【一問一答クイズ】中学1年物理問題500問以上(理科)

Question 1

ある音源から出ている音の様子を調べたところ、1秒間あたりの振動の回数が400回でした。この音源の振動を変化させて、1秒間あたりの振動の回数を800回に変え、さらに振動の振幅をこれまでの半分にした場合、聞こえる音はどのように変化しますか。

Accepted Answer

音は高くなり、音の大きさは小さくなる。音の高さは振動数に依存するため、1秒間の振動回数が400回から800回へと増えることで、音は高くなります。また、音の大きさは振幅に依存するため、振幅を半分に小さくすると、聞こえる音の大きさは小さくなります。

Question 2

ばねの性質を利用して力の大きさを測定する際、基本となる物理法則について述べた次の文の（　）に当てはまる語句の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。「ばねに加える（　①　）の大きさと、ばねの（　②　）は（　③　）の関係にある。これをフックの法則という。」

Accepted Answer

①力　②のび　③比例。フックの法則は、ばねに加えた力の大きさと、ばねののび（自然の長さからの変化分）が一定の割合で増加する関係を表したものである。質量は重力の作用によって力として働くが、物理法則の定義としては「力」と「ばねののび」の関係を指す。また、ばね全体の長さではなく、あくまで「のび」が比例の対象となる点に注意が必要である。

Question 3

質量2.1キログラムのレンガを、21センチメートル×10センチメートルの面を下にして水平な床に置きました。このとき、レンガが床に及ぼす圧力は何パスカルですか。ただし、100グラムの物体にはたらく重力の大きさを1ニュートンとします。

Accepted Answer

1000パスカル。圧力は「垂直に押す力（ニュートン）÷力がはたらく面積（平方メートル）」の式で算出されます。まず、2.1キログラムは2100グラムであり、100グラムが1ニュートンであるため、力の大きさは21ニュートンです。次に、面積は21センチメートル×10センチメートル＝210平方センチメートルです。1平方メートルは10000平方センチメートルであるため、210平方センチメートルは0.021平方メートルと換算できます。これらを式に当てはめると、21 ÷ 0.021 ＝ 1000となり、1000パスカルが導き出されます。

Question 4

凸レンズによってスクリーン上に実像を映し出すために必要な、物体を置く位置の条件として正しいものはどれか。

Accepted Answer

物体を焦点よりも外側に置く。。凸レンズで実像をスクリーンに映すためには、物体から出た光がレンズを通過した後に一点に集まる必要があります。光が収束して実像を結ぶための条件は、物体を焦点よりも遠い位置（焦点の外側）に置くことです。焦点に置くと平行光になり、焦点より内側に置くと光は広がってしまうため、実像は作られません。

Question 5

凸レンズを用いた実験において、物体をレンズの焦点距離よりも内側に置いたとき、レンズを通して見える、実物と同じ向きで実物よりも大きい像を何といいますか。

Accepted Answer

虚像。物体が凸レンズの焦点の内側にある場合、レンズを通過した光は拡散して一点に集まらないため、スクリーンに像を映すことはできません。しかし、レンズ越しに物体を見ると、屈折した光を逆にたどった位置に、実物と同じ向き（正立）で実物より大きい像が見えます。この像を虚像と呼びます。

Question 6

音源が1秒間に振動する回数の名称と、その単位の組み合わせとして正しいものを選択してください。

Accepted Answer

振動数（単位：ヘルツ）。音源が1秒間に振動する回数は「振動数」と呼ばれ、その単位には「ヘルツ（Hz）」が用いられます。音の高さはこの振動数によって決まり、振動数が多いほど高い音になり、振動数が少ないほど低い音になります。

Question 7

音の波形を記録したとき、波の1周期（山から次の山まで）にかかる時間が最も短いものは、どのような音の状態を示しているか。

Accepted Answer

振動数が最も多く、最も高い音である。。波の周期が短いということは、1回の振動にかかる時間が短いことを意味する。その分、単位時間あたりに繰り返される振動の回数（振動数）は多くなるため、音の高さは高くなる。波形において波の密度が高い（周期が短い）ものほど、高音であることを示している。

Question 8

水蒸気で満たしたペットボトルを密閉して冷やしたところ、形が大きく変わるほどの変化が見られました。この現象における「状態変化」と「圧力」の定義に基づいた記述として、科学的に正しいものはどれか。

Accepted Answer

水蒸気が水に変わる際に体積が約1700分の1に減少するため、内部の圧力が大気圧より低くなる。水が気体（水蒸気）から液体（水）に状態変化するとき、質量は変わりませんが、体積は約1700分の1へと極めて小さくなります。この急激な体積減少が密閉された空間で起こると、空間を埋める粒子が壁面を叩く頻度が下がり、圧力が低下します。その結果、周囲を包み込んでいる大気圧が相対的に強くなり、容器を変形させる要因となります。

Question 9

水中にある物体に対して、重力とは反対の鉛直上向きにはたらく力の名称として、最も適切なものを答えなさい。

Accepted Answer

浮力。水中にある物体には、水圧の影響によって物体を押し上げようとする鉛直上向きの力がはたらきます。この力の名称を浮力と呼び、水中の物体が軽くなったように感じる原因となります。

Question 10

平面鏡の前に立ったとき、自分の姿が鏡の中に映って見える理由を、光の性質に基づいて説明したものとして最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

体で反射した光が鏡の面でさらに反射し、その反射光の延長線上から光が届いているように脳が判断するため。。物体で反射した光が鏡に当たると、反射の法則に従って反射する。この反射した光が目に届いたとき、人間は「光は直進してくる」と認識する性質があるため、反射光を逆向きに延長した鏡の奥の位置に物体があるように見える。

Question 11

スターターがピストルを撃ったとき、遠くにいる観察者は、ピストルから出る煙が見えてからしばらくして音が聞こえることに気づきました。このように、同じ場所で発生した光と音の到達時間に差が生じる理由として、最も適切な説明はどれですか。

Accepted Answer

光の速さは音の速さに比べて圧倒的に速いため、光は瞬時に届くが、音は伝わるのに時間がかかるから。。光の速さは約30万km/s（秒速3億m）であり、音速（約340m/s）に比べて桁違いに速い性質を持っています。そのため、校庭程度の距離では光が伝わる時間はほぼゼロとみなすことができますが、音は1秒間に340m程度しか進まないため、音源から観察者までの距離が離れるほど、視覚情報（光）と聴覚情報（音）の到達に時間差が生じるようになります。

Question 12

ばねばかりにつるした物体を水中に沈めて浮力の大きさを求める実験において、浮力の大きさを正しく算出する方法として適切なものはどれか。

Accepted Answer

空気中での物体の重さと、水中でばねばかりが示した値との差を求める。物体を水に入れると、上向きの浮力がはたらく分だけばねばかりを引く力が小さくなる。したがって、もともとの物体の重力から水中で軽くなった分の値を差し引いた「差」が、物体にはたらいている浮力の大きさを表す。

Question 13

物体そのものの量である質量と、その物体に地球がはたらきかける重力の大きさの関係について述べたものとして、最も適切なものはどれですか。ただし、100グラムの物体にはたらく重力の大きさを1ニュートンとします。

Accepted Answer

物体の質量が2倍、3倍になると、その物体にはたらく重力の大きさも2倍、3倍になり、両者は比例の関係にある。。物体にはたらく重力の大きさは、その物体の質量に比例するという性質があります。地球上では質量100gの物体に約1Nの重力がはたらくため、質量が大きくなれば、それに応じて重力の大きさも一定の割合で増加します。この一定の割合で増える関係を比例と呼びます。

Question 14

バネばかりにつるした円柱の物体を、空気中から徐々に水の中に沈めていく実験を行います。物体の底面が水面に触れてから、物体全体が完全に沈むまでの間、バネばかりが示す値はどのように変化しますか。

Accepted Answer

徐々に小さくなる。物体が水中に沈んでいく際、水の中にある物体の体積が増えるにつれて、物体にはたらく上向きの浮力が大きくなります。バネばかりの示す値は「重力－浮力」で求められるため、浮力が大きくなるほどバネばかりの示す値は減少します。

Question 15

音の性質と波形の関係について説明した次の文のうち、適切なものはどれですか。

Accepted Answer

弦をはじく強さを強くすると振幅が大きくなり、大きな音が出る。弦を強くはじくという動作は、弦に与えるエネルギーを大きくし、振動の振れ幅である振幅を大きくすることにつながります。その結果、音の大きさが大きくなります。弦の長さや張り具合、太さを変える操作は、主に１秒あたりの振動数（音の高さ）を変化させるためのものです。

Question 16

光源を凸レンズの焦点に置いて光を当てたところ、レンズを通り抜けた後の光は広がることなく、光軸と平行に進みました。このように、光が空気からガラスへ、あるいはガラスから空気へと進むときに、その境界で進む向きが変わる現象を何といいますか。

Accepted Answer

屈折。光が異なる物質の境界（この場合は空気とガラスの境界）を斜めに通るとき、光の速さが変わるために進む向きが折れ曲がります。この現象を屈折といいます。凸レンズではこの屈折を利用して、焦点からの光を平行な光に変えたり、逆に平行な光を一点に集めたりすることができます。

Question 17

厚みのある透明な台形ガラスを用意し、その向こう側に1本の鉛筆を立てます。この鉛筆を、ガラスの面に対して斜めの角度から観察したとき、ガラス越しに見える鉛筆の像は、実際の鉛筆の位置と比べてどのような状態になりますか。

Accepted Answer

実際の鉛筆の位置から横にずれて見える。鉛筆から出た光が「空気からガラスに入るとき」と「ガラスから空気に出るとき」の計2回、異なる物質の境界で屈折が起こります。平行な面を持つガラスを光が通過する場合、入射する光と出ていく光の角度は同じ（平行）になりますが、ガラス内部で光が曲がって進む分だけ、光の通り道が横へスライドします。これによって、観察者の目には鉛筆が本来の場所からずれた位置にあるように認識されます。

Question 18

ヒトが音として聞き取ることができる振動数の範囲（可聴域）は、一般におよそ20ヘルツから20000ヘルツの間とされています。この範囲を上回る、非常に高い振動数を持つ音を何と呼びますか。

Accepted Answer

超音波。ヒトの耳が音として感じることができる振動数の上限は約20000ヘルツであり、これを超える高い振動数の音は「超音波」と定義されています。超音波はヒトの耳で直接聞くことはできませんが、魚群探知機や医療用のエコー検査など、さまざまな技術に応用されています。

Question 19

光が空気中からガラスの境界面に対して斜めに入射し、ガラス内を通って再び空気中へ出ていくときの、光の進み方と角の関係について述べたものとして最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

空気からガラスに入るときは入射角より屈折角が小さくなり、ガラスから空気に出るときは入射角より屈折角が大きくなる。。光が空気中からガラスのように密度の大きな物質へ進むとき、光は境界面の法線（境界面に垂直な線）に近づくように折れ曲がるため、入射角よりも屈折角の方が小さくなります。逆に、ガラスから空気中へ出るときは法線から遠ざかるように折れ曲がるため、入射角よりも屈折角の方が大きくなります。この性質により、厚いガラスを透過した光は、もとの進路と平行なまま移動した経路をたどります。

Question 20

弦の長さと音の高さの関係について、振動の様子と関連付けて説明したものとして、科学的に正しいものはどれか。

Accepted Answer

弦の振動する部分が長くなると、1秒間に振動する回数が減り、音は低くなる。音の高さは振動数（1秒間に振動する回数）によって決まります。弦の長さが長くなると、弦全体が振動するのに時間がかかるようになり、振動数が減少します。振動数が少なくなると、人間の耳には低い音として伝わります。はじく力の強弱は振幅（振動の幅）を変化させ、音の大きさに影響を与えますが、音の高さ（振動数）には直接関係しません。

Question 21

液体を排出するモデル装置を用いて、密度1.0g/cm³の水と、密度0.8g/cm³のエタノールを比較する実験を行います。水とエタノールの「質量」を全く同じにして排出したいとき、排出される液体の「体積」の関係について正しく説明しているものはどれですか。

Accepted Answer

エタノールの体積の方が、水の体積よりも大きくなる。質量が一定である場合、体積は「質量 ÷ 密度」で求められます。このため、密度が小さい物質ほど、同じ質量を満たすために必要な体積は大きくなります。水の密度（1.0g/cm³）に比べてエタノールの密度（0.8g/cm³）の方が小さいため、同じ質量を排出した際、エタノールの方が体積の値は大きくなります。

Question 22

物体をばねばかりにつるして水中に沈めていくとき、物体が完全に水中に沈むまでの間、深さが深くなるにつれてばねばかりの示す値が小さくなっていく理由として、最も適切な説明はどれですか。

Accepted Answer

物体が深く沈むほど、物体が押しのける水の体積が増加し、それに応じて浮力が大きくなるため。。ばねばかりの値が小さくなるのは、重力と反対向きにはたらく浮力が大きくなるためです。物体が完全に沈むまでは、深くなるにつれて「水中に沈んでいる部分の体積」が増加します。浮力の大きさは押し出した水の体積に比例するため、体積が増えることで浮力が増し、結果としてばねばかりの値を押し下げます。なお、完全に沈んだ後は体積が変化しないため、浮力は一定となります。

Question 23

水中にある魚を空気中から斜めに見ると、魚は実際よりも浅い位置に浮き上がって見えます。このように、光が水の中から空気中へ進むときに、水と空気の境界の面で光が折れ曲がる現象の名称と、そのときの角度の関係を組み合わせたものとして正しいものはどれですか。

Accepted Answer

現象は屈折であり、入射角よりも屈折角の方が大きくなる。。光が水（密度が高い物質）から空気（密度が低い物質）へ斜めに進むとき、その境界の面で光が折れ曲がる現象を屈折といいます。このとき、境界面に垂直な線と光の筋がなす角のうち、水側の角度を「入射角」、空気側の角度を「屈折角」と呼び、屈折角の方が入射角よりも大きくなるという性質があります。

Question 24

音の伝わる速さ（音の速さ）の定義として、最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

音が伝わった距離を、伝わるのにかかった時間で割った値。音の速さは、単位時間あたりに音が進む距離で表されます。したがって、移動した距離をその移動に要した時間で割ることで求めることができます。これは一般的な速度の計算方法と同じ原理に基づいています。

Question 25

ばねを引く力の大きさを2倍、3倍にすると、それに応じて「ばねののび」も2倍、3倍に変化します。このような力とのびの間に成り立つ関係を何といいますか。

Accepted Answer

比例の関係。ばねの弾性という性質により、弾性の範囲内であれば加えた力の大きさとばねののびは一定の割合で変化します。この物理的な法則をフックの法則と呼び、数学的には一方が2倍、3倍になると他方も2倍、3倍になる比例の関係として定義されます。

Question 26

空気中で糸につるした質量100gのおもりを、そのまま水中へ沈めて静止させました。このとき、おもりにはたらく重力の大きさについて正しく述べたものはどれですか。

Accepted Answer

周囲が空気か水かに関わらず、おもりの質量が変わらなければ、おもりにはたらく重力の大きさは変化しない。。重力は地球が物体を引く力であり、その大きさは物体の質量によって決まります。物体を水中に入れた際に、ばねばかりの値が小さくなるのは、上向きの「浮力」がはたらくためであり、下向きの「重力」そのものの大きさが変化したわけではありません。したがって、物体の質量が一定であれば、周囲の環境に関わらず重力の大きさは等しいままです。

Question 27

液体中の物体に働く「浮力」の性質について述べた文として、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

浮力の大きさは、物体が押しのけた液体の体積に比例する。。浮力は、物体の上面と下面にかかる水圧の差によって生じる上向きの力です。この力の大きさは、物体が水面下にある部分の体積（物体が押しのけた水の体積）のみに依存し、物体の質量や、完全に沈んだ後の深さには関係しないという性質があります。

Question 28

ICカードの内部にはコイルが内蔵されており、読み取り機に近づけるだけで磁界の変化を利用して電流を発生させています。この仕組みを利用した装置において、発生する電流（誘導電流）をより大きくするための方法として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

磁力のより強い磁石を使用するか、磁界を急激に変化させる。。電磁誘導によって発生する誘導電流の大きさは、「磁界の変化の速さ」「磁石の磁力の強さ」「コイルの巻き数の多さ」に比例して大きくなります。したがって、磁力の強い磁石を用いたり、磁石を速く動かして磁界を急激に変化させたりすることで、より大きな電流を得ることができます。

Question 29

光が鏡の面で反射するとき、鏡の面に垂直な線と入射した光の道筋とのなす角を「入射角」、反射した光の道筋と垂直な線とのなす角を「反射角」といいます。これらの角度の大きさは常に等しくなりますが、この決まりを何といいますか。

Accepted Answer

反射の法則。光が物体の表面で反射するとき、入射角と反射角は常に等しくなるという物理的な決まりがあります。これを「反射の法則」と呼び、鏡による像のでき方や光の進み方を考える際の基礎となります。

Question 30

凸レンズの焦点距離の二倍の位置に物体を置いたとき、スクリーンに映る像の性質と位置関係について正しく説明しているものはどれですか。

Accepted Answer

レンズからスクリーンまでの距離は焦点距離の二倍となり、実物と同じ大きさの像ができる。物体を焦点距離の二倍の位置に置くと、光の屈折の原理により、反対側の焦点距離の二倍の位置で光が集まります。物体からレンズまでの距離とレンズからスクリーンまでの距離が等距離（ともに焦点距離の二倍）になるため、像の大きさは実物と等しくなります。

Question 31

地球上で質量60gである物体を月面（重力の大きさが地球の約6分の1の環境）に持ち込み、上皿てんびんと分銅を用いて質量を測定した場合、その測定結果はどうなりますか。

Accepted Answer

地球上と同じ60gになる。上皿てんびんは、測定したい物体にかかる重力と、分銅にかかる重力を比較してつり合わせる道具です。月面では物体にかかる重力も、比較対象である分銅にかかる重力も同じ割合（約6分の1）で小さくなるため、つり合う分銅の個数は地球上と変わりません。したがって、測定される質量の値は場所の影響を受けず、地球上と同じになります。

Question 32

凸レンズから焦点距離の2倍の位置に物体を置いたとき、レンズの反対側のスクリーン上に映し出される像の性質について、正しい説明はどれか、答えなさい。

Accepted Answer

物体と同じ大きさで、上下左右が逆向きの実像。物体を凸レンズの焦点距離の2倍の位置に配置すると、光がレンズの反対側の1点に集まって実像を結びます。このときできる実像は、物体とちょうど同じ大きさになり、実像の性質として向きは上下左右が逆さまの倒立した状態になります。

Question 33

空気中でばねばかりにつるしたときに2.5Nを示す物体がある。この物体をばねばかりにつるしたまま水中に沈めていったところ、物体が完全に水中に沈んだ状態では、ばねばかりの値は1.5Nを示した。このとき、この物体にはたらいている浮力の大きさとして正しいものはどれか。

Accepted Answer

1.0N。物体にはたらく浮力の大きさは、空気中での物体の重さと、水中で測定したときの値の差によって求められる。物体にはたらく重力（2.5N）から、水中でばねばかりが示した値（1.5N）を引くことで、物体を押し上げている力である浮力が1.0Nであると算出できる。水中の値そのものが浮力ではない点に注意が必要である。

Question 34

ある音をコンピュータで観察したところ、1回の振動にかかる時間が0.002秒であった。この音よりも高い音を鳴らしたときの波形の変化について、周期と振動数の関係を説明したものとして適切なものはどれか。

Accepted Answer

周期が0.002秒より短くなり、振動数は大きくなる。。音の高さは振動数によって決まり、音が高くなるほど振動数は大きくなる。振動数と、1回の振動にかかる時間である周期は逆数の関係にあるため、音が高くなって振動数が大きくなれば、周期は必然的に短くなる。したがって、高い音では周期は0.002秒よりも短くなる。

Question 35

半円形ガラスの平らな面を境界とし、ガラスの内部からその中心点に向かって光を入射させ、空気中へ光を出す実験を行います。このとき、空気中へ出ていく光の進み方として適切な観察結果はどれですか。

Accepted Answer

入射した光の延長線上よりも、境界の法線から遠ざかるように折れ曲がって進む。ガラスから空気へ光が進む際、光の速さが変化することによって境界で屈折が生じます。ガラスに比べて空気中の方が光の進む速さが速いため、屈折光は法線から離れる方向へ曲がり、屈折角が入射角よりも大きくなるような進路をとります。

Question 36

水平な床の上に置かれた質量200gのおもりを、バネばかりを用いて真上に引き上げたところ、バネばかりの目盛りは1.1Nを示しましたが、おもりは床に接したまま動きませんでした。このとき、おもりにはたらいている重力の大きさは何Nですか。ただし、質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。

Accepted Answer

2.0N。物体にはたらく重力の大きさは、その物体の質量によって決まります。バネばかりで引き上げる力が重力（この場合は2.0N）より小さい間は物体は動きませんが、物体そのものには質量200gに応じた2.0Nの重力が常に下向きにはたらいています。

Question 37

空気が存在しない宇宙空間などの真空状態で、物体が激しくぶつかり合っても音が周囲に聞こえないのはなぜですか。「振動」という言葉を用いて説明したものとして最も適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

音を伝える物質がないため、物体の振動が周囲に伝わらないから。。音が発生するためには物体の振動が必要ですが、その振動が離れた場所に伝わるためには、振動を仲介する空気などの物質が不可欠です。真空状態では振動を伝える物質が一切存在しないため、どのような振動も音として伝わることができません。これは、光が物質のない真空を通ることができる性質とは対照的です。

Question 38

ある地点で放たれたピストルの煙が見えてから、その音が聞こえるまでにちょうど2.0秒かかりました。光の伝達速度は非常に速いため、光が届く時間は考えないものとします。音の伝達速度を340m/sとしたとき、ピストルを放った地点から観測者までの距離として正しいものを計算しなさい。

Accepted Answer

680m。光が届くまでの時間を無視できる場合、観測された時間差はそのまま音が伝わるのにかかった時間とみなすことができます。音の速さが340m/s、伝わった時間が2.0秒であるため、道のりを求める公式「速さ × 時間」に当てはめると、340 (m/s) × 2.0 (s) = 680 (m) となります。

Question 39

厚いガラスブロックを側面から観察し、その裏側に置いた鉛筆の見え方を確認する実験を行う。観察する角度を調節したところ、ガラスの裏側にあるはずの鉛筆が全く見えなくなる瞬間があった。このとき、ガラスと空気の境界でどのようなことが起きているか、光の性質に基づいて説明したものとして正しいものはどれか。

Accepted Answer

鉛筆からの光がガラスと空気の境界で全反射し、空気中へ出てこなくなったため。。ガラス内部を進む光が空気との境界に当たるとき、その入射角が一定の角度（臨界角）を超えると全反射が発生する。この状態では光はガラスの外（空気中）へは一切出ていかない。そのため、裏側にある鉛筆から出た光が観察者の目に届かなくなり、鉛筆が消えたように見えるという現象が生じる。

Question 40

凸レンズを用いた実験において、物体から凸レンズまでの距離と、凸レンズからスクリーンまでの距離をどちらも30cmにしたところ、スクリーンにはっきりとした実像が映りました。このとき、この凸レンズの焦点距離は何cmですか。

Accepted Answer

15cm。凸レンズによって物体と同じ大きさの実像がスクリーンに映るとき、物体からレンズまでの距離とレンズからスクリーンまでの距離は等しくなり、その距離は焦点距離の2倍となります。問題文ではその距離が30cmであるため、30を2で割った15cmが焦点距離となります。

Question 41

音の波形をオシロスコープで表示させたとき、音の高さ（振動数）を変えることなく、音の大きさのみを小さく変化させた場合に起こる現象として正しい説明はどれですか。

Accepted Answer

波形の振幅が小さくなる。。音の大きさは振幅に関係しており、音が小さくなると振幅も小さくなります。音の高さに関係する振動数や周期は、音の高さが変わらない限り変化しません。したがって、波の形としては、横方向の密度（間隔）は維持されたまま、上下の高さだけが低くなる変化を示します。

Question 42

1平方メートル（1m2）あたりの面を垂直におす力の大きさを表す用語と、その単位の組み合わせとして正しいものを選びなさい。

Accepted Answer

圧力（Pa）。単位面積あたりにはたらく力の大きさは圧力と呼ばれます。圧力の単位にはパスカル（Pa）が用いられ、1Paは1m2の面積に1Nの力がはたらいている状態を指します。計算式では「力の大きさ ÷ 面積」で求めることができます。

Question 43

電子てんびんの上に水の入ったビーカーを載せたところ、表示は282gでした。次に、糸につるした物体を、ビーカーの底につかないように水中に完全に沈めたところ、表示が320gに変化しました。このとき、物体にはたらいている浮力の大きさは何N（ニュートン）ですか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。

Accepted Answer

0.38N。電子てんびんの数値の増加分は、物体にはたらく浮力の大きさと等しくなります。数値は320g - 282g = 38g増加しているため、浮力の大きさは38gの物体にはたらく重力の大きさに相当します。100gで1Nであるため、38gをニュートンに換算すると、38 ÷ 100 = 0.38Nとなります。

Question 44

天井に吸盤を貼り付け、その吸盤に糸で900グラムのおもりを吊り下げたところ、吸盤は静止しました。このとき、外部の大気が吸盤を天井に向かって押す力を「力1」、吸盤と天井の間にあるわずかな空気が吸盤を外側へ押し返す力を「力2」、糸がおもりによって吸盤を真下に引く力を「力3」と定義します。100グラムの物体にはたらく重力の大きさを1ニュートンとしたとき、力3の大きさと、これらの力の関係について正しく述べているものはどれですか。

Accepted Answer

力3の大きさは9ニュートンであり、力1 ＝ 力2 ＋ 力3 という関係が成り立つ。。物体が静止しているとき、そこにはたらく上下方向の「力のつり合い」が成立している。この場合、上向きの力は外部の大気が吸盤を天井に押しつける「力1」のみである。これに対し、下向きの力は吸盤内部の空気が「押し返す力」である「力2」と、おもりが糸を介して吸盤を「引く力」である「力3」の2つがある。100グラムで1ニュートンとはたらくため、900グラムのおもりによる「力3」は9ニュートンとなる。したがって、上向きの力1と、下向きの力の合計（力2＋力3）が等しくなっている。

Question 45

コンピュータなどで音の波形を観察した際、振動の中心から山、または谷の頂点までの最大距離を指す「振れ幅」のことを何と呼びますか。

Accepted Answer

振幅。音は物体が振動することによって発生し、その振動の振れ幅のことを振幅と呼びます。波形において中心の基準線からの最大距離がこの振幅に該当し、音の大きさを決定する要素となります。

Question 46

音が発生し、周囲に伝わっていく原理について説明したものとして、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

物体が振動することで周囲の空気が押し引きされ、その震えが次々と伝わることで音となる。。音の正体は物体の振動である。音源が振動すると、それに接している空気などの物質が押し出されたり引かれたりして密度の変化が生じ、その震えが波となって周囲に伝わっていく。そのため、振動を伝える物質がない真空中では音は伝わらない。

Question 47

凸レンズの左側にある焦点に点光源を置き、そこから出た光を凸レンズに当てたとき、レンズを通り抜けた後の光の進み方について正しく述べたものはどれですか。

Accepted Answer

レンズを通過した後は、光軸に対して平行な直線となって進む。焦点に置かれた光源から出た光は、凸レンズを通過する際に屈折し、すべて光軸（主軸）と平行な光線となって進みます。この原理は、懐中電灯やサーチライトのように、特定の方向に平行な光を飛ばす装置に応用されています。図を用いずに考えると、焦点から広がる光がレンズによって「整列させられ」、軸と平行になるイメージを持つことが重要です。

Question 48

スタンドにつるされたばねの先におもりを取り付け、そのおもりを糸で水平方向に引いたところ、ばねが鉛直方向から45度傾いた状態で静止しました。このとき、「おもりがばねを引く力」を矢印で表す際の作用点と向きについて述べたものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

作用点はばねとおもりの接点にあり、向きはばねの中心軸に沿って斜め下の方向である。。力を矢印で表す際、力の三要素である「作用点」「向き」「大きさ」を正確に表現する必要があります。「おもりがばねを引く力」を考える場合、力が加わる点はばねとおもりの接点になるため、ここを作用点とします。また、ばねは常にその中心軸（長さ方向）に沿って伸び縮みするため、おもりがばねを引く力の向きは、ばねを斜め下に引き伸ばそうとする中心軸に沿った方向になります。おもりの中心に働く重力や、糸が引く水平方向の力と混同しないよう注意が必要です。

Question 49

モノコードを用いて音の性質を調べる実験において、はじく弦の長さを短くしたり、弦を強く張ったりしたとき、音の高さと音の波形（振幅・振動数）の変化について述べた説明として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

音が高くなり、1秒あたりの振動数が増える。音の高さは、音源が1秒間に振動する回数である振動数によって決まります。モノコードの弦を短くしたり、強く張ったりしてはじくと、弦が速く振動するようになるため、振動数が増えて音が高くなります。一方、振幅は音の大きさを決める要素であり、弦をはじく強さによって変化するため、音を高くする操作と振幅の変化は直接関係しません。

Question 50

ばねに加える力の大きさと、それによって生じるばねの変化について述べた「フックの法則」の説明として、最も適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

ばねののびは、ばねに加える力の大きさに比例する。。フックの法則は、ばねに加える力の大きさと、ばねののびが比例の関係にあることを示した物理法則です。間違いやすい点として、力の大きさに比例するのは「ばねの全体の長さ」ではなく、自然の長さ（何も吊るしていない時の長さ）からどれだけ増えたかを示す「ばねののび」であるという点に注意が必要です。

Question 51

光学台の上に、光源、L字型の切り抜きがある物体、凸レンズ、スクリーンをこの順に直線上に並べた。物体と凸レンズの距離を30cm、凸レンズとスクリーンの距離を60cmに調節したところ、スクリーンにはっきりと像が映し出された。このとき、スクリーンに映った像をスクリーン側から観察したときの形状として適切な説明はどれか。

Accepted Answer

物体を180度回転させた、上下左右が逆のL字型の実像。凸レンズによってスクリーン上に映し出される像は実像です。実像は、物体の上側から出た光がレンズの下側へ、物体の下側から出た光がレンズの上側へと屈折して集まるため、必ず上下左右が逆の向きになります。したがって、L字型の物体を用いた場合、それを180度回転させた形として観察されます。

Question 52

質量200gのおもりをスタンドに吊り下げて静止させたとき、このおもりにはたらく重力の大きさと、その重力を図示する際に書き始める点（作用点）の位置について正しく説明しているものはどれですか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。

Accepted Answer

重力の大きさは2Nであり、作用点はおもりの中心とする。質量100gの物体にはたらく重力の大きさが1Nであるという定義に基づくと、質量200gの物体にはたらく重力の大きさは2Nとなります。物体にはたらく重力を矢印で示す場合、その物体の中心を作用点として描き始めるのが物理学上の原則です。おもりの端ではなく中心から鉛直下向きに矢印を伸ばすことで、正しく重力を表現できます。

Question 53

凸レンズによってスクリーン上にはっきりとした像を映したとき、この像（実像）の向きは、もとの物体と比べてどのようになっているか、適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

上下も左右も逆の向き。凸レンズの焦点の外側に物体を置いたとき、レンズを通過した光が一点に集まってスクリーン上に結ぶ像を実像と呼びます。光の直進する経路をたどると、レンズの中心を通る光によって、物体の上の部分はスクリーンの下側に、物体の右側はスクリーンの左側に映るため、実像は必ず上下左右が逆になります。

Question 54

相似比が1：2である2つの直方体の容器Aと容器Bがあります。容器Aの底面積をS、容器Bの底面積を4Sとします。これらの容器を水に浮かべ、水面下1cmの深さまで沈めるために必要な重りの重さを比較したとき、容器Bに必要な重りの総重量は、容器Aに必要な重りの総重量の何倍になりますか。ただし、容器自体の重さは無視できるものとします。

Accepted Answer

4倍。容器を一定の深さまで沈めるために必要な力（重りの重さ）は、そのときに容器が受ける浮力の大きさと等しくなります。水面下にある部分の体積は「底面積 × 深さ」であり、深さが同じ1cmであれば、体積の比は底面積の比と一致します。容器Bの底面積は容器Aの4倍（相似比1：2の2乗）であるため、排除した水の体積も4倍となり、必要となる重りの重さも4倍になります。

Question 55

200gのおもりが、2本の糸Aおよび糸Bによって上方に引かれて静止している。このとき、おもりに働く「重力」と、糸A、Bが同時におもりを引く力を合成した「合力」の関係について、力のつり合いの観点から正しく説明しているものはどれか。

Accepted Answer

重力の矢印と合力の矢印は、向きが反対で大きさが等しく、一直線上にある。。物体が静止しているとき、その物体に働くすべての力はつり合っています。このケースでは、鉛直下向きに働く重力と、2本の糸が引く力を合成した鉛直上向きの合力が、「大きさが等しい」「向きが反対」「一直線上にある」という力のつり合いの条件を満たしているため、おもりは静止し続けます。

Question 56

ある実験で使用した板には、10ニュートンの重力がはたらいています。この板と同じ材質で作られた、質量が2倍である別の板を用意した場合、その板にはたらく重力の大きさはどうなりますか。理由とともに適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

重力の大きさは質量に比例するため、20ニュートンになる。。物体にはたらく重力の大きさは、その物体の質量に比例するという法則があります。質量が2倍になれば、地球から引かれる力の大きさである重力も2倍になります。本問ではもとの板にはたらく重力が10ニュートンであるため、質量が2倍の板には20ニュートンの重力がはたらくことになります。

Question 57

質量が40gで底面積が4cm²の立方体Aと、質量が120gで底面積が16cm²の直方体Bをそれぞれ水平な床に置きました。100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとしたとき、物体Aが床に及ぼす圧力として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

1000Pa。圧力は「単位面積（1m²）あたりを垂直に押す力の大きさ」であり、ニュートン（N）を単位とした力の大きさを、平方メートル（m²）を単位とした面積で割ることで算出できます。物体Aにはたらく重力は0.4N、底面積の4cm²は0.0004m²であるため、0.4 ÷ 0.0004 を計算すると1000Paとなります。質量が大きい物体B（1.2N ÷ 0.0016m² = 750Pa）よりも、面積あたりの力が大きい物体Aの方が、床にかかる圧力は大きくなります。

Question 58

液体の性質を調べる実験において、サラダ油の体積を測定したところ400立方センチメートルであり、その質量は364グラムでした。このとき、サラダ油の密度は何g/cm³（グラム毎立方センチメートル）になりますか。小数第2位まで求めなさい。

Accepted Answer

0.91g/cm³。密度は、物質の質量を体積で割ることによって算出されるため、364（g）÷ 400（cm³）という計算式が成り立ちます。これを計算すると、0.91g/cm³となります。体積を質量で割るという計算順序の誤りに注意する必要があります。

Question 59

外側の箱に対してレンズが固定された鏡筒を前後にスライドさせ、スクリーンとの距離を12cmから18cmの間で調節できるモデルカメラがある。このレンズから60cm離れた位置に物体を置き、スクリーンにはっきりと像を映し出したとき、スクリーン上に映る像の種類と、物体をさらに遠ざけた際にピントを合わせるための操作の組み合わせとして適切なものはどれか。

Accepted Answer

像の種類：実像、　操作：レンズをスクリーンに近づける。凸レンズを通り、実際に光がスクリーン上に集まって結ぶ上下左右が逆の像を実像と呼ぶ。物体をレンズから遠ざけると、像が結ばれる位置はレンズの焦点に近づく（レンズに近づく）という性質がある。そのため、より遠くの物体にピントを合わせるには、レンズとスクリーンの距離を短くする必要がある。

Question 60

質量80gの物体を電子てんびんにのせ、その物体をばねで真上に引き上げる実験を行います。ばねの伸びが0cmのとき、電子てんびんの示す値は80gでした。その後、ばねを引き上げて伸びを4cmにしたところ、てんびんの示す値は60gになり、伸びを8cmにすると4cmのときよりもさらに20g減少しました。このとき、ばねの伸びを12cmにした場合、電子てんびんが示す値は何gになると考えられますか。

Accepted Answer

20g。電子てんびんにはたらく力は、物体にはたらく下向きの重力から、ばねが物体を上向きに引く弾性力を差し引いた値となります。この実験では、ばねの伸びが4cm増えるごとに、てんびんの示す値が20gずつ減少していることから、ばねの弾性力が20g分ずつ増加していることがわかります。したがって、伸びが12cm（4cmの3倍）のときは、弾性力が60g分はたらくため、80gから60gを引いた20gがてんびんの示す値となります。

Question 61

地球上において、物体にはたらく重力の大きさを表す際に用いられる単位の名称と、その基準となる質量の関係について正しい説明を選びなさい。

Accepted Answer

力の大きさを表す単位にはニュートン(N)を用い、質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとする。。理科の学習において、力の大きさを示す単位にはニュートン(N)が使われます。日本の公立高校入試の基準では、質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nと定めて計算を行うのが一般的です。

Question 62

モノコードの弦をはじいたところ、発生した音が時間の経過とともにしだいに小さくなっていきました。このとき、音の波の性質として起こっている変化を説明したものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

音の振幅がしだいに小さくなっている。。音の大きさは、音源が振動する幅である「振幅」によって決まります。音が小さくなる過程では、弦の振動の幅が徐々に狭くなっていくため、振幅が減少します。音の高さに関係する「振動数」は、この場合には変化しません。

Question 63

双眼実体顕微鏡には、左右の目の視力の違いを調節し、両目ではっきりと対象物が見えるようにするための仕組みがあります。この調節を行うために回転させる部位の名称と、その操作を行うタイミングの組み合わせとして正しいものはどれですか。

Accepted Answer

視度調節リングを、粗動ねじでピントを合わせた後に操作する。。双眼実体顕微鏡での観察では、まず固定側の接眼レンズ（一般に右目）をのぞきながら粗動ねじでピントを合わせます。その後、もう一方の接眼レンズ（一般に左目）側にある視度調節リングを回してピントを合わせることで、左右の視力の差を補正します。この手順により、両目による正確な立体的観察が可能になります。

Question 64

水平な床の上に、1辺が3.0cmの立方体を置いたところ、床に加わる圧力は810Paであった。この立方体と同じ材質でできており、高さが3.0cm、底面積が立方体の2倍である直方体を用意し、水平な床に置いた。このとき、直方体が床に加える圧力として正しいものはどれか。

Accepted Answer

810Pa。圧力は「力の大きさ ÷ 面積」で決まります。同じ材質で高さが等しい柱状の物体の場合、底面積が2倍になると体積も2倍になり、床を垂直に押す力の大きさ（重力）も2倍になります。分子（力の大きさ）と分母（面積）がいずれも2倍になるため、その比である圧力の値は変化せず、立方体と同じ810Paになります。高さが同じであれば、底面積の大小にかかわらず圧力は一定となります。

住所	宮城県仙台市太白区八木山弥生町16-17
運営会社	ARINA partners株式会社
代表者	高橋渉
連絡先	info@arinna.co.jp
連絡先②	0568-50-2677

【一問一答クイズ】中学1年物理問題500問以上(理科)

【光・音・力】一問一答チェックリスト（全100問）

音の大きさと高さの仕組み

フックの法則

パスカルを用いた圧力の算出

凸レンズにおける像の不成立

虚像

音の高さと振動数の関係

音の高さと振動数の関係

状態変化による気圧の変化

浮力

平面鏡による像の性質

音の伝わる時間の計算

浮力の測定と算出

質量と重力の大きさの関係

浮力の測定と算出

音の振幅と大きさ

焦点を通る光の屈折

屈折

超音波

ガラスによる光の屈折

音の高さと弦の長さ

体積と密度の積による質量の決定

浮力の大きさと体積の関係

水中にある物体の浮き上がり現象

音の伝わる速さ

ばねののびと力の大きさの関係

水中における重力の変化

浮力の大きさと体積の関係

磁力

入射角と反射角の関係

焦点距離の二倍の距離における像の位置関係

上皿てんびんによる質量の測定

焦点距離の２倍の位置

浮力の測定と算出

振動数の算出

光の屈折（ガラスから空気）

重力の大きさ

音を伝える物質

音の到達によるタイムラグ

全反射

凸レンズの焦点距離

音の大きさと波形

圧力

浮力の大きさ

大気圧下での力の均衡

振幅

音源

凸レンズを通る光の道筋

ばねを引く力のベクトル

音の高さと弦の条件

フックの法則

実像

重力の図示

実像の向き

浮力と底面積の規則性

重力と力のつり合いの表現

重力の大きさ

圧力の大きさと力の関係

液体の密度算出

カメラのピント調節と撮影範囲

力のつり合いと測定値の変化

重力の大きさの算出

音の振幅と音の大きさの関係

双眼実体顕微鏡の操作手順

圧力

反射の法則

水面上に露出する体積の割合

音を伝える物質

アルキメデスの原理と天秤の傾き

ばね定数の違いによる力学系の変化

振動数の算出

実像の向きと大きさの性質

振動数の計算

弦の振動数と音の高低

凸レンズを組み合わせた望遠鏡の原理

音の高さと振動数

音の速さの計算

入射角

直方体ガラスにおける光の屈折