一定」の運動であり、このとき速度(velocity)は
\(v(t) = v_0 + a t\)
と時間の一次関数(linear function)になる。
→ 入試対策講座第2章を参照のこと
5 / 20
The difference between a gas and a vapour is that the vapour:
「蒸気(vapour)」という言葉は、通常「臨界温度(critical temperature)より低い温度にある気体」を指し、この場合、圧縮(compression)だけで液化(liquefaction)させることができる。
一方「ガス(gas)」という場合は、臨界温度より高く、圧縮だけでは液化できない場合を含む。選択肢"can be liquefied by compression"が、一般的な「蒸気」の特徴を示しており正しい。
6 / 20
A cylinder with a piston contains N moles of a perfect gas at temperature T. If the temperature doubles, the number of moles is:
シリンダー内に含まれるモル数(number of moles)Nは、系が外界と物質のやり取りをしない限り変化しない。温度(temperature)が変化しても、ピストンが動くなどで体積や圧力が変化するだけで、物質量は一定である。 したがって、温度が2倍になってもモル数はNのままである。
7 / 20
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。
→ 入試対策講座第1章を参照のこと
8 / 20
In general, for a given temperature increase, which expand more: solids or liquids?
一般に、固体(solid)より液体(liquid)の方が体膨張係数(coefficient of volume expansion)が大きく、同じ温度変化(temperature change)に対してより大きな体積変化を示す。
9 / 20
When a perfect gas at pressure P and volume V undergoes an isothermal expansion, we can say that:
理想気体の等温変化(isothermal expansion)では温度T一定のもとで P V = n R T = 一定 となる。したがって、膨張前後でPVの値は変わらない。
10 / 20
Under otherwise identical conditions, heat conduction occurs more readily through:
熱伝導(heat conduction)は、固体中では自由電子や格子振動によって伝わる。金属(metal)は自由電子を多く持つため、一般に熱伝導率(thermal conductivity)が大きい。アルミニウム(aluminium)は代表的な良導体であり、空気や木材、発泡体などに比べて格段に熱を伝えやすい。
11 / 20
Which of the following is a unit of work?
仕事(work)は圧力(pressure)と体積変化(volume change)の積で表されることがあり、特に気体の等圧変化では W = P ΔV となる。
ここでPがatm、Vがlitreなら、その積 atm·litres はエネルギーの単位として使える(適切な換算でジュールに変換可能)。
・"\(N m^{-2}\)"は圧力の単位パスカル(pascal)
・"kg·m"は運動量(momentum)に対応
・" \(cal·cm^{-3}\)"はエネルギー密度(energy density)であり、仕事そのものの単位ではない。
→ 入試対策講座第4章を参照のこと
12 / 20
As the temperature of a gas increases, the mean speed of its molecules:
気体分子運動論(kinetic theory of gases)によれば、温度(temperature)は粒子の平均運動エネルギー(mean kinetic energy)に比例する。運動エネルギーが大きくなると分子の平均速度(mean speed)も増加する。
したがって温度が上がると平均速度は増加する。
13 / 20
A rigid-walled vessel (constant volume) contains two moles of a perfect gas at volume \(V_0\), pressure \(P_0\) and temperature \(T_0\). If we inject another two moles of perfect gas and arrange matters so that the final equilibrium temperature is the same as the initial one, the final pressure will be:
剛体容器(rigid-walled vessel)なので体積(volume)は \(V_0\) のまま一定である。理想気体の状態方程式 P V = n R T から、温度Tを一定に保ったままモル数nを2倍(2 mol → 4 mol)にすると圧力Pも2倍になる。
したがって、 \(P_f = 2 P_0\) となる。
14 / 20
Kinetic energy is conserved:
弾性衝突(elastic collision)では、運動量(momentum)の保存に加えて、系の運動エネルギー(kinetic energy)も保存される。非弾性衝突(inelastic collision)では運動エネルギーの一部が熱や変形エネルギーに変換されるため保存されない。
15 / 20
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。
16 / 20
Using a bicycle pump rapidly, one notices an increase in the temperature of the pump. This is due to:
自転車の空気入れ(bicycle pump)を素早く使用すると、シリンダーが温かくなる。短時間で圧縮すると外部との熱交換(heat exchange)をする時間がほとんどなく、近似的に断熱圧縮(adiabatic compression)になる。その結果、内部エネルギーが増加し、温度が上昇する。ピストンの摩擦(friction)も寄与するが、主効果は断熱圧縮であると考えるのが通常である。
17 / 20
Absolute temperature is measured:
絶対温度(absolute temperature)はケルビン(kelvin, K)で表される。 T[K] = T[℃] + 273.15 の関係を持つ。
18 / 20
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。
19 / 20
重さ(weight)は力(force)であり、その単位にはニュートン(newton, N)、ダイン(dyne)、kgf・gf(gram-force)などが用いられる。一方、ジュール(joule, J)は仕事(work)やエネルギー(energy)の単位であって、力の単位ではないため「重さ」を表すのには使わない。
20 / 20
To raise 20 g of copper from 20 °C to 70 °C requires 92 calories. The specific heat of copper is:
熱量(heat)Q、質量m、比熱c、温度変化ΔTの関係は Q = m c ΔT である。
ここでは Q = 92 cal、m = 20 g、ΔT = 70 − 20 = 50 ℃ より 92 = 20 c × 50 = 1000 c
c = 92 / 1000 = 0.092 cal/(g·℃) となる。
Your score is
Resume Quiz