【一問一答クイズ】中学3年物理(運動とエネルギー)問題500問(理科)
2026
10/28
中学3年生の物理分野を単元別の一問一答でチェック。力の合成・分解とつり合い・物体の運動・仕事とエネルギーを、覚えたいところから確認できます。
📌 この記事でわかること
・全国の公立高校入試問題(理科)の中学3年生の範囲で出題された1,070問を分析
・中学3年生物理の類似問題を2,727問収録
・出題都道府県は47都道府県に及ぶ
・各単元の頻出テーマを一問一答で確認しよう!
中学3年の物理分野を単元別の一問一答で確認できます。
単元 過去問件数 出題率
仕事とエネルギー 504 件 47.1%
力の合成・分解とつり合い 301 件 28.1%
物体の運動 265 件 24.8%
📊 出題傾向サマリー(中学3年生物理)
📍 出題都道府県(全期間)
東京都 大阪府 京都府 青森県 岩手県 宮城県 秋田県 山形県 福島県 茨城県 栃木県 群馬県 埼玉県 鹿児島県 千葉県 愛媛県 神奈川県 新潟県 富山県 石川県 福井県 岐阜県 山梨県 長野県 静岡県 愛知県 奈良県 三重県 滋賀県 兵庫県 福岡県 和歌山県 鳥取県 島根県 岡山県 広島県 山口県 徳島県 香川県 高知県 佐賀県 長崎県 熊本県 大分県 宮崎県 沖縄県 北海道
📅 直近3年の出題県
東京都(2026) 大阪府(2026) 青森県(2026) 秋田県(2026) 茨城県(2026) 群馬県(2026)
単元ごとに分けているので、苦手なところから取り組めます。
目次
【力の合成・分解とつり合い】一問一答チェックリスト(全167問)
最終更新日:2026-07-05
📊 力の合成・分解とつり合いの頻出テーマランキング
公立高校入試出題データベースより
大阪府公立高校入試(2026)類似
重力の斜面に垂直な分力と角度の関係
Q1
斜面上に置かれた物体にはたらく重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分解することを考えます。斜面の傾き(角度)を次第に大きくしていったとき、重力の垂直な分力の大きさはどのように変化しますか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
変化しない
次第に小さくなる
大きくなったあとに小さくなる
次第に大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
次第に小さくなる
斜面上の物体にはたらく重力は、物体を斜面に沿って滑り降ろそうとする「平行な分力」と、物体を斜面に押しつける「垂直な分力」に分解されます。斜面の傾きが大きくなるにつれて、平行な分力は大きくなりますが、斜面を垂直に押す力である垂直な分力は、重力の向きと斜面に垂直な方向とのズレが大きくなるため、次第に小さくなります。
島根県公立高校入試(2018)類似
作用・反作用の法則
Q2
作用・反作用の法則において、二つの物体の間に働く「作用の力」と「反作用の力」の関係について述べたものとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
質量の大きい物体が及ぼす作用の力の方が、反作用の力よりも大きくなる
作用の力が働いてから、わずかに遅れて反作用の力が生じる
物体が静止しているときのみ、二つの力の大きさは等しくなる
二つの力の大きさは常に等しく、向きは反対で、同一の直線上に働く
💡 答えを確認
✅ 正解
二つの力の大きさは常に等しく、向きは反対で、同一の直線上に働く
作用と反作用の二つの力は、常に「同じ大きさ」であり、「向きが反対」で、かつ「一直線上」に働きます。これは物体の質量や、物体が動いているか静止しているかに関わらず、二つの物体の間で力が及ぼし合われる瞬間に必ず成立する原理です。
神奈川県公立高校入試(2017)類似
力学的エネルギー保存の法則と斜面の傾き
Q3
台車を斜面に沿って糸で引き上げる実験を行います。水平面とのなす角が「大きい斜面」と「小さい斜面」を用意し、どちらの台車にも一定の力で糸を引き、同じ距離だけ移動させました。このときのエネルギーの変化について述べた文として、最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
傾きが大きい斜面の方が、より高い位置まで移動するため、引く力がした仕事以上の力学的エネルギーを得る。
仕事の大きさが同じであっても、傾きが小さい斜面では摩擦の影響を強く受けるため、力学的エネルギーの増加量は必ず小さくなる。
傾きが小さい斜面の方が、同じ距離を移動させたときの仕事が大きくなるため、力学的エネルギーの増加量も大きくなる。
物体を引く力がした仕事が同じであれば、斜面の傾きに関わらず、力学的エネルギーの増加量は等しくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
物体を引く力がした仕事が同じであれば、斜面の傾きに関わらず、力学的エネルギーの増加量は等しくなる。
摩擦がない場合、物体に加えられた仕事の量は、そのままその物体が増加させたエネルギーの量と等しくなります。力がした仕事は「力 × 移動距離」で求められるため、これらが同じであれば、斜面の傾きがどのような角度であっても力学的エネルギーの増加量は等しくなります。
千葉県公立高校入試(2018)類似
斜面の傾きと力の大きさの関係
Q4
高さ1.5m、長さ3.0mの斜面を用いた実験装置において、質量200gの台車に100gのおもりを3個載せ、斜面に沿ってばねばかりでゆっくりと引き上げました。このとき、ばねばかりが示す値は何N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、斜面の摩擦や空気の抵抗は無視できるものとします。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
1.5N
2.5N
3.0N
5.0N
💡 答えを確認
✅ 正解
2.5N
物体を引き上げるのに必要な力は、物体にはたらく重力に斜面の比率(高さ÷斜面の長さ)を掛けることで求められます。まず、物体全体の質量は、台車の重さと3個のおもりの合計で500g(5N)となります。次に、斜面の高さが1.5m、長さが3.0mであることから、引き上げる力は「5N × (1.5m ÷ 3.0m)」という式で計算できます。斜面上では重力の分力のつり合いを考える必要があり、この計算により2.5Nの力で引き上げられることがわかります。
北海道公立高校入試(2024)類似
斜面上の物体にはたらく重力の分解
Q5
斜面上に置かれた物体にはたらく「重力」を、物体の運動を考えるために2つの力に分けることがあります。このとき、重力は一般的にどのような方向の力に分解されますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 0%(2回)
🔥 類題3問
鉛直下向きの方向と、水平な方向
斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向
斜面に平行な方向と、鉛直上向きの方向
斜面に垂直な方向と、水平な方向
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向
斜面上の物体にはたらく重力は、物体を斜面の下方向へ動かそうとする力と、物体を斜面に押しつける力として考えることができます。そのため、重力を「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して分析するのが一般的です。
東京都公立高校入試(2022)類似
斜面を下る物体の運動
Q6
斜面を下る物体の運動において、物体の速さが「一定の割合で増加する」理由を、力学的な観点から説明したものとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面を下る距離が長くなるほど、物体が受ける垂直抗力の大きさが小さくなり、その分だけ加速しやすくなるから。
物体が下向きに動くほど、地球の中心に近づくため、重力の大きさが反比例して大きくなるから。
物体に働く重力の斜面方向の分力が、斜面上のどの位置でも常に一定の大きさで働き続けるから。
速さが増加すると、物体を後ろ向きに引く摩擦力が消滅し、重力の影響だけを純粋に受けるようになるから。
💡 答えを確認
✅ 正解
物体に働く重力の斜面方向の分力が、斜面上のどの位置でも常に一定の大きさで働き続けるから。
物体の速さが変化するのは、運動の向きに力が働いているからです。斜面を下る物体には、重力の斜面方向の分力が常に運動の向きに加わっています。斜面の傾きが変化しない限り、この分力の大きさは物体が斜面上のどこにいても一定です。物体に一定の大きさの力が働き続けると、速さの変化(加速の度合い)も一定になるため、速さは一定の割合で増加します。これに対し、もし力がだんだん大きくなれば、速さの増え方もだんだん大きくなります。
島根県公立高校入試(2022)類似
斜面上の加速度の不変性
Q7
一定の傾きの斜面において、記録タイマーを用いて台車の運動を記録する実験を行いました。斜面の「高い位置」から走らせた記録テープと、「低い位置」から走らせた記録テープを、それぞれ0.1秒ごとに切り取って並べて比較しました。このとき、どちらのテープにおいても「隣り合うテープの長さの差」が常に一定であり、かつ両方のテープでその差が等しい値となりました。この結果から、斜面を下る台車の運動についてどのようなことが言えますか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
台車を離す位置が高いほど、重力がより強くはたらくようになる
台車が斜面を下り続けると、やがて速さが増加する割合は小さくなっていく
斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず速さが増加する割合は等しい
記録テープの長さの差が一定なのは、台車が等速直線運動をしているからである
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず速さが増加する割合は等しい
記録テープを一定の時間間隔で切り取ったときの「隣り合うテープの長さの差」は、その時間内にどれだけ速さが変化したか(速さが増加する割合)を視覚的に示しています。開始位置を変えてもこの差が等しいということは、斜面の傾きという条件が共通であれば、物体の位置によらず速さの変化の仕方が一定であることを証明しています。
東京都公立高校入試(2022)類似
力の分解
Q8
斜面上に静止している物体に働く重力を、斜面に平行な成分と斜面に垂直な成分の2つに分解して考える場合、物体が斜面を下る運動を引き起こす原因となるのはどちらの力ですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
物体が受ける空気の抵抗
重力の斜面に垂直な成分
斜面が物体を押し返す垂直抗力
重力の斜面に平行な成分
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面に平行な成分
斜面上にある物体に働く重力は、物体を斜面の下方向に引っ張る力(斜面に平行な成分)と、斜面を押しつける力(斜面に垂直な成分)に分解されます。このうち、物体を斜面に沿って滑り出させようとするのは、斜面に平行な成分です。物体に働く摩擦力がこの平行な成分よりも小さいとき、物体は斜面を下り始めます。
岡山県公立高校入試(2020)類似
作用・反作用の法則
Q9
床の上に小球が静止しています。このとき「床が小球を上向きに押し上げる力(垂直抗力)」に対する反作用として正しい説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 0%(2回)
🔥 類題3問
空気から小球が受ける浮力
小球が床を下向きに押し返す力
地球が小球を下向きに引く力(重力)
小球が地球を上向きに引く力
💡 答えを確認
✅ 正解
小球が床を下向きに押し返す力
作用・反作用の関係は、力を及ぼし合う2つの物体の間で成立します。「床が小球を」押す力に対しては、主語と目的語を入れ替えた「小球が床を」押し返す力が反作用となります。小球にはたらく重力は、垂直抗力と同じ物体(小球)にはたらいて打ち消し合っている「つり合いの力」であり、反作用ではありません。
兵庫県公立高校入試(2017)類似
作用反作用の法則
Q10
水平なレールの上で、動いている小球が静止している木片に衝突した場面を考えます。このとき、小球が木片に及ぼす力をF1、木片が小球に及ぼす力をF2とした場合、F1とF2の関係について正しい説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
F1とF2は同じ大きさで、向きも同じである
木片が及ぼす力F2の方が、小球が及ぼす力F1よりも大きい
小球が及ぼす力F1の方が、木片が及ぼす力F2よりも大きい
F1とF2は同じ大きさで、向きは反対である
💡 答えを確認
✅ 正解
F1とF2は同じ大きさで、向きは反対である
作用反作用の法則により、ある物体が別の物体に力を加えたとき、相手の物体からも必ず同じ大きさの力を反対向きに受けます。小球が木片を押す作用があれば、同時に木片が小球を押し返す反作用が生じるため、小球の勢いや重さに関わらず、衝突した瞬間の2つの力の大きさは等しくなります。
鳥取県公立高校入試(2024)類似
力の分解
Q11
1つの力を、特定の2方向の力に分解するための作図の手順として正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
もとの力の長さを2等分し、それぞれの方向の線の上にその長さの矢印をかく。
もとの力の矢印を1辺とし、分解したい方向に向けて垂直な線を引いて長方形をかく。
もとの力の矢印を対角線とし、分解したい2つの方向の線を2辺とする平行四辺形をかく。
分解したい2つの方向の線の長さを足すと、もとの力の矢印の長さと同じになるように分力をかく。
💡 答えを確認
✅ 正解
もとの力の矢印を対角線とし、分解したい2つの方向の線を2辺とする平行四辺形をかく。
力の分解や合成には「平行四辺形の法則」を利用します。分解したい場合は、もとの力の矢印の先端から、それぞれの方向の線に平行な線を引き、もとの力の矢印が対角線となるような平行四辺形を構成します。その平行四辺形の2辺が求める分力となります。
京都府公立高校入試(2017)類似
斜面を下る物体の速さの変化
Q12
斜面を下る物体の運動において、物体の速さが時間の経過とともに一定の割合で変化する理由を、物体にはたらく力の観点から説明したものとして最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
物体にはたらく重力が、斜面を下るにつれて徐々に大きくなるため
動き出す瞬間にのみ大きな力が加わり、その勢いで加速し続けるため
斜面に平行な下向きの一定の力が、物体に加わり続けているため
斜面から垂直抗力を受け、それが進行方向の力に変換されるため
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な下向きの一定の力が、物体に加わり続けているため
物体が斜面上にあるとき、物体にはたらく重力は「斜面に垂直な成分」と「斜面に平行な成分」に分解されます。このうち、斜面に平行な下向きの力は物体が下っている間、常に一定の大きさではたらき続けます。物体に一定の大きさの力が加わり続けると、速さが一定の割合で増加する「等加速度運動」となります。重力そのものの大きさは斜面上の位置によって変化することはありません。
千葉県公立高校入試(2021)類似
力の合成
Q13
1点から伸びる2本のひもで、真下に向かって1.0Nの重力がかかっているおもりを静止させて吊り下げています。この2本のひもがなす角度が120度であるとき、1本のひもがおもりを引く力の大きさはいくらになりますか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.5N
2.0N
1.0Nよりも大きく、2.0Nよりも小さい
1.0N
💡 答えを確認
✅ 正解
1.0N
2本のひもがおもりを引く力の合力は、おもりの重さとつり合うため、真上の向きに1.0Nの大きさになります。平行四辺形の法則に基づくと、2本のひものなす角が120度の場合、合力(平行四辺形の対角線)を1辺とする三角形は正三角形になります。したがって、それぞれのひもが引く力の大きさは、合力の大きさである1.0Nと等しくなります。
鳥取県公立高校入試(2024)類似
力の分解
Q14
1つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを何といいますか。また、その分けられた個々の力を何といいますか。正しい組み合わせを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
力の分解・分力
力の分離・作用力
力の合成・合力
力の分散・抗力
💡 答えを確認
✅ 正解
力の分解・分力
1つの力をそれと同じ効果を持つ複数の力に分ける操作を「力の分解」と呼び、これによって得られたそれぞれの力を「分力」と呼びます。これは「力の合成」の逆の操作にあたります。
群馬県公立高校入試(2017)類似
斜面上の重力の分解
Q15
斜面上の物体にはたらく重力を、斜面に平行な方向と垂直な方向に分解して作図する場合、重力と2つの分力の関係はどのようにならなければならないか、正しい決まりを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
2つの分力の大きさを足すと、必ず重力の大きさの2倍になるように作図する
重力の矢印の長さが、平行な分力と垂直な分力の長さの和に等しくなるようにする
重力の矢印の先端から、斜面に対して水平に線を引いて分力を決定する
重力の矢印を対角線とし、2つの分力を2辺とする長方形(平行四辺形)をつくる
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の矢印を対角線とし、2つの分力を2辺とする長方形(平行四辺形)をつくる
力の分解においては、もとの力を対角線とし、分解したい2つの方向を隣り合う2辺とする平行四辺形を作図するというルールがあります。斜面上の分解では、平行な方向と垂直な方向は互いに直角に交わるため、作図される図形は長方形となります。
香川県公立高校入試(2024)類似
作用・反作用の法則
Q16
物体Aが物体Bに力を加えるとき、物体Aは物体Bから同時に同じ大きさで逆向きの力を受けます。このとき、物体Aが物体Bに及ぼす力を「作用」と呼ぶのに対し、同時に物体Bから物体Aに働く力を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
反作用
摩擦力
弾性力
慣性
💡 答えを確認
✅ 正解
反作用
一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、必ず相手の物体からも同時に力を受けます。この一対の力のうち、一方を作用と呼ぶとき、もう一方を反作用と呼びます。これらは常にセットで発生する物理現象です。
茨城県公立高校入試(2018)類似
作用・反作用の法則
Q17
ロケットが真下に向けて高温のガスを噴射し、その反動を利用して上向きに上昇する仕組みを、力の関係に着目して説明したものとして正しいものはどれか選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
ロケットにはたらく重力と、ガスを噴射することによって生じる上向きの力がつり合っているため上昇する。
噴射されたガスが地面や周囲の空気を押すことで、その跳ね返りの力がロケットを押し上げている。
ロケットがガスを押す力よりも、ガスがロケットを押し返す力の方が大きいため、ロケットは上昇できる。
ロケットがガスを押す力と、ガスがロケットを押し返す力は、互いに逆向きで大きさが等しい関係にある。
💡 答えを確認
✅ 正解
ロケットがガスを押す力と、ガスがロケットを押し返す力は、互いに逆向きで大きさが等しい関係にある。
ロケットの上昇は、作用・反作用の法則によって説明されます。ロケットがガスを後方に押し出す力(作用)が生じると、同時にガスがロケットを前方に押し返す力(反作用)が発生します。この2つの力は、常に「逆向き」で「大きさ」が等しくなります。よくある誤答として、周囲の空気を押した反動であるという考えがありますが、真空の宇宙空間でもロケットが進めるのは、この2物体間(ロケットとガス)の作用・反作用があるためです。また、力のつり合いは「1つの物体」にはたらく力についての関係ですが、作用・反作用は「2つの物体」が互いに及ぼし合う力であるという点が異なります。
長崎県公立高校入試(2019)類似
二力のなす角度と分力の大きさ
Q18
ある重さの小球を2本の糸でつるして静止させる実験を行う。2本の糸がなす角度を大きくした状態から、徐々に角度を小さくしていき、2本の糸がより垂直に近い状態で小球を支えるように変化させた。このとき、1本の糸が小球を引く力の大きさは、角度を小さくする前と比べてどのように変化するか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
大きくなる
重力と同じ大きさになるまで大きくなる
変化しない
小さくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
小さくなる
小球にはたらく重力と、2本の糸が引く力の合力がつり合っているとき、重力の大きさが一定であれば合力の大きさも一定に保たれる。2本の糸のなす角度を小さくすると、同じ大きさの合力(対角線)を作るために必要な平行四辺形の2辺(分力)の長さは短くなる。したがって、1本の糸が引く力の大きさは小さくなる。
長崎県公立高校入試(2024)類似
力のつり合い
Q19
定滑車を用いておもりを吊り下げ、糸を真下に引く装置において、おもりが等速直線運動をしている場面を考えます。このとき、おもりにはたらく重力の大きさを方眼紙上の矢印で表すと、4目盛り分の長さになりました。方眼紙の1目盛りが0.5N(ニュートン)を表すとするとき、糸がおもりを引く力の大きさは何Nですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.5 N
2.0 N
4.0 N
1.0 N
💡 答えを確認
✅ 正解
2.0 N
おもりが等速直線運動をしているとき、おもりにはたらく重力と糸がおもりを引く力はつり合っています。力のつり合いの条件より、2つの力の大きさは等しくなります。まず、おもりにはたらく重力の大きさは、1目盛り0.5N × 4目盛り = 2.0N と計算できます。したがって、これとつり合っている糸がおもりを引く力の大きさも、同じく2.0Nとなります。
島根県公立高校入試(2024)類似
斜面における摩擦力
Q20
物体を斜面に沿って引き上げる際、仕事の原理から導かれる計算上の力よりも、実際にばねばかりで測定される力の方が大きくなることがあります。このとき、物体と斜面の接触面において物体の運動を妨げる向きにはたらいている抵抗の力を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
磁力
垂直抗力
重力
摩擦力
💡 答えを確認
✅ 正解
摩擦力
物体が他の物体と接しながら運動するとき、その接触面には運動を妨げる向きに力がはたらきます。この力を摩擦力と呼びます。斜面を用いた実験では、物体を引き上げる力に加えて、この摩擦力に打ち勝つための力が必要になるため、理想的な計算値よりも大きな力が必要となります。
富山県公立高校入試(2020)類似
等速直線運動における力のつり合い
Q21
摩擦のない水平面上を右向きに等速直線運動をしている台車があります。この台車に働く「重力」と「垂直抗力」の関係、および台車が右向きに動き続ける理由について述べた文として、最も適切なものはどれか選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
重力と垂直抗力はつり合っておらず、その力の差によって台車を右向きに動かすためのエネルギーが常に供給されている
重力と垂直抗力は大きさが等しく向きが反対でつり合っており、右向きには力が働かなくても慣性によって動き続ける
台車が右向きに一定の速さで動き続けるためには、重力と垂直抗力の合計よりも大きな力が常に右向きに加わる必要がある
重力よりも垂直抗力の方が大きいため、面からの抵抗を受けずに右向きに加速しながら動き続ける
💡 答えを確認
✅ 正解
重力と垂直抗力は大きさが等しく向きが反対でつり合っており、右向きには力が働かなくても慣性によって動き続ける
台車が水平面上にあるとき、地球が物体を引く力である重力と、面が物体を押し返す力である垂直抗力は、同じ作用線上で大きさが等しく向きが反対の関係にあり、つり合っています。このとき、水平方向(右向き)に力が働いていなくても、物体がそれまでの運動状態を維持しようとする性質(慣性)により、台車は等速直線運動を続けます。動いている方向に力が働いていると考えるのは誤りです。
長崎県公立高校入試(2024)類似
力のつり合い
Q22
天井に固定した定滑車に糸をかけ、一方の端におもりを吊り下げ、もう一方の端を真下に引いておもりを上昇させる実験を行います。おもりが一定の速さで直線上を移動しているとき、おもりにはたらく重力と糸がおもりを引く力の関係について、適切な説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
おもりが一定の速さで動いているため、おもりには全く力がはたらいていない。
おもりが上昇しているため、重力の方が糸がおもりを引く力よりも大きい。
重力と糸がおもりを引く力の大きさが等しく、向きが反対である。
おもりが上昇しているため、糸がおもりを引く力の方が重力よりも大きい。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力と糸がおもりを引く力の大きさが等しく、向きが反対である。
物体が等速直線運動をしているとき、その物体にはたらく複数の力はつり合いの状態にあります。おもりには、地球が下向きに引く「重力」と、糸が上向きに引く「糸がおもりを引く力」の2つの力がはたらいています。上昇中であっても加速せずに一定の速さで移動しているならば、これら2つの力の大きさは等しく、向きは反対になっています。上昇しているからといって、上向きの力が大きいと判断しないよう注意が必要です。
福井県公立高校入試(2019)類似
斜面を下る物体にはたらく力
Q23
小球を斜面の上に置き、静かに手を放して滑らせる実験において、小球が斜面上にあるときにはたらく「重力」と「垂直抗力」の向きの組み合わせとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
重力は斜面に平行な下向きにはたらき、垂直抗力は斜面に垂直な向きにはたらく。
重力は鉛直下向きにはたらき、垂直抗力も鉛直上向きにはたらく。
重力は鉛直下向きにはたらき、垂直抗力は斜面に垂直な向きにはたらく。
重力は斜面に垂直な向きにはたらき、垂直抗力は鉛直上向きにはたらく。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力は鉛直下向きにはたらき、垂直抗力は斜面に垂直な向きにはたらく。
重力は物体の状態に関わらず、常に地球の中心(鉛直下向き)に向かってはたらきます。一方、垂直抗力は物体が接している面から受ける力であり、常にその面に対して垂直な方向にはたらきます。斜面においては、これら2つの力の向きは一致せず、一直線上にもありません。
青森県公立高校入試(2024)類似
合力の大きさの決定
Q24
1点からはたらく2つの力を、それらと同じはたらきをする1つの力に置き換えることを何といいますか。また、そのようにして求められた力を、2つの力を隣り合う2辺とする平行四辺形の対角線として求める法則を何といいますか。正しい組み合わせを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
力の合成と平行四辺形の法則
力の分散と作用・反作用の法則
力の分解と平行四辺形の法則
力の合成と慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
力の合成と平行四辺形の法則
1つの点にはたらく複数の力を、それらと同じはたらきをする1つの力にまとめることを力の合成と呼び、その結果得られた力を合力といいます。この合力の向きと大きさは、もとの2つの力を隣り合う2辺とする平行四辺形を作図したとき、その対角線によって求めることができ、これを平行四辺形の法則と呼びます。
岡山県公立高校入試(2015)類似
作用・反作用の法則
Q25
ある物体が他の物体に力を及ぼすとき、同時に相手の物体からも同じ大きさで反対向きの力を受けるという物理法則を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
力のつり合いの法則
慣性の法則
質量保存の法則
作用・反作用の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
作用・反作用の法則
一つの物体が別の物体に力を加える(作用)と、必ずその相手の物体からも同時に同じ大きさで反対向きの力(反作用)を受けるという法則を「作用・反作用の法則」と呼びます。この法則は、力のつり合いとは異なり、2つの異なる物体の間で互いに及ぼし合う力について述べたものです。
兵庫県公立高校入試(2017)類似
作用反作用の法則
Q26
作用反作用の法則によって生じる「作用」と「反作用」の2つの力の特徴として、適切な説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
常に1つの物体にはたらき、それらは打ち消し合う
常に異なる2つの物体にはたらき、大きさが同じで向きが反対である
物体が動き始めるまでは生じず、動き出した後に発生する
一方が先に発生し、わずかに遅れてもう一方の力が生じる
💡 答えを確認
✅ 正解
常に異なる2つの物体にはたらき、大きさが同じで向きが反対である
作用反作用の法則における2つの力は、必ず「AがBを押す力」と「BがAを押し返す力」のように、異なる2つの物体の間ではたらきます。したがって、1つの物体にはたらく「力のつり合い」とは性質が異なります。また、これらの力は時間の遅れがなく同時に発生し、大きさは常に等しく向きは反対となります。
佐賀県公立高校入試(2015)類似
斜面と移動距離
Q27
質量200gのおもりを、なだらかな斜面に沿ってゆっくりと引き上げ、床から0.5mの高さまで移動させた。このとき、斜面に沿っておもりを動かした距離が2.0mであったとすると、ばねばかりが示す力の大きさは何Nか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、斜面の摩擦は考えないものとする。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
4.0N
2.0N
0.5N
1.0N
💡 答えを確認
✅ 正解
0.5N
おもりを垂直に0.5m引き上げるのに必要な仕事は、2N × 0.5m = 1.0Jである。仕事の原理に基づき、斜面を利用しても仕事の大きさは一定であるため、斜面に沿って引く力をFとすると、F [N] × 2.0 [m] = 1.0 [J] という関係が成り立つ。この方程式を解くと、F = 0.5Nとなる。
富山県公立高校入試(2016)類似
斜面を上る物体にはたらく力の大きさ
Q28
傾きが一定の斜面を小球が転がり上がるとき、小球の速さはしだいに遅くなっていきます。この運動について説明した文として、最も適切なものはどれですか。ただし、摩擦や空気の抵抗は無視できるものとします。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
運動の向きとは逆向きに、一定の大きさの重力の分力がはたらき続けるため、等加速度運動をする
小球にはたらく重力と垂直抗力がつり合っているため、等速直線運動をする
上るにつれて重力の分力がしだいに小さくなるため、最終的に速さが一定になる
上るにつれて重力の分力がしだいに大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなっていく
💡 答えを確認
✅ 正解
運動の向きとは逆向きに、一定の大きさの重力の分力がはたらき続けるため、等加速度運動をする
斜面の傾きが変化しない場合、小球にはたらく重力の斜面方向の分力は常に一定の大きさで、斜面下向きにはたらいています。物体に一定の大きさの力が加わり続けると、物体の速さは一定の割合で変化するため、この運動は等加速度運動に分類されます。小球が上る向き(運動の向き)と、重力の分力の向き(斜面下向き)が逆であるため、速さは一定の割合で減少します。
群馬県公立高校入試(2025)類似
重力の斜面に平行な分力と角度の関係
Q29
角度を自由に変えられる斜面に台車を置き、斜面と平行にばねばかりをつなぎ、台車が斜面を下らないように支える実験を行います。斜面の角度を大きくしていった際の、ばねばかりが示す値の変化とその理由を説明したものとして適切なものはどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
ばねばかりの値は大きくなる。これは、斜面の角度が大きくなるほど、台車にはたらく垂直抗力が大きくなるためである。
ばねばかりの値は変わらない。これは、台車の質量が変わらなければ、重力の斜面に垂直な分力が常に一定であるためである。
ばねばかりの値は大きくなる。これは、重力の斜面に平行な方向の分力が大きくなるためである。
ばねばかりの値は小さくなる。これは、斜面の角度が大きくなると物体にはたらく重力自体が小さくなるためである。
💡 答えを確認
✅ 正解
ばねばかりの値は大きくなる。これは、重力の斜面に平行な方向の分力が大きくなるためである。
台車を斜面上で静止させるために必要な力は、重力の斜面に平行な方向の分力とつり合っている。斜面の角度を大きくすると、重力のうち斜面に平行な方向に分配される割合(分力)が大きくなるため、これを支えるためのばねばかりの示す値も大きくなる。逆に、重力の斜面に垂直な方向の分力および垂直抗力は、角度が大きくなるほど小さくなる。
千葉県公立高校入試(2021)類似
力のつり合い
Q30
水平に1.0m離れた2点R、Qにそれぞれ滑車を設置し、点Oで結ばれた糸を介しておもりを吊り下げる実験を行う。点R側の糸の先には600gのおもりを吊るし、点Q側の糸の先にはバネばかりを設置して糸を引いたところ、点Oから点Rまでの糸の長さが1.0m、点Oから点Qまでの糸の長さが0.6mの状態で全体が静止した。このとき、点Oから点Rの方向へ向かって糸が引く力の大きさ(張力)は何Nか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、滑車や糸の摩擦は考えないものとする。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
1.0N
10.0N
0.6N
6.0N
💡 答えを確認
✅ 正解
6.0N
滑車にかけられた糸の張力は、糸のどこでも等しくなります。点R側には600gのおもりが吊り下げられているため、糸には600gのおもりにはたらく重力と同じ大きさの力が加わります。100gで1Nであるため、600gでは6Nの張力が点OをRの方向へ引くことになります。
茨城県公立高校入試(2019)類似
斜面上を上昇する物体に作用する力
Q31
なめらかな斜面を小球が勢いよく転がり上がっているとき、小球には斜面に沿って下向きの力がはたらいています。この力の正体として最も適切な説明を次の中から選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
斜面が物体を押し上げる垂直抗力
空気の抵抗による摩擦力
物体を押し上げようとする慣性の力
物体にはたらく重力の分力
💡 答えを確認
✅ 正解
物体にはたらく重力の分力
斜面上にある物体には、常に鉛直下向きの重力が作用しています。この重力は、力を分解すると「斜面に平行な成分(分力)」と「斜面に垂直な成分(分力)」として考えることができます。物体が斜面を上昇している最中であっても、この重力の分力は常に斜面下向きにはたらき続けます。
富山県公立高校入試(2026)類似
力のつり合いと合力
Q32
一つの物体に複数の力がはたらいているとき、それらの力と同じはたらきをする一つの力のことを何というか、名称を答えなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
合力
分力
垂直抗力
摩擦力
💡 答えを確認
✅ 正解
合力
一つの物体にはたらく複数の力を、それらと同じはたらきをする一つの力として表したものを合力と呼びます。また、この合力を求めることを力の合成といいます。
秋田県公立高校入試(2024)類似
斜面に平行な分力
Q33
方眼紙上で斜面上の台車にはたらく力の作図を行う。重力の大きさを真下に向かう5マスの長さの矢印で表し、この重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したところ、斜面に平行な分力の矢印が3マスの長さになった。重力の大きさが1.5 Nであるとき、この斜面に平行な分力の大きさは何Nになりますか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.6 N
1.2 N
0.3 N
0.9 N
💡 答えを確認
✅ 正解
0.9 N
5マスの長さが1.5 Nの重力を表しているため、方眼の1マスあたりの力の大きさは、1.5 ÷ 5 = 0.3 N と求められます。斜面に平行な分力は3マスの長さで表されているため、0.3 N × 3 = 0.9 N と計算されます。このように、重力を対角線とする長方形を作ることで、各方向の分力を求めることができます。
岡山県公立高校入試(2019)類似
力の分解
Q34
水平線に対して傾いて飛行しているドローンの機体には、真下に向かって0.4Nの重力がはたらいています。この重力を、機体に平行な方向とは垂直な方向の2つの分力に分けたとき、これらの分力がもつ特徴として正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
分力に分けることで、重力によるドローンへの影響は消失する
2つの分力を合わせると、元の重力と同じはたらきをする
2つの分力の大きさの和は、必ず元の重力の大きさと等しくなる
それぞれの分力の大きさは、元の重力の大きさよりも必ず大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
2つの分力を合わせると、元の重力と同じはたらきをする
力の分解によって得られた「分力」は、もとの力と全く同じ効果をもたらす複数の力の組を指します。分力の大きさの合計(単純な足し算)は、もとの力の大きさとは一致しないことが一般的ですが、それらを合成したときのはたらき(合力)は必ず元の重力と同じになります。
広島県公立高校入試(2025)類似
斜面の傾きと速さの変化の割合
Q35
摩擦のない斜面上に台車を置き、静かに手をはなして下らせる実験を行いました。斜面の傾きを大きくしたとき、台車の「速さが増加する割合」は、傾きを大きくする前と比べてどのようになりますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
小さくなる
変わらない
大きくなる
台車の質量を大きくしない限り変わらない
💡 答えを確認
✅ 正解
大きくなる
物体が斜面を下る運動において、物体にはたらく重力のうち、斜面に平行な方向の分力が物体の運動を加速させます。斜面の傾きを大きくすると、この重力の分力が大きくなるため、単位時間あたりに速さが増加する割合も大きくなります。
栃木県公立高校入試(2026)類似
重力と垂直抗力の向き
Q36
斜面上に静止している物体が、接している斜面から受ける垂直抗力の向きとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
重力と反対の方向である鉛直上向き
物体を斜面に押し付ける鉛直下向き
斜面に沿って物体が滑り落ちるのを防ぐ上向き
斜面から物体を垂直に押し返す向き
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面から物体を垂直に押し返す向き
垂直抗力は、物体が接している面から受ける力であり、その名の通り接している面に対して垂直にはたらきます。物体が斜面を押し返す力の反作用として、斜面が物体を垂直に押し返す向きに生じます。鉛直上向きは水平な面に置かれた場合に限られるため注意が必要です。
福岡県公立高校入試(2025)類似
斜面上の物体にはたらく力の分解
Q37
斜面上に静止しているおもりにはたらく重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向に分解して作図する場合、その方法として適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
重力を示す矢印を1辺とし、斜面に垂直な方向を対角線とする長方形を作る。
斜面に平行な向きの矢印と垂直な向きの矢印の合計が、重力の長さと等しくなるように直線上に並べる。
重力を示す矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向の2辺をもつ長方形を作る。
重力の向きに関わらず、斜面の傾きと同じ角度で2つの矢印を自由に描き入れる。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力を示す矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向の2辺をもつ長方形を作る。
力を2つの方向に分解するときは、もとの力(ここでは重力)が対角線となるような平行四辺形を作図します。斜面における力の分解では、分解する2つの方向が互いに垂直であるため、作図される図形は長方形となります。
山梨県公立高校入試(2023)類似
斜面の傾きとエネルギー保存
Q38
斜面上の高い位置にある小球が持つ位置エネルギーと、それが木片に対して行う仕事の関係について述べた文として、最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面の傾きを大きくすると、小球に働く重力が大きくなるため位置エネルギーも増加する
小球をはなす高さが同じでも、斜面を下る時間が短いほうが木片を動かす距離は長くなる
小球が斜面を下る距離が長いほど、木片を動かす距離も長くなる
小球をはなす垂直方向の高さが同じであれば、斜面の傾きに関わらず位置エネルギーの大きさは等しい
💡 答えを確認
✅ 正解
小球をはなす垂直方向の高さが同じであれば、斜面の傾きに関わらず位置エネルギーの大きさは等しい
位置エネルギーは、物体の質量と「垂直方向の高さ」の2つの要素によって決まります。斜面の傾きや、斜面を移動する距離(道のり)には依存しません。そのため、同じ質量の物体を同じ高さに置けば、どのような傾斜の道筋を通ったとしても、蓄えられている位置エネルギーの量は等しくなります。このエネルギーが運動エネルギーに変換され、最終的に木片を押し出す仕事として使われます。
岐阜県公立高校入試(2014)類似
斜面を下る物体の速さの変化
Q39
摩擦や空気抵抗がない一定の傾きの斜面において、物体が静止状態から滑り落ちる際、物体の速さがしだいに大きくなっていく理由を説明したものとして適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
物体が斜面を下るほど、物体にはたらく重力そのものが大きくなるため
斜面から受ける垂直抗力が、物体の速さを増加させる力として作用するため
重力の斜面に平行な方向の分力が、運動の向きに一定にはたらき続けるため
重力の斜面に垂直な方向の分力が、時間の経過とともに大きくなるため
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面に平行な方向の分力が、運動の向きに一定にはたらき続けるため
斜面上の物体には常に垂直下向きの重力がはたらいている。この重力は、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分解して考えることができる。斜面の傾きが一定であれば、斜面に平行な力の大きさも常に一定となり、この力が物体の運動を助ける向きにはたらき続けるため、速さは一定の割合で増加する。
広島県公立高校入試(2018)類似
電柱を支える力の合成
Q40
電柱には、電線によって水平左向きに引く力が加わっています。電柱が傾かないように、電柱から右斜め下の地面に向けて支線が張られており、電柱を引いています。電柱が安定して垂直に立ち続けるためには、電線が引く力と支線が引く力の合力は、どのような向きになっている必要がありますか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
支線が地面を引っ張る右斜め下の向き
電柱の中心軸に沿った真下の向き
電線が引く向きと同じ水平左向き
電柱の中心軸に沿った真上の向き
💡 答えを確認
✅ 正解
電柱の中心軸に沿った真下の向き
電柱が左右に傾かないようにするためには、水平方向の力が打ち消し合わなければなりません。電線が左に引く力と、支線が右斜め下に引く力のうち右向きの成分が等しくなるとき、合力は水平成分を持たず、電柱の中心軸に沿って真下を向くようになります。この状態であれば、電柱は地面を垂直に押すだけになり、安定して立つことができます。
山梨県公立高校入試(2023)類似
斜面の傾きと運動時間の関係
Q41
小球が斜面を転がり落ちる運動において、斜面の傾きを大きくした場合に「水平面に達するまでの時間が短くなる理由」として最も適切な説明を選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
傾きが急になることで、小球に働く重力の大きさそのものが増大し、水平面へ向かう速度が大きくなるため。
傾きが急になることで、小球がもつ最初の位置エネルギーが大きくなり、水平面での運動エネルギーが増えるため。
傾きが急になることで、斜面から受ける垂直抗力が大きくなり、小球を押し出す力が強まるため。
傾きが急になることで、小球に働く重力の斜面に沿った下向きの分力が大きくなり、加速度が増すため。
💡 答えを確認
✅ 正解
傾きが急になることで、小球に働く重力の斜面に沿った下向きの分力が大きくなり、加速度が増すため。
物体に働く重力は常に真下(鉛直下向き)を向いていますが、斜面上の物体にはその重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解した力が働きます。斜面の傾きが大きくなると、斜面に平行な方向の分力が大きくなるため、物体を加速させる力が強まり、より短い時間で斜面を下りきることになります。
高知県公立高校入試(2024)類似
斜面上での運動の変化
Q42
机の右側の脚の下に物体を置いて右側が高くなるように傾け、斜面を作りました。この机の上で、左側にある台車を、右側の滑車を通して吊り下げたおもりで引き、斜面に沿って上向きに移動させる実験を行います。このとき、おもりが台車を引く力以外に、台車の運動方向とは逆の向き(斜面の下向き)にはたらいている力として正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
斜面に平行な下向きの力である、重力の分力
斜面に垂直な下向きの力である、重力の分力
斜面から物体を押し上げる力である、垂直抗力
おもりが台車を引っ張る力と同じ大きさの、重力
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な下向きの力である、重力の分力
斜面上にある物体には、常に鉛直下向きに重力がはたらいています。この重力は「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの力に分解することができます。このうち、斜面に平行で下向きにはたらく重力の分力は、斜面を上ろうとする台車の運動を妨げる「逆向きの力」として作用します。
山梨県公立高校入試(2026)類似
斜面の傾きと加速度の関係
Q43
高さが同じ地点からスタートし、水平面に達するまでの斜面の長さが異なる複数のレールを用いて、小球を転がす実験を行う。斜面の長さが短く、傾きが急なレールと、斜面の長さが長く、傾きが緩やかなレールを比較したとき、斜面を下る小球の運動について正しく説明しているものはどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面の傾きが急なほど、物体にはたらく重力の斜面に平行な分力が大きくなるため、一定時間あたりの速さの変化は大きくなる。
斜面の傾きが急なほど、物体にはたらく重力そのものが大きくなるため、一定時間あたりの速さの変化は大きくなる。
斜面の傾きがどのような場合であっても、物体にはたらく重力の大きさは変化しないため、一定時間あたりの速さの変化は等しくなる。
斜面の傾きが緩やかなほど、物体が移動する距離が長くなり加速する時間が十分に確保されるため、一定時間あたりの速さの変化は大きくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きが急なほど、物体にはたらく重力の斜面に平行な分力が大きくなるため、一定時間あたりの速さの変化は大きくなる。
斜面上にある物体には、垂直下向きに重力がはたらいている。この重力は「斜面に垂直な分力」と「斜面に平行な分力」に分解して考えることができる。斜面の傾きが急になればなるほど、重力の斜面に平行な分力が大きくなる。物体に加わる力が大きいほど、速さの変化(加速度)も大きくなるため、傾きが急な斜面の方が一定時間あたりの速さの増え方は大きくなる。
山口県公立高校入試(2015)類似
作用・反作用の法則
Q44
一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、その相手の物体から、大きさが等しく反対向きの力を一直線上で同時に受けます。このような2つの物体の間で相互に働く一対の力に関する法則を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
慣性の法則
作用・反作用の法則
質量保存の法則
力のつり合いの法則
💡 答えを確認
✅ 正解
作用・反作用の法則
物体が他の物体に力を加える(作用)と、必ず相手の物体からも同じ大きさで反対向きの力を押し返されます(反作用)。これを作用・反作用の法則と呼びます。1つの物体に働く力が相殺される「力のつり合い」と混同されやすいですが、作用・反作用は「2つの物体の間で互いに及ぼし合う力」である点が特徴です。
山梨県公立高校入試(2023)類似
斜面の傾きと運動時間の関係
Q45
摩擦のない斜面において、同じ高さから小球を静かに放し、水平面に達するまでの運動を観察します。斜面の傾きを大きくしたとき、小球が斜面を下り始めてから水平面に達するまでの時間はどのように変化しますか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
長くなる
変化しない
短くなる
一度長くなってから短くなる
💡 答えを確認
✅ 正解
短くなる
小球を同じ高さから放す場合、斜面の傾きを大きくするほど、斜面に沿って下向きに働く重力の分力が大きくなります。力が大きくなることで小球の加速度が増し、より速く速度が上がるため、水平面に達するまでの時間は短くなります。
群馬県公立高校入試(2022)類似
水平面と斜面における速さの変化
Q46
摩擦のない斜面を小球が下るとき、小球の速さが時間の経過とともに一定の割合で増加し続ける理由として、正しい説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面を下ることで小球の質量がわずかに増加し、慣性が大きくなるから
垂直抗力が重力よりも大きくなり、その差の分だけ加速するから
重力の斜面に平行な方向の分力が、一定の大きさではたらき続けるから
斜面を下るほど小球にはたらく重力が大きくなるから
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面に平行な方向の分力が、一定の大きさではたらき続けるから
物体にはたらく重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解すると、斜面に平行な下向きの力(分力)が生まれます。斜面の傾きが一定であれば、この分力の大きさも常に一定となります。物体に進行方向の力が一定ではたらき続けると、物体の速さは一定の割合で増加(加速)することになります。
宮城県公立高校入試(2022)類似
物体の質量と斜面方向の分力の関係
Q47
傾きが一定の斜面上に、質量が500gの力学台車と、質量が1000gの力学台車をそれぞれ置きました。このとき、1000gの台車にはたらく「斜面下向きの重力の分力」の大きさは、500gの台車にはたらくものと比較してどのようになりますか。最も適切なものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
500gの台車にはたらく分力の2倍の大きさになる
質量の違いに関わらず、どちらの台車にも同じ大きさの分力がはたらく
斜面の傾きが同じであれば、分力の大きさは台車の質量に関係なく0になる
500gの台車にはたらく分力の半分(0.5倍)の大きさになる
💡 答えを確認
✅ 正解
500gの台車にはたらく分力の2倍の大きさになる
同一の斜面において、物体にはたらく重力の大きさは質量に比例します。この重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、それぞれの分力の大きさも元の重力の大きさに比例して決まります。したがって、同じ傾きの斜面であれば、斜面下向きの重力の分力は物体の質量に比例するため、質量が2倍になれば分力の大きさも2倍になります。
岡山県公立高校入試(2017)類似
斜面の傾きと力の関係
Q48
斜面を滑り下りる台車の運動について、斜面の傾斜角をより大きくして実験を行った場合の結果と、その理由の組み合わせとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面の傾斜角が大きくなると物体が受ける垂直抗力が大きくなるため、速さが変化する割合は大きくなる。
重力の斜面方向の分力が大きくなるため、速さが変化する割合は大きくなる。
重力そのものの大きさは変わらないため、速さが変化する割合は変わらない。
重力の斜面方向の分力が小さくなるため、速さが変化する割合は小さくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面方向の分力が大きくなるため、速さが変化する割合は大きくなる。
斜面の傾斜角を大きくすると、物体を斜面下向きに引っぱる力である「重力の斜面方向の分力」が大きくなります。物体にはたらく力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化、すなわち「速さが変化する割合」も大きくなるため、台車はより急激に速さを増しながら運動することになります。
広島県公立高校入試(2026)類似
重力の分解
Q49
水平な床に置かれた物体を、一方の端を持ち上げて徐々に斜面の傾きを大きくしていきました。このとき、物体にはたらく重力を「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して考えた場合、それぞれの力の大きさの変化について正しい説明を選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面に平行な分力は小さくなり、斜面に垂直な分力は大きくなる
斜面に平行な分力も斜面に垂直な分力も、どちらも大きくなる
斜面に平行な分力も斜面に垂直な分力も、どちらも変化しない
斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる
斜面の傾き(角度)が大きくなると、鉛直下向きにはたらく重力のうち、斜面方向に引きずり下ろそうとする成分がより多くなります。一方で、斜面を押し付ける力(垂直な成分)は、傾きが急になるほど小さくなり、垂直な壁になったときにはゼロになります。
静岡県公立高校入試(2025)類似
力の合成と平衡
Q50
物体にいくつかの力が同時にはたらいていても、物体が動かず静止したままであるとき、これらの力はどのような状態にあるといえるか。最も適切な用語を答えなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
作用・反作用の状態
合成の状態
分解の状態
つり合いの状態
💡 答えを確認
✅ 正解
つり合いの状態
複数の力が物体にはたらき、それらの合力が0となって物体が静止、または等速直線運動を続ける状態を「力のつり合い」といいます。1点に力が集中して作用している場合、それらが互いに打ち消し合っていることを意味します。
長野県公立高校入試(2026)類似
重力の分力
Q51
水平な面に対して30度の傾斜がついた摩擦のない斜面上に、ある重さの台車が置かれています。この斜面の傾きを45度、60度と徐々に大きくしていったとき、台車にはたらく「重力の斜面に平行な方向の分力」と「重力の斜面に垂直な方向の分力」の大きさはどのように変化しますか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
平行な方向の分力は大きくなり、垂直な方向の分力は小さくなる
重力の大きさ自体が変化しないため、どちらの分力も変化しない
平行な方向の分力も、垂直な方向の分力も、どちらも大きくなる
平行な方向の分力は小さくなり、垂直な方向の分力は大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
平行な方向の分力は大きくなり、垂直な方向の分力は小さくなる
斜面の傾きが大きくなると、重力の矢印を対角線とする長方形を作図した際、斜面に沿った辺が長くなり、斜面を押しつける辺が短くなります。傾きが90度(垂直)に近づくほど、重力はそのほとんどが斜面に平行な成分となり、斜面を垂直に押す成分はゼロに近づきます。
三重県公立高校入試(2017)類似
斜面を下る物体の速さと力
Q52
角度が途中で変化せず、一定に保たれている斜面の高い位置から物体を静かに放して滑らせる実験を行いました。このとき、物体が斜面を下っている間の「斜面に平行な方向の分力」と「物体の速さ」の変化の組み合わせとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
斜面に平行な方向の分力の大きさは常に同じであり、物体の速さは一定に保たれる
斜面に平行な方向の分力の大きさは常に同じであり、物体の速さはしだいに大きくなる
斜面に平行な方向の分力の大きさはしだいに小さくなり、物体の速さはしだいに大きくなる
斜面に平行な方向の分力の大きさはしだいに大きくなり、物体の速さもしだいに大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な方向の分力の大きさは常に同じであり、物体の速さはしだいに大きくなる
斜面の角度が一定である場合、物体にはたらく重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、それぞれの分力の大きさは物体の位置に関わらず変化しません。物体は斜面から「常に同じ大きさの力」を受け続けるため、その運動は時間の経過とともに速さが一定の割合で大きくなる「等加速度直線運動」となります。
秋田県公立高校入試(2024)類似
二力の合力と角度の関係
Q53
1つの点にはたらく2つの力の合力を、その2力を隣り合う2辺とする平行四辺形を作図して求める場合、合力はどのような形で表されますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
平行四辺形のすべての辺の長さを合計した値
平行四辺形の面積が表す数値
2つの力を結んでできる三角形の高さ
2つの力が接する点からひいた平行四辺形の対角線
💡 答えを確認
✅ 正解
2つの力が接する点からひいた平行四辺形の対角線
一点からはたらく二つの力の合力は、その二力を二辺とする平行四辺形の対角線で表されます。これを力の平行四辺形の法則と呼び、合力の向きと大きさの両方を一度に求めることができます。
長野県公立高校入試(2022)類似
太陽電池パネルの設置効率
Q54
太陽電池パネルを用いて効率よく発電を行うためには、パネルの面と太陽の光の角度をどのような関係にするのが最も適切ですか。設置条件として正しいものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
太陽の光がパネルの面に対して垂直に当たるように設置角度を調整する
太陽の光がパネルの面に対して平行に当たるように設置角度を調整する
太陽の光がパネルの面に対して45度の角度で斜めに当たるように設置角度を調整する
太陽の光がパネルの面をかすめるような、できるだけ小さな角度で当たるように設置角度を調整する
💡 答えを確認
✅ 正解
太陽の光がパネルの面に対して垂直に当たるように設置角度を調整する
太陽電池パネルの発電効率を最大にするには、単位面積あたりの光線の密度を最も高くする必要があります。太陽の光がパネルに対して垂直に当たるとき、パネルが受ける光のエネルギー量が最大になるため、太陽の動きに合わせて設置角度を調整することが重要です。
兵庫県公立高校入試(2026)類似
斜面上の物体にはたらく力
Q55
30度の傾斜がついた斜面上に置かれた物体には、鉛直下向きに重力がはたらいています。この重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分けたとき、分けられたそれぞれの力を何と呼びますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
抗力
摩擦力
合力
分力
💡 答えを確認
✅ 正解
分力
一つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解と呼び、分解して得られたそれぞれの力を分力といいます。斜面上の物体を考える際には、重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分解して解析するのが一般的です。
長崎県公立高校入試(2018)類似
斜面を下る運動の加速度
Q56
摩擦や空気の抵抗を無視できる一定の傾きの斜面において、小球が転がり落ちる運動を観察しました。このとき、小球の「速さの変化の割合」が一定になる理由として最も適切な説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面を下る間、小球の質量が一定であるため、小球にはたらく重力の分力が次第に大きくなるから。
斜面を下る間、斜面から受ける垂直抗力の大きさが次第に小さくなり、小球が動きやすくなるから。
斜面を下る間、斜面に沿って下向きにはたらく重力の分力の大きさが常に一定に保たれるから。
斜面を下る間、小球にはたらく重力の大きさそのものが、時間の経過とともに一定の割合で大きくなるから。
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面を下る間、斜面に沿って下向きにはたらく重力の分力の大きさが常に一定に保たれるから。
物体の速さの変化の割合(加速度)は、物体にはたらく力の大きさに比例します。斜面の傾きが変化しない状況では、重力を分解して得られる「斜面に沿って下向きにはたらく重力の分力」の大きさは、斜面上のどの位置でも変化せず一定です。このように、はたらく力が一定であるために、速さの変化の割合も一定に保たれます。重力の大きさや垂直抗力の大きさは、斜面を下る途中で変化することはありません。
山口県公立高校入試(2017)類似
斜面を用いた仕事の移動距離算出
Q57
斜面などの道具を利用して物体を引き上げる実験において、小さな力で済む代わりに移動距離が長くなり、結果として直接持ち上げる場合と「仕事の大きさ」が変わらないという物理学的な決まりを何と呼ぶか答えなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
エネルギー保存の法則
慣性の法則
仕事の原理
作用反作用の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理
道具を使うことで物体を動かすために必要な力の大きさを減らすことができるが、その分だけ物体を動かす距離を長くしなければならない。このように、力の大きさと移動距離が互いに補い合い、最終的な仕事の総量が一定になる関係を「仕事の原理」と呼ぶ。斜面や定滑車、動滑車などのあらゆる道具においてこの原理が成立する。
鹿児島県公立高校入試(2019)類似
斜面を下る物体にはたらく力
Q58
斜面を下る物体の運動を記録タイマーで記録したところ、時間の経過とともに打点の間隔が一定の割合で広くなっていくことがわかりました。このように物体の速さが変化する理由として、最も適切な説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
運動の向きに、重力の分力が一定の大きさではたらき続けているため
物体が動き始めたときに加わった力が、そのまま残っているため
斜面を下るにつれて、物体にはたらく重力そのものが大きくなるため
運動の向きに、重力の分力が徐々に大きくなりながらはたらいているため
💡 答えを確認
✅ 正解
運動の向きに、重力の分力が一定の大きさではたらき続けているため
斜面上にある物体には、常に真下(地球の中心方向)に向かって重力がはたらいています。この重力を斜面に平行な方向の成分に分解したものを「重力の分力」と呼びます。斜面の傾きが一定であれば、この力の大きさは常に「一定」です。力の大きさが変化しないにもかかわらず速さが増していくのは、運動の向きに力がはたらき続けているからです。この結果として、打点の間隔が広がるような「物体の運動」が見られます。
神奈川県公立高校入試(2017)類似
力学的エネルギー保存の法則と斜面の傾き
Q59
摩擦や空気の抵抗が無視できる環境において、運動している物体の「位置エネルギー」と「運動エネルギー」を合わせた値は、常に一定に保たれます。このことを何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
力学的エネルギー保存の法則
仕事の原理
エネルギー保存の法則
慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギー保存の法則
物体が運動する際、重力などによる位置エネルギーと運動エネルギーが互いに移り変わっても、その合計値である力学的エネルギーは常に一定に保たれます。これを力学的エネルギー保存の法則と呼びます。エネルギー保存の法則は、熱や電気なども含めたより広い概念を指します。
愛媛県公立高校入試(2026)類似
糸の張力と角度の関係
Q60
物体を2本の糸で吊るして支える際、糸と鉛直方向のなす角度を大きくしていくと、糸の張力が変化します。この現象の理由を「力の分解」や「合力」の観点から説明したものとして、最も適切なものはどれか答えなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
2本の糸の張力の合力が常に物体の重力とつり合う必要があるため、角度が大きくなると各糸の張力は大きくなる
角度が大きくなると、2本の糸の張力の合力が重力よりも大きくなってしまうため、張力は小さくなる
角度を大きくしても、鉛直方向に物体を持ち上げる合力の大きさは重力より常に大きくなければならないため、張力は変化しない
力の分解の原理により、角度が大きくなると重力そのものが分解されて小さくなるため、張力も小さくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
2本の糸の張力の合力が常に物体の重力とつり合う必要があるため、角度が大きくなると各糸の張力は大きくなる
物体を2本の糸で支えるとき、2つの張力を合成した「合力」は、常に物体の重力を打ち消すだけの大きさ(重力と同じ大きさ)でなければなりません。角度を大きくして糸を寝かせていくと、張力のうち「重力を支えるのに役立つ鉛直方向の成分」が相対的に小さくなります。合力の大きさを重力と等しく保つためには、個々の張力を大きくして鉛直成分を補う必要があるため、角度が大きくなるほど張力は大きくなります。
鳥取県公立高校入試(2024)類似
作用・反作用の法則
Q61
2つの物体が互いに力を及ぼし合うとき、それらの力は大きさが等しく、一直線上にあり、向きが反対であるという法則を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
作用・反作用の法則
フックの法則
力のつり合いの法則
慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
作用・反作用の法則
物体Aが物体Bに力を加える(作用)と、物体Bも物体Aに対して同時に同じ大きさで逆向きの力(反作用)を押し返します。この一連の関係を作用・反作用の法則と呼びます。
滋賀県公立高校入試(2021)類似
斜面上の力の合成
Q62
斜面上の台車を、滑車を介した糸でおもりとつないで静止させる実験を行います。装置の構成は変えずに、斜面の傾き(角度)を最初よりも大きくした場合、台車に働く重力のうち「斜面に平行な下向きの分力」の大きさと、台車を静止させるために必要なおもりの重さはどのように変化しますか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
重力の斜面下向きの分力が小さくなるため、より軽いおもりが必要になる
重力の斜面下向きの分力は変化しないため、おもりの重さを変える必要はない
重力の斜面下向きの分力が大きくなるため、より重いおもりが必要になる
重力の斜面下向きの分力は大きくなるが、垂直抗力も大きくなるためおもりの重さは変えなくてよい
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面下向きの分力が大きくなるため、より重いおもりが必要になる
斜面の傾きが大きくなると、物体に働く重力の大きさ自体は変わりませんが、その重力を分解したときの斜面に平行な方向の分力は大きくなります。台車を静止させるためには、この斜面下向きの分力と、糸がおもりによって引く力がつり合っていなければならないため、より重いおもりを用意して引く力を大きくする必要があります。
神奈川県公立高校入試(2017)類似
斜面を上る物体の慣性による運動
Q63
記録タイマーを用いて、斜面を上る物体の運動を記録しました。記録されたテープを一定の時間間隔ごとに切り取って左から順に並べたところ、4枚目のテープまでは長さが増加し続けていましたが、5枚目のテープからは長さが減少し始め、その後もしだいに短くなっていきました。この5枚目以降の運動の様子とその理由について、正しく説明したものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
斜面を下向きに引っ張る重力がなくなったため、慣性のみによって速さが減少している。
物体を上向きに動かそうとする力が重力とつり合っているため、速さが一定の割合で減少している。
重力によって運動の向きとは逆向きの力がはたらき続けるため、速さが一定の割合で減少している。
慣性によって上向きの力がはたらき続けるため、速さが一定のまま変化せずに運動している。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力によって運動の向きとは逆向きの力がはたらき続けるため、速さが一定の割合で減少している。
テープの長さが短くなっていることは、一定時間内に進む距離が短くなっていること、つまり速さが減少していることを表します。斜面を上る物体には、常に斜面下向き(運動の向きとは反対向き)に重力の分力がはたらき続けるため、物体の速さは一定の割合で減少します。
栃木県公立高校入試(2026)類似
重力と垂直抗力の向き
Q64
斜面上に置かれた物体にはたらく重力の向きについて説明したものとして、最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
地面に対して水平にはたらく向き
地球の中心に向かう鉛直下向き
斜面の面に対して直角にはたらく下向き
斜面に沿って地面へと向かう下向き
💡 答えを確認
✅ 正解
地球の中心に向かう鉛直下向き
重力は地球が物体を引く力であり、物体の状態や斜面の傾きに関わらず、常に地球の中心に向かってはたらきます。この方向を鉛直下向きと呼びます。斜面に沿った方向の力は、重力を分解した成分の一つであり、重力そのものの向きではありません。
佐賀県公立高校入試(2021)類似
二力の合力の大きさ
Q65
同じ点から異なる方向にはたらく2つの力の合力を求めるとき、2つの力を隣り合う2辺とする平行四辺形をつくり、その対角線によって合力を表す法則を何というか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
作用・反作用の法則
フックの法則
慣性の法則
平行四辺形の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
平行四辺形の法則
向きの異なる2つの力の合力は、その2つの力を2辺とする平行四辺形の対角線として表されます。この原理を平行四辺形の法則と呼び、合力の向きと大きさの両方を正確に求めることができます。
東京都公立高校入試(2025)類似
吊り下げ角度と張力の関係
Q66
おもりを2本のひもで吊るして静止させたとき、2本のひもがおもりを引く力(張力)の合力と、おもりに働く重力の関係について正しく説明しているものはどれか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
2本の張力の合力は、重力よりも常に大きくなる
2本の張力の合力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である
2本の張力の合力の向きは、より垂直に近いひもの向きと一致する
ひもの角度を広げていくと、2本の張力の合力の大きさは重力より大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
2本の張力の合力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である
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る。2本のひもでおもりを吊るしている場合、2つの張力を合成した力(合力)が、おもりに働く重力と「大きさが等しく向きが反対」になることで、おもりは静止し続ける。ひもを広げるなど角度を変化させたとしても、おもりが静止している限り、この合力と重力のつり合いの関係は維持される。
滋賀県公立高校入試(2024)類似
角度による分力の変化
Q67
1つの力を、基準となる方向と、その方向に垂直な方向の2つの力に分解することを考えます。このとき、もとの力と基準となる方向がなす角度を徐々に大きくしていくと、基準線方向の分力の大きさはどのように変化しますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
角度が45度になるまで大きくなり、その後小さくなる
角度が大きくなるほど、分力は大きくなる
角度が大きくなるほど、分力は小さくなる
角度に関係なく、分力の大きさは一定である
💡 答えを確認
✅ 正解
角度が大きくなるほど、分力は小さくなる
力を2つの方向に分解したとき、それぞれの方向にはたらく力を分力と呼びます。もとの力を対角線とする長方形を作ったとき、基準線方向の分力の大きさはその長方形の辺の長さに相当します。もとの力と基準線のなす角度が大きくなるほど、基準線に沿った辺の長さは短くなるため、基準線方向の分力は小さくなります。
奈良県公立高校入試(2015)類似
斜面上の物体の高さと移動距離の比例関係
Q68
水平面につながる斜面において、高さ10.0cmの位置から小球を転がして水平面上の木片に衝突させたところ、木片は4.0cm移動しました。小球の高さと木片の移動距離が比例関係にあるとすると、木片を10.0cm移動させるために必要な小球の高さとして正しい数値はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
40.0cm
25.0cm
100.0cm
20.0cm
💡 答えを確認
✅ 正解
25.0cm
小球の高さと木片の移動距離が比例する場合、移動距離を高さで割った値(またはその逆)は常に一定になります。高さ10.0cmで4.0cm移動するということは、移動距離は高さの0.4倍になるという関係(4.0 ÷ 10.0 = 0.4)があるため、移動距離10.0cmを得るには、10.0 ÷ 0.4 を計算して、25.0cmの高さが必要であることが導き出せます。
千葉県公立高校入試(2021)類似
力のつり合い
Q69
水平に1.0m離れた2点R、Qにある滑車に糸を通し、点Oに主なおもりを吊り下げて静止させた。このとき、点Oには「点R方向への張力」「点Q方向への張力」「主なおもりにはたらく重力」の3つの力がはたらいている。この3つの力の関係について述べたものとして、最も適切な説明を選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
点R方向への張力と重力の2つを合成した力は、点Q方向への張力と大きさが等しく、向きも同じである
点R方向への張力と点Q方向への張力の2つを合成した力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である
点Oが静止しているとき、点R方向と点Q方向の糸の長さの比が、そのままそれぞれの張力の大きさの比になる
3つの力がつり合っているとき、それらの力をすべて合成した力の大きさは、主なおもりの重力と等しくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
点R方向への張力と点Q方向への張力の2つを合成した力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である
3つの力がつり合って静止している場合、どの2つの力を合成しても、その合力は残る1つの力と「大きさが等しく、向きが反対(一直線上)」になります。この場合、2方向の張力の合力が、下向きの重力をちょうど打ち消す上向きの力として働いているため、平衡状態が保たれています。
静岡県公立高校入試(2020)類似
重力の分解
Q70
斜面上にある物体にはたらく重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分解して作図により求める方法として、適切な説明はどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面に平行な方向の力の先端から重力の先端に向けて、垂直な線を引き三角形をつくる
重力の矢印の長さを半分にし、それを斜面の角度に合わせて2方向に振り分ける
重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を辺とする長方形をつくる
重力を一辺とし、斜面に垂直な方向の力を対角線とする長方形をつくる
💡 答えを確認
✅ 正解
重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を辺とする長方形をつくる
力の分解は力の合成の逆の操作であり、もとの力を対角線とする平行四辺形を構成することで分力を求めることができる。斜面の問題では、分解したい二方向(平行と垂直)が互いに直交しているため、平行四辺形は長方形となる。この長方形の各辺が、求めるべき2つの分力の大きさと向きを表すことになる。
石川県公立高校入試(2023)類似
摩擦力と重力の分力のつり合い
Q71
傾きが一定で摩擦のある斜面において、物体を高い地点Aから離した場合と、それより低い地点Bから離した場合の運動を比較します。どちらの場合も、斜面を下る途中で物体が等速直線運動の状態になったとき、その区間で物体に働く摩擦力の大きさについて適切な記述はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
等速直線運動中は重力のみが働くため、どちらの地点から離しても摩擦力は働いていない。
地点Bから離したときの方が、重力の影響が小さくなるため摩擦力の大きさも小さくなる。
地点Aから離したときの方が、到達する速さが速くなるため摩擦力の大きさも大きくなる。
斜面の傾きが同じであれば、どちらの地点から離しても等速直線運動中の摩擦力の大きさは等しい。
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きが同じであれば、どちらの地点から離しても等速直線運動中の摩擦力の大きさは等しい。
物体が斜面上で等速直線運動をしているとき、摩擦力は重力の斜面に平行な分力とつり合っています。重力の分力の大きさは、物体の質量と斜面の傾きによって決定されるため、運動を開始する高さ(地点AやB)が変わっても、斜面の傾きが同じであれば重力の分力は一定です。したがって、それとつり合っている摩擦力の大きさも、開始地点にかかわらず一定となります。
千葉県公立高校入試(2020)類似
斜面上の物体に働く垂直抗力と弾性力
Q72
摩擦のない斜面上に物体を置き、斜面と平行に張ったひもで支えて物体を静止させました。このとき、物体が斜面から垂直に押し返される力と、ひもが元に戻ろうとして物体を引く力の名称の組み合わせとして正しいものを選択してください。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
磁力と電気力
垂直抗力と弾性力
摩擦力と重力
気圧と浮力
💡 答えを確認
✅ 正解
垂直抗力と弾性力
物体が接している面から垂直に受ける力を垂直抗力といいます。また、ひもやバネが変形したときに元に戻ろうとして物体を引く(または押す)力を弾性力と呼び、この場合はひもによる張力が弾性力にあたります。
香川県公立高校入試(2023)類似
合成された荷重と必要な力
Q73
動滑車に台車を吊るし、ばねばかりを使って一定の速さで真上に引き上げる実験を行う。台車のみを吊り上げたとき、ばねばかりの示す値は0.6ニュートンであった。次に、この台車におもりXを1個載せて引き上げると1.1ニュートンを示し、別のおもりYを1個載せて引き上げると1.4ニュートンを示した。同じ装置を使い、台車におもりXとおもりYを同時に1個ずつ載せて引き上げたとき、ばねばかりが示す荷重は何ニュートンか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
1.3ニュートン
1.9ニュートン
3.1ニュートン
2.5ニュートン
💡 答えを確認
✅ 正解
1.9ニュートン
動滑車を用いた装置の構造が同じであれば、引き上げるために必要な力の合計は、基本となる装置(台車と動滑車)を引く力に、各物体を追加したことによる力の増加分を加算することで求められる。おもりXを追加したことによる力の増加分は 1.1 – 0.6 = 0.5ニュートン であり、おもりYを追加したことによる増加分は 1.4 – 0.6 = 0.8ニュートン である。したがって、台車のみを引く力 0.6ニュートンに、それぞれの増加分を合わせると、0.6 + 0.5 + 0.8 = 1.9ニュートンとなる。
鳥取県公立高校入試(2020)類似
斜面に平行な重力の分力
Q74
摩擦のない一定の傾きを持つ斜面において、力学台車を斜面上の高い位置で静止させたときと、低い位置で静止させたときを比較します。それぞれの位置で、台車にはたらく重力の「斜面に平行な分力」の大きさの関係について、正しく説明しているものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面の長さが長くなるほど、低い位置での分力の大きさが大きくなる
高い位置にあるときの方が、物体が受ける位置エネルギーが大きいため、分力の大きさも大きい
斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず分力の大きさは一定である
低い位置にあるときの方が、斜面の下側に強く引かれるため、分力の大きさは大きい
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず分力の大きさは一定である
重力の斜面に平行な分力の大きさは、「重力の大きさ(物体の質量)」と「斜面の傾き」の2点によって決定されます。同一の斜面上であれば、どの高さにあっても斜面の傾きは変化しないため、物体にはたらく重力の分力の大きさも、物体の位置に関わらず常に一定となります。位置によって変化するという考えは誤りです。
福岡県公立高校入試(2026)類似
作用・反作用の法則
Q75
「2つの力がつり合っている状態」と「2つの力が作用・反作用の関係にある状態」は、どちらも力の大きさが等しく向きが反対であるという共通点がある。しかし、決定的な違いが1つある。作用・反作用の関係にのみ当てはまる特徴はどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
2つの力が必ず1つの物体に対して働いている。
1つの物体に働く複数の力を合成することができる。
2つの力が合わさることで、物体が静止し続ける。
2つの力がそれぞれ異なる物体に働いている。
💡 答えを確認
✅ 正解
2つの力がそれぞれ異なる物体に働いている。
つり合いの2力は、1つの物体に対して2つの力が働き、それらが打ち消し合っている状態を指す。一方、作用・反作用の2力は、物体Aから物体Bへ、そして物体Bから物体Aへと、異なる2つの物体にそれぞれの力が働いている。そのため、作用・反作用の2力は1つの物体上で合成(足し合わせ)して打ち消し合わせることはできない。
大阪府公立高校入試(2026)類似
分力の大きさが等しくなる角度
Q76
斜面上にある物体にはたらく重力を、「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解することを考えます。これら2つの分力の大きさがちょうど等しくなるときの、水平面に対する斜面の角度として正しいものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
知識
正答率 —
🔥 類題2問
30度
60度
45度
90度
💡 答えを確認
✅ 正解
45度
重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分解する場合、重力を対角線とする長方形を描いて考えます。2つの分力の大きさが等しくなるということは、この長方形の隣り合う2辺の長さが等しくなり、正方形になることを意味します。このとき、重力を表す対角線は正方形を2つの直角二等辺三角形に分けるため、斜面の傾きが45度のときに2つの分力の大きさは一致します。
山形県公立高校入試(2023)類似
浮力の反作用
Q77
電子てんびんの上に水が入った容器を載せ、糸でつるしたおもりを水中に沈めました。おもりは容器の底に触れておらず、糸でつるされたままの状態です。このとき、おもりを沈める前と比較した電子てんびんが示す数値の変化について、正しい説明はどれか選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
おもりの重さと同じ大きさの分だけ、数値が大きくなる
おもりは容器に触れていないため、数値は変化しない
おもりが水から受ける浮力と同じ大きさの分だけ、数値が大きくなる
おもりが水から受ける浮力と同じ大きさの分だけ、数値が小さくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりが水から受ける浮力と同じ大きさの分だけ、数値が大きくなる
物体を水に沈めると、物体には水から上向きの浮力がはたらきます。このとき、作用・反作用の法則により、物体も水に対して下向きに同じ大きさの力を及ぼします。これを浮力の反作用と呼び、電子てんびんには「容器と水の重さ」に加えて「物体が水を押し下げる力(浮力の反作用)」がかかるため、数値は浮力の分だけ大きくなります。
兵庫県公立高校入試(2026)類似
斜面上の物体にはたらく力
Q78
摩擦のない30度の斜面上で、台車を糸で斜面上方に引き、ゆっくりと等速直線運動をさせました。このとき、糸が台車を引く力の大きさと関係について、正しい説明はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
台車にはたらく重力の大きさと、糸が引く力の大きさが直接つり合っている。
垂直抗力と重力の大きさが等しくなっているため、引く力は重力より大きい。
重力の斜面に平行な方向の分力と、糸が引く力の大きさが等しくなっている。
重力の斜面に垂直な方向の分力と、糸が引く力の大きさが等しくなっている。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面に平行な方向の分力と、糸が引く力の大きさが等しくなっている。
物体が等速直線運動をしているとき、その物体にはたらく力はつり合っています。斜面に平行な方向に注目すると、物体を斜面下向きに引き下ろそうとする「重力の斜面に平行な方向の分力」と、それに対抗して斜面上向きに引き上げる「糸が引く力」の2つが同じ大きさで逆向きにはたらいているため、力がつり合い、速度が変化せずに運動を続けます。
埼玉県公立高校入試(2017)類似
斜面と水平面における物体の運動と速さの変化
Q79
摩擦のない斜面をすべりおりた物体が、そのまま続いて摩擦のない水平面上を運動するとき、水平面上での物体の運動の名称とその性質について述べたものとして最も適切なものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
自由落下運動といい、物体の速さは時間に比例して増加しながら直進する。
慣性運動といい、物体にはたらく重力によって速さが次第に減少する。
等速直線運動といい、物体の速さは時間に比例して増加しながら直進する。
等速直線運動といい、物体の速さは変化せず一定のまま直進する。
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動といい、物体の速さは変化せず一定のまま直進する。
摩擦のない水平面上では、運動の向きに力がはたらかないため、物体はそのままの速さで進み続けます。このように、速さが変わらず一直線上を進む運動を等速直線運動と呼びます。水平面では重力と垂直抗力がつり合っており、運動を妨げる摩擦もないため、速さが変化する理由がありません。
静岡県公立高校入試(2017)類似
斜面上での力のつり合い
Q80
摩擦のない滑らかな斜面上にある物体を、斜面に沿って上向きに引き上げ、等速直線運動をさせている状態を考えます。このとき、物体を斜面に沿って上向きに引く力と大きさが等しく、逆向きに働いている力として最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
知識
正答率 —
🔥 類題2問
物体が斜面を垂直に押す力
物体に働く重力そのもの
斜面が物体を垂直に押し返す力(垂直抗力)
重力の斜面に沿った下向きの分力
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の斜面に沿った下向きの分力
物体が等速直線運動をしているとき、その物体に働く力は「つり合い」の状態にあります。斜面上の物体には、地球の中心に向かって重力が働いていますが、これは「斜面に沿った下向きの分力」と「斜面に垂直な分力」に分解して考えることができます。物体を斜面に沿って上向きに引く力は、この重力の斜面に沿った下向きの分力と大きさが等しくなっているため、物体は加速も減速もせずに一定の速さで動き続けます。
大阪府公立高校入試(2024)類似
一直線上の合力
Q81
物体に2つの力が同時にはたらき、それらが同一直線上で互いに逆向きである場合の「合力」について、その性質を正しく説明したものを選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
合力の大きさは2つの力の大きさの差になり、向きは大きい方の力と同じ向きになる。
合力の大きさは常に0となり、物体は静止し続ける。
合力の大きさは2つの力の大きさの和になり、向きは大きい方の力と同じ向きになる。
合力の大きさは2つの力の大きさの差になり、向きは小さい方の力と同じ向きになる。
💡 答えを確認
✅ 正解
合力の大きさは2つの力の大きさの差になり、向きは大きい方の力と同じ向きになる。
一直線上で逆向きにはたらく2つの力は、互いに打ち消し合う関係にあります。そのため、1つの力にまとめた「合力」の大きさは2つの力の大きさの差になります。また、力の結果としては数値が大きい方の影響が残るため、向きは大きい方の力と一致します。
沖縄県公立高校入試(2026)類似
斜面上の物体にはたらく重力の分解
Q82
水平面とのなす角度が次第に大きくなる斜面上に物体を置いたとき、物体にはたらく重力の「斜面に平行な分力」と「斜面に垂直な分力」の大きさはどのように変化しますか。正しい説明を選びなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面に平行な分力は小さくなり、斜面に垂直な分力は大きくなる
斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる
斜面に平行な分力も、斜面に垂直な分力も、どちらも小さくなる
斜面に平行な分力も、斜面に垂直な分力も、どちらも大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる
重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を2辺とする長方形を作図して考えると、斜面の傾きが急になるほど、重力の矢印のうち「斜面に平行な方向」の成分が長く、「斜面に垂直な方向」の成分が短くなります。このため、傾きが大きくなるほど物体を滑り落とそうとする力は強くなり、斜面を押し付ける力は弱まります。
長野県公立高校入試(2026)類似
重力の分力
Q83
斜面上にある物体にはたらく重力を、物体の運動や状態を分析するために2つの方向に分解することがあります。このとき、分解されたそれぞれの力について、方向の組み合わせとして正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
真下の方向と、真上の方向
斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向
物体の進行方向と、摩擦力がはたらく反対の方向
水平な方向と、鉛直な方向
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向
斜面上の物体にはたらく重力は、その場にとどめようとしたり滑らせたりする力の関係を調べるために、斜面に沿って物体を動かそうとする「斜面に平行な方向」と、物体を斜面に押しつける「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して考えるのが一般的です。
神奈川県公立高校入試(2024)類似
作用反作用の法則
Q84
物体Aが別の物体Bに力を加えるとき、物体Aは物体Bから、同じ大きさで反対向きの力を同時に受けます。このように、対になって同時にはたらく2つの力の間に成り立つ法則を何といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 100%(1回)
🔥 類題3問
慣性の法則
質量保存の法則
作用反作用の法則
力のつり合いの法則
💡 答えを確認
✅ 正解
作用反作用の法則
一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、その相手の物体から同時に対等な力を受けるという物理法則を作用反作用の法則と呼びます。この2つの力は、常に一対のペアとして存在し、一方が消えればもう一方も消えるという性質を持ちます。
山梨県公立高校入試(2017)類似
斜面上の物体にはたらく力
Q85
レールを用いた実験において、小球が斜面を下りきった後、水平なレール上を運動している場面を想定します。摩擦や空気の抵抗を無視できる場合、水平面上を移動している小球の運動の状態と、その理由について正しく説明しているものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
重力の分力が運動の向きにはたらき続けるため、速さは増し続ける
物体がもつ「動こうとする力」が時間とともに減少するため、速さは次第に遅くなる
重力の分力が運動の向きとは逆向きにはたらくため、やがて停止する
運動の向きに力ははたらかなくなり、等速直線運動を続ける
💡 答えを確認
✅ 正解
運動の向きに力ははたらかなくなり、等速直線運動を続ける
斜面上では重力の分力が運動の向きにはたらくため速さが増加しますが、水平面に達すると重力は面に対して垂直にはたらくのみとなり、運動の向き(水平方向)の分力はゼロになります。力がはたらかない状態では、慣性によって物体はその時の速さを維持しようとするため、等速直線運動を行います。このとき「運動を続けさせるための力」というものは存在しません。
大阪府公立高校入試(2024)類似
力のつり合い
Q86
質量200gの物体を糸で吊り下げ、滑車を介して反対側の糸を手で引き、空中で静止させました。100gの物体に働く重力の大きさを1Nとしたとき、このとき物体に働いている「糸が物体を引く力」の大きさについて正しく説明しているものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 0%(1回)
🔥 類題3問
物体を支えるために、重力よりも大きい2N以上の力が必要である
滑車によって力が分散されるため、重力よりも小さい1Nの力である
物体が静止しているとき、物体に働く力はすべて0Nである
重力とつり合っているため、重力の大きさと等しい2Nである
💡 答えを確認
✅ 正解
重力とつり合っているため、重力の大きさと等しい2Nである
物体が静止しているとき、その物体に働く力はつり合っており、反対方向を向く力の大きさは等しくなります。質量200gの物体には下向きに2Nの重力が働いているため、これを静止させるために必要な上向きの力(糸が物体を引く力)も、重力と等しい2Nとなります。
京都府公立高校入試(2023)類似
作用・反作用の法則
Q87
水平な床の上に置かれた非常に重い荷物を、一人の人物が水平に右方向へ押したが、荷物は動かなかった。このとき発生している「人物が荷物を押す力」と「荷物が人物を押し返す力」の大きさの関係について、正しい説明はどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
荷物が動かなかったため、どちらの力もはたらいていない。
人物が押す力と、荷物が押し返す力の大きさは、常に同じである。
荷物が動かないのは、人物が押す力よりも床からの摩擦力の方が大きいためである。
荷物が重いため、荷物が人物を押し返す力の方が、人物が押す力よりも大きい。
💡 答えを確認
✅ 正解
人物が押す力と、荷物が押し返す力の大きさは、常に同じである。
作用・反作用の法則は、物体が動いているか静止しているかに関わらず、2物体間で力が及ぼし合われる際に必ず成立する。したがって、荷物が動かない場合であっても、人物が荷物を押す力(作用)と、荷物が人物を押し返す力(反作用)は常に「同じ大きさ」で「反対向き」になる。荷物が動かない理由は、人物が荷物を押す力と、床から荷物にはたらく摩擦力がつり合っているためである。
東京都公立高校入試(2024)類似
斜面の傾きと速さの変化
Q88
摩擦のない斜面において、傾きが10度の場合と20度の場合で台車を走らせ、0.1秒ごとの移動距離を記録テープで測定しました。傾き10度では各区間の長さが2.2cm、3.6cm、5.0cmと推移し、傾き20度では各区間が4.4cm、7.2cm、10.0cmと推移しました。このとき、傾き10度の場合と20度の場合における「単位時間あたりの速さの変化」の比(10度:20度)として適切な数値を答えなさい。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
1:2
2:1
1:1
1:4
💡 答えを確認
✅ 正解
1:2
記録テープの各区間の長さは、その0.1秒間における平均の速さを表しています。隣り合う区間の長さの差を求めると、一定時間あたりの速さの変化(加速度)がわかります。傾き10度の場合、各区間の差は 3.6 – 2.2 = 1.4cm、5.0 – 3.6 = 1.4cm となり、変化量は1.4です。一方、傾き20度の場合、各区間の差は 7.2 – 4.4 = 2.8cm、10.0 – 7.2 = 2.8cm となり、変化量は2.8です。この変化量を比較すると 1.4:2.8 となるため、比は1:2となります。
石川県公立高校入試(2018)類似
斜面と水平面を移動する物体の速さの変化
Q89
摩擦や空気の抵抗が無視できる斜面で小球を静かに離し、斜面からなめらかにつながる水平面へと移動させる実験を行いました。小球を離してからの「時間」を横軸に、「速さ」を縦軸にとったグラフを作成したとき、その形状として最も適切なものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
原点を通る右上がりの直線のあと、速さが一定の割合で減少する右下がりの直線になる形状
速さが一定の水平な直線のあと、さらに傾きが急な右上がりの直線になる形状
原点を通る右上がりの直線のあと、速さが一定の水平な直線になる形状
最初から最後まで、原点を通る一定の傾きの右上がりの直線が続く形状
💡 答えを確認
✅ 正解
原点を通る右上がりの直線のあと、速さが一定の水平な直線になる形状
斜面を下る間、小球には重力の斜面方向の分力が一定の大きさで加わり続けるため、速さは時間に比例して一定の割合で増加し、グラフは原点を通る右上がりの直線となります。水平面に達した後は、運動の向きに力がはたらかなくなるため、物体は等速直線運動を行い、速さが一定の水平な直線として表されます。
静岡県公立高校入試(2025)類似
力の合成と平衡
Q90
1つの作用点にはたらく2つの力を合成して、それらと同じはたらきをする1つの力である「合力」を求める際、作図によって求める一般的な方法として適切な説明はどれか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 0%(1回)
🔥 類題3問
2つの力の矢印を2辺とする平行四辺形をつくり、その作用点を通る対角線を合力とする。
2つの力の矢印を底辺と高さとする直角三角形をつくり、その斜辺を合力とする。
2つの力の矢印の長さを足し合わせ、その合計の長さを持つ直線を合力とする。
2つの力の矢印の先端どうしを結び、その中点から作用点へ引いた線を合力とする。
💡 答えを確認
✅ 正解
2つの力の矢印を2辺とする平行四辺形をつくり、その作用点を通る対角線を合力とする。
1点にはたらく2つの力を合成する場合、「平行四辺形の法則」を用います。2つの力を示す矢印を隣り合う2辺に見立てて平行四辺形を描いたとき、その作用点から伸びる対角線が、2つの力を合わせた効果を持つ合力となります。
岐阜県公立高校入試(2016)類似
斜面上の物体にはたらく重力の分解
Q91
水平面に対して傾いている斜面上に台車を置いたとき、台車にはたらく重力の向きと、その重力を斜面に沿った方向と斜面に垂直な方向に分けた力の名称の組み合わせとして適切なものはどれか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
重力は地面に対して垂直(鉛直下向き)にはたらき、分けたそれぞれの力を合力と呼ぶ。
重力は斜面に対して垂直にはたらき、分けたそれぞれの力を分力と呼ぶ。
重力は斜面に沿って下向きにはたらき、分けたそれぞれの力を垂直抗力と呼ぶ。
重力は地面に対して垂直(鉛直下向き)にはたらき、分けたそれぞれの力を分力と呼ぶ。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力は地面に対して垂直(鉛直下向き)にはたらき、分けたそれぞれの力を分力と呼ぶ。
物体にはたらく重力は、斜面の有無にかかわらず常に地球の中心に向かう「鉛直下向き(地面に対して垂直)」にはたらきます。この一つの力を、特定の目的に合わせて複数の方向に分解して考えたとき、分解されたそれぞれの力を「分力」と呼びます。斜面上の運動を考える際は、重力を「斜面に平行な成分」と「斜面に垂直な成分」の2つの分力に分解するのが一般的です。
静岡県公立高校入試(2016)類似
浮力と重力のつり合い
Q92
高さが5cm、10cm、20cmとそれぞれ異なる3種類の直方体の箱を水槽に入れたところ、すべての箱が水面から底面まで3.0cm沈んだ状態で静止しました。このときの状態の解釈として正しいものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
高さが20cmの箱は他の箱より大きいため、浮力よりも重力の方が大きくなっている
どの箱においても、水面下の部分にはたらく浮力と、箱全体にはたらく重力が等しくなっている
すべての箱の水面からの深さが同じ3.0cmであるため、箱にはたらく浮力は重力よりも小さくなっている
箱の大きさが異なるため、それぞれの箱ではたらく重力と浮力はつり合っていない
💡 答えを確認
✅ 正解
どの箱においても、水面下の部分にはたらく浮力と、箱全体にはたらく重力が等しくなっている
物体が水面に浮かんで静止している状態であれば、物体のサイズや形状に関わらず、必ず「重力と浮力のつり合い」が成立しています。この実験では、高さが異なるすべての箱が水面下3.0cmの深さで静止していることから、それぞれの箱が押しのけた水の体積によって生じる「浮力」と、その箱自身にはたらく「重力」の大きさが等しくなり、力がつり合っていると判断できます。
山梨県公立高校入試(2022)類似
等速直線運動の条件
Q93
摩擦のない滑らかな水平面の上を、台車が一定の速さで進んでいる。このとき、台車が動いている「運動の向き」に働いている力について、正しく説明しているものはどれか。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
運動の向きには、力が全く働いていない。
台車の進む速さに比例して、運動の向きに働く力は大きくなっている。
台車を動かし続けるために、運動の向きに一定の力が働き続けている。
重力が斜め下向きにかかっているため、それが運動の向きの力となっている。
💡 答えを確認
✅ 正解
運動の向きには、力が全く働いていない。
物体が等速直線運動をしているとき、その運動の向きには力が働いていないか、力がつり合っている状態にある。斜面を走っている間は重力の分力が運動の向きに働くため速さは増加するが、水平面に入り摩擦がない条件下では、運動を妨げる力も加速させる力も働かなくなるため、物体はそのままの速さを維持する。
長崎県公立高校入試(2018)類似
重力の分解
Q94
傾いたレールの上に置かれた小球に、真下に向かって重力がはたらいています。この重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分けるとき、作図によってそれぞれの分力を正しく求めるための手順はどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
重力の矢印を1辺とし、斜面に垂直な方向にもう1本の同じ長さの矢印を引いて正方形をつくる。
重力の矢印の先端から、水平方向と鉛直方向にそれぞれ垂線を引いて長方形をつくる。
重力の矢印の長さを半分にし、それを斜面に平行な方向に回転させて移動させる。
重力の矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を2辺とする平行四辺形(長方形)をつくる。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力の矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を2辺とする平行四辺形(長方形)をつくる。
平行四辺形の法則により、もとの力(重力)を対角線とするような平行四辺形を、分力を求めたい2つの方向を辺として描くことで、それぞれの分力の大きさと向きを求めることができます。斜面に対して「平行」と「垂直」の方向は互いに直角であるため、この場合の平行四辺形は長方形となります。
石川県公立高校入試(2024)類似
作用・反作用の法則
Q95
重さが考えられないほど軽い2つのばねばかりを、互いのフックで連結して水平に置きました。一方のばねばかりを左向きに15Nの力で引いたとき、もう一方のばねばかりが示す値と、その力がはたらく向きについて正しく述べたものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
もう一方のばねばかりは7.5Nを示し、右向きに力がはたらく。
もう一方のばねばかりも15Nを示し、左向きに力がはたらく。
もう一方のばねばかりは0Nを示し、力ははたらかない。
もう一方のばねばかりも15Nを示し、右向きに力がはたらく。
💡 答えを確認
✅ 正解
もう一方のばねばかりも15Nを示し、右向きに力がはたらく。
作用・反作用の法則により、一方が他方を15Nの力で引くと、同時にもう一方からも15Nの力で引き返されます。このとき、力の向きは必ず逆向きになるため、左向きに引いた作用に対して、反作用は右向きにはたらきます。ばねばかりの測定値は、この引き合う力の大きさを表示するため、両方とも同じ15Nを示します。
東京都公立高校入試(2024)類似
作用・反作用の法則
Q96
一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、必ず相手の物体から同じ大きさで逆向きの力を同時に受けます。このとき、相手の物体から受ける力を何と呼びますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 100%(1回)
🔥 類題3問
反作用
慣性
弾性力
垂直抗力
💡 答えを確認
✅ 正解
反作用
物体が他の物体に力を加える「作用」に対し、必ず相手から同じ大きさで反対向きの力を受けることを「作用・反作用の法則」と呼びます。この対となる力を反作用といいます。重力や摩擦力と混同されやすいですが、これらは力の種類であり、物理的な相互作用の法則性を示す用語としては反作用が適切です。
静岡県公立高校入試(2025)類似
作用・反作用の法則
Q97
1つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、同時に相手の物体からも逆向きで同じ大きさの力を受けることを、何の法則といいますか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
慣性の法則
作用・反作用の法則
力のつり合いの法則
力学的エネルギー保存の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
作用・反作用の法則
1つの物体が他方に力を及ぼすとき(作用)、その相手からも同時に対等な大きさで逆向きの力を受けます(反作用)。この2つの力のペアに成り立つ関係を、作用・反作用の法則と呼びます。つり合いの法則と混同されやすいですが、2つの物体間ではたらき合う力である点が特徴です。
神奈川県公立高校入試(2024)類似
相互作用による体重計の測定値の変化
Q98
二人の人物がそれぞれ別の体重計に乗っている状態で、一方が他方の肩を下向きの力で押すと、両方の体重計の数値が変化します。このとき、押した側の人物が受ける、押した力とは逆向きの力のことを何といいますか。用語として最も適切なものを選択してください。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
重力
反作用
摩擦力
慣性
💡 答えを確認
✅ 正解
反作用
ある物体が他の物体に力を加えるとき、その物体は相手の物体から、大きさが等しく向きが反対の力を必ず受けます。最初に加えた力を「作用」と呼ぶのに対し、相手から受けるこの力を「反作用」と呼びます。体重計に乗った人物が相手を押すと、この反作用によって自分自身を浮かせようとする上向きの力が働くため、自身の体重計の数値が減少することになります。
東京都公立高校入試(2022)類似
斜面を下る物体の運動
Q99
摩擦のない滑らかな斜面の上に置いた物体を静かに放したとき、物体が斜面を滑り降りる運動の様子と、その原因となる力について正しく説明しているものはどれですか。
力の合成・分解とつり合い
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
物体には重力の斜面方向の分力が一定の大きさで働き続けるため、速さが一定の割合で増加する。
運動の向きに働く力と運動を妨げる力がつり合っているため、物体は一定の速さで進み続ける。
物体が斜面を下るにつれて重力自体が徐々に大きくなるため、速さが増加する割合も大きくなる。
物体が斜面を下るほど斜面の傾きが急に感じるようになるため、速さは増加し続けるが、働く力は小さくなっていく。
💡 答えを確認
✅ 正解
物体には重力の斜面方向の分力が一定の大きさで働き続けるため、速さが一定の割合で増加する。
斜面上の物体には、常に鉛直下向きの重力が働いています。この重力を、斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、斜面に平行な方向の成分(分力)が物体を加速させる力となります。斜面の傾きが一定であれば、この分力の大きさも常に一定であるため、物体の速さは時間の経過とともに一定の割合で増加します。物体が移動しても重力そのものの大きさや、その分力の大きさが変化することはありません。
千葉県公立高校入試(2020)類似
斜面上の物体のつり合い
Q100
高さ0.9m、底辺1.2m、斜面の長さ1.5mのなめらかな斜面上に、質量2kgの物体Aを置きました。この物体Aにひもをつけ、斜面の最上部にある定滑車を通して、反対側に質量2kgの物体Bを垂直につるし、全体を静止させました。ここから静かに手を離したときの物体Aの動きとして適切なものはどれですか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、ひもの重さや摩擦、空気の抵抗は無視できるものとします。
力の合成・分解とつり合い
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
ひもが引く力が重力の分力より大きいため、斜面を上る方向に動き出す
ひもが引く力と重力の分力がつり合っているため、その場に静止し続ける
重力の大きさが物体Bと同じ20Nであるため、その場に静止し続ける
斜面下向きの分力がひもが引く力より大きいため、斜面を下る方向に動き出す
💡 答えを確認
✅ 正解
ひもが引く力が重力の分力より大きいため、斜面を上る方向に動き出す
物体Aにはたらく重力20Nを斜面に平行な方向と垂直な方向に分解すると、斜面下向きの分力の大きさは、重力に「斜面の高さ÷斜面の長さ」をかけた値となるため、20N × (0.9m ÷ 1.5m) = 12Nと計算できる。一方、物体Aはひもを介して質量2kgの物体Bにつるされており、物体Bにはたらく20Nの重力がひもを引く力として物体Aにそのまま伝わる。斜面上向きに引く力(20N)は斜面下向きの分力(12N)よりも大きいため、物体Aは斜面を上る方向に動き出す。
さらに10問見る(残り90問)
【物体の運動】一問一答チェックリスト(全167問)
最終更新日:2026-07-05
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公立高校入試出題データベースより
神奈川県公立高校入試(2025)類似
高さと水平面上の速さの関係
Q1
摩擦や空気の抵抗がない斜面を、物体が下り落ちる運動について考えます。「斜面の角度が急なコース」と「斜面の角度が緩やかなコース」があり、どちらも同じ高さから運動を開始し、同じ水平面へとつながっています。このとき、角度が緩やかなコースを通った物体のほうが、水平面に達するまでの「時間」は長くかかりますが、水平面に達した瞬間の「速さ」は角度が急なコースの場合と変わりません。その理由を説明したものとして最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
角度が急なほど、水平面に向かって物体を押し出す垂直抗力が強くなるため。
移動距離が長いほど、物体にかかる摩擦力の合計が大きくなり加速を妨げるため。
斜面が緩やかなほど、物体にはたらく重力の大きさが小さくなるため。
水平面に達するまでに失われる位置エネルギーの量が、どちらのコースでも等しいため。
💡 答えを確認
✅ 正解
水平面に達するまでに失われる位置エネルギーの量が、どちらのコースでも等しいため。
物体が斜面を下るとき、減少した位置エネルギーの分だけ運動エネルギーが増加します。位置エネルギーの減少量は「質量 × 重力加速度 × 高さの変化」で求められ、水平面までの高さが同じであれば、どの経路を通っても減少する位置エネルギー(=得られる運動エネルギー)は同じになります。運動エネルギーが同じであれば、質量が同じ物体の速さは等しくなります。
大阪府公立高校入試(2026)類似
記録タイマーの打点数と時間
Q2
東日本(周波数50Hz)で記録タイマーを使用し、物体の運動を0.1秒ごとの区間に分けて解析したい場合、記録テープを何打点ごとに切り取ればよいか答えなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 0%(1回)
🔥 類題3問
6打点ごと
10打点ごと
50打点ごと
5打点ごと
💡 答えを確認
✅ 正解
5打点ごと
50Hzの地域では1秒間に50打点するため、0.1秒間の打点数は「50(打点/秒)× 0.1(秒)= 5(打点)」という計算で求められます。同様に、西日本の60Hzの地域で0.1秒ごとに切り取る場合は、6打点ごととなります。
福井県公立高校入試(2024)類似
加速運動における速さと時間の関係
Q3
静止している物体に一定の大きさを加え続けて加速させたとき、横軸に「時間」、縦軸に「物体の速さ」をとってその関係をグラフに表すと、どのような形状になりますか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
時間軸に平行な水平の直線
原点を通る右肩下がりの直線
原点を通る右肩上がりの直線
最初は急激に上がり、のちに水平になる曲線
💡 答えを確認
✅ 正解
原点を通る右肩上がりの直線
一定の力が加わる運動では、単位時間あたりの速さの変化が一定になります。このため、速さは時間に比例して大きくなり、グラフは原点を通る傾きが一定の直線(比例のグラフ)として描かれます。水平な直線は速さが変化しないことを、右下がりの直線は速さが減少していることを示します。
香川県公立高校入試(2023)類似
力学的エネルギーの変化
Q4
力学的エネルギーの定義と性質に関する記述として、最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
物体が運動しているときにのみ保持するエネルギーのことであり、静止している物体の力学的エネルギーは常に零である
高い位置にある物体が持つエネルギーのことであり、物体の速さが変化してもその値が変化することはない
物体が持つ運動エネルギーと位置エネルギーの和のことであり、外部から仕事をされると、そのエネルギーは増加する
摩擦や空気抵抗がある空間においては、外部から仕事を加えなくても力学的エネルギーの総和は常に一定に保たれる
💡 答えを確認
✅ 正解
物体が持つ運動エネルギーと位置エネルギーの和のことであり、外部から仕事をされると、そのエネルギーは増加する
運動エネルギーと位置エネルギーの合計は力学的エネルギーと呼ばれます。力学的エネルギー保存の法則が成り立つのは重力や弾性力のみが仕事をするときであり、手で引くなどの外部からの仕事が加わる状況では、その仕事の分だけ物体の力学的エネルギーは変化(この場合は増加)します。
沖縄県公立高校入試(2026)類似
平均の速さ
Q5
ある物体の運動を記録したところ、時間が0.2秒のときに基準点から9.0cmの位置にあり、時間が0.5秒のときに基準点から30.0cmの位置にあることがわかった。この0.2秒から0.5秒までの区間における、物体の平均の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
30.0 cm/s
100.0 cm/s
60.0 cm/s
70.0 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
70.0 cm/s
平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出される。この区間の移動距離は 30.0 – 9.0 = 21.0 cm であり、かかった時間は 0.5 – 0.2 = 0.3 秒である。したがって、21.0 ÷ 0.3 を計算すると 70.0 cm/s となる。特定の時刻における位置を単に時間で割るのではなく、区間の変化量を用いる必要がある。
神奈川県公立高校入試(2017)類似
記録テープを用いた平均の速さの算出
Q6
1秒間に50回打点する記録タイマーを使用して、斜面を下る台車の運動を記録しました。5打点ごとに切った記録テープのうち、最初の区間のテープの長さが7.6cmであったとき、この区間における台車の平均の速さは何cm/sになりますか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
15.2 cm/s
76 cm/s
38 cm/s
7.6 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
76 cm/s
1秒間に50回打点する記録タイマーにおいて、5打点分の時間は5÷50=0.1秒に相当します。平均の速さは「移動距離÷かかった時間」で算出できるため、7.6cmを0.1秒で割ることで、76cm/sという値を導き出すことができます。打点数の「5」で割るのではなく、秒数である「0.1」で割る計算が必要です。
岐阜県公立高校入試(2022)類似
運動エネルギーの増減
Q7
なめらかな斜面を滑り降りて加速している物体と、その後に摩擦のある水平面を滑って減速している物体の「運動エネルギー」の変化の組み合わせとして、最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
加速しているときは一定であり、減速しているときは減少する
加速しているときは増加し、減速しているときは一定である
加速しているときは増加し、減速しているときは減少する
加速しているときは減少し、減速しているときは増加する
💡 答えを確認
✅ 正解
加速しているときは増加し、減速しているときは減少する
運動エネルギーは物体の速さが速くなるほど大きくなり、遅くなるほど小さくなります。物体が斜面を滑り下りて加速する過程では速さが増すため運動エネルギーは増加し、摩擦のある水平面で減速する過程では速さが減少するため運動エネルギーは減少します。
長崎県公立高校入試(2019)類似
位置エネルギーと運動エネルギーの比率計算
Q8
摩擦や空気の抵抗がない空間で振り子を運動させます。おもりが最も高い位置にあるときの基準面からの高さを15cmとし、基準面における位置エネルギーを0とします。このおもりが、基準面から5cmの高さにある地点を通過する際、その地点での「運動エネルギー」は「位置エネルギー」の何倍になりますか。数値として適切なものを選びなさい。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 25%(4回)
🔥 類題2問
0.5倍
2倍
10倍
3倍
💡 答えを確認
✅ 正解
2倍
力学的エネルギー保存則により、運動中のどの地点においても位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定に保たれます。おもりが最高点(高さ15cm)にあるときは運動エネルギーが0であるため、全エネルギーは高さ15cm分の位置エネルギーに相当します。基準面から5cmの高さにある地点では、位置エネルギーは全体の3分の1(5/15)となり、残りの3分の2(10/15)が運動エネルギーとなります。したがって、エネルギーの比は運動エネルギー:位置エネルギー=10:5となり、運動エネルギーは位置エネルギーの2倍となります。
山形県公立高校入試(2021)類似
力と速さの変化の割合
Q9
摩擦のない水平面上で台車を一定の力で引き続けるとき、台車を引く力の大きさを2倍にすると、単位時間あたりの速さの変化(加速度)はどうなりますか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
速さの変化は変わらない
速さの変化も2倍になる
速さの変化は2分の1倍になる
速さの変化は4倍になる
💡 答えを確認
✅ 正解
速さの変化も2倍になる
物体に運動の向きと同じ向きの力がはたらき続けるとき、物体の速さは一定の割合で変化します。この単位時間あたりの速さの変化(加速度)は、物体にはたらく力の大きさに比例するという性質があるため、力が2倍になれば速さの変化も2倍になります。
富山県公立高校入試(2016)類似
ストロボ写真による平均の速さの算出
Q10
0.1秒間隔で発光するストロボスコープを用いて、一直線上を移動する小球の様子を撮影しました。基準となる地点aから、1回目の発光時の地点bまでの距離が27cmであったとき、地点aから地点bまでの区間における小球の平均の速さは何cm/sですか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
480 cm/s
2.7 cm/s
270 cm/s
27 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
270 cm/s
平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」という公式で求めることができます。この実験ではストロボスコープの発光間隔が0.1秒であるため、地点aから地点bまでの移動に要した時間は0.1秒です。移動距離である27cmを0.1秒で割ることで、27 ÷ 0.1 = 270 cm/sと計算されます。
長崎県公立高校入試(2014)類似
分子の熱運動
Q11
あたためられた空気が入ったペットボトルを密閉し、冷たい水に入れて冷却したところ、ペットボトルが内側にへこんで収縮しました。このとき、ボトル内部の空気の分子の状態について説明したものとして、最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
冷却によって分子の運動が激しくなり、分子どうしの間隔が狭くなった。
冷却によって分子の運動が穏やかになり、分子どうしの間隔が広くなった。
冷却によって分子の運動が激しくなり、分子どうしの間隔が広くなった。
冷却によって分子の運動が穏やかになり、分子どうしの間隔が狭くなった。
💡 答えを確認
✅ 正解
冷却によって分子の運動が穏やかになり、分子どうしの間隔が狭くなった。
物体を冷却すると、それを構成する分子の運動が穏やかになります。気体の場合、分子が飛び回る勢いが弱まることで、分子どうしの間隔が狭まり、結果として体積が減少します。この実験ではボトルの内圧が下がり、外気圧に押されることで収縮が起こります。
岡山県公立高校入試(2022)類似
記録タイマーによる時間の測定
Q12
記録タイマーを用いて物体の運動を記録した際、開始点から数えて6つ目の打点までの「打点間隔」の長さを測り、その値を10倍した。この計算によって求められる値は、その区間におけるどのような物理量を示しているか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
1秒間における移動距離(平均の速さ)
0.1秒間における移動距離
打点1個分にかかる時間
0.1秒間における瞬間の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
1秒間における移動距離(平均の速さ)
1秒間に60回打点するタイマーにおいて、6打点分の間隔は0.1秒間の移動距離を表す。速さは「移動距離 ÷ 時間」で求められるため、0.1秒間の移動距離を0.1秒で割ることは、数値を10倍することと同じである。これにより、1秒あたりの移動距離である「平均の速さ」を算出することができる。
三重県公立高校入試(2020)類似
等速直線運動
Q13
斜面を下りきった台車が、そのまま摩擦のない水平面を等速直線運動している様子を、1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて記録しました。このとき、記録テープに打たれた点の間隔について正しく説明しているものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
台車が遠くへ進むにつれて、打点の間隔は次第に広くなる
どの区間を切り取っても、打点の間隔は常に一定である
打点の間隔は、速さに比例して一定の割合で増加し続ける
台車が遠くへ進むにつれて、打点の間隔は次第に狭くなる
💡 答えを確認
✅ 正解
どの区間を切り取っても、打点の間隔は常に一定である
等速直線運動では、単位時間あたりに進む距離(速さ)が変化しません。記録タイマーの打点の間隔は、一定の時間(この場合は60分の1秒)に進んだ距離を表しているため、速さが一定であれば打点の間隔も常に同じ長さになります。
三重県公立高校入試(2020)類似
等速直線運動
Q14
摩擦や空気の抵抗が無視できる滑らかな水平面の上を、台車が一定の速さでまっすぐに進んでいます。このような、物体に力が働かない、または働いている力がつり合っているときに、一定の速さで一直線上を進む運動を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
自由落下運動
慣性運動
等速運動
等速直線運動
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
物体に力が働かない場合や、複数の力が働いていてもそれらが打ち消し合ってつり合っている状態では、物体はそのままの速さで一直線上に動き続けます。この「一定の速さ(等速)」と「一直線上(直線)」という2つの条件を満たす運動を等速直線運動と呼びます。
埼玉県公立高校入試(2021)類似
平均の速さ
Q15
物体の運動において、途中の速さの変化を考慮せず、一定の速さで移動し続けたとみなして、移動した全距離をかかった全時間で割って求めた値を何というか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
相対速度
瞬間の速さ
加速度
平均の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
移動距離をその移動にかかった時間で割ることで算出される速さを平均の速さと呼ぶ。実際の運動では速さが刻々と変化している場合が多いが、平均の速さはその変化を無視して、全行程を一定の速さで進んだものとして計算した値である。
大阪府公立高校入試(2014)類似
平均の速さ
Q16
モーターを使って重りを地点Aから60cm離れた地点Bまで引き上げる際、記録タイマーなどを用いて運動の様子を調べたところ、動き出しの速さは遅かったものの、途中で速くなり、地点Bの直前で再び少し遅くなりました。この全区間において、移動距離を時間で割って求めた「平均の速さ」が示す考え方として最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
実験・観察
正答率 60%(5回)
🔥 類題3問
物体が動き始めてから一定の時間内に、どれだけ速さが変化したかを表す割合
区間の途中で速さが変化したとしても、全区間をずっと一定の速さで移動し続けたと仮定したときの速さ
重りが地点Aと地点Bのちょうど中間地点を通過した瞬間のスピードメーターが示す速さ
手回し発電機を回す手を止める直前の、重りが最も速く動いていたときの速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
区間の途中で速さが変化したとしても、全区間をずっと一定の速さで移動し続けたと仮定したときの速さ
平均の速さは、移動の途中で速さが速くなったり遅くなったりする変化を無視して、その区間を同じ速さで動き続けたと考えたときの値です。実際の運動における各瞬間の速さを捉える「瞬間の速さ」とは概念が異なります。
鳥取県公立高校入試(2022)類似
振り子のエネルギー移り変わり
Q17
おもりを糸でつるした振り子を、最も高い位置である点Aから静かに離したところ、最も低い位置である点Bを通過し、点Aと同じ高さである点Cまで振れました。点Aから点Bへおもりが移動する際、おもりが持つ「位置エネルギー」と「運動エネルギー」の変化について説明したものとして、正しいものはどれですか。ただし、空気の抵抗や摩擦は考えないものとします。
物体の運動
★ やさしい
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーと運動エネルギーの両方が増加する
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
位置エネルギーと運動エネルギーの両方が減少する
位置エネルギーが増加し、運動エネルギーが減少する
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
振り子が高い位置から低い位置へ移動するとき、高さが低くなるため位置エネルギーは減少します。一方で、重力によっておもりが加速され速さが増すため、運動エネルギーは増加します。このように、位置エネルギーが運動エネルギーへと移り変わります。
鳥取県公立高校入試(2022)類似
障害物がある振り子の到達高度
Q18
振り子のおもりを高さ10cmの地点から静かに放した。最下点を通過する際、糸が釘に当たって回転半径が半分になった。このとき、おもりが反対側で到達する最高点の高さと、その理由の組み合わせとして適切なものはどれか。ただし、摩擦や空気の抵抗は考えないものとする。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
力学的エネルギーが保存されるため、半径に関わらず10cmの高さまで上がる。
位置エネルギーが釘に吸収されるため、釘と同じ高さまでしか上がらない。
半径が半分になると円周が短くなるため、5cmの高さまでしか上がらない。
半径が半分になったことで勢いが増し、20cmの高さまで上がる。
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギーが保存されるため、半径に関わらず10cmの高さまで上がる。
おもりが持つ位置エネルギーは「重力×高さ」で決まり、運動の途中で糸の長さ(回転半径)が変化しても、エネルギーの総量が変化することはない。最初に10cmの高さから放されたおもりが持つ力学的エネルギーは、最高点に達したときにはすべて位置エネルギーに戻る。したがって、釘によって軌道が変化しても、最初に持っていた位置エネルギー分を確保できる高さ、すなわち元の10cmの高さまで必ず上昇する。
石川県公立高校入試(2023)類似
平均の速さ
Q19
記録タイマーで記録されたテープを一定の打点数ごとに切り、時間の経過に沿って方眼紙に並べたところ、テープの長さが徐々に長くなっていました。このとき、それぞれのテープの長さが直接表しているものは何ですか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
各時間帯における物体の移動距離
物体が打点している合計の時間
物体に加わっている一定の力の大きさ
物体が動き始めてからの合計の移動距離
💡 答えを確認
✅ 正解
各時間帯における物体の移動距離
記録タイマーを一定の打点数(例えば6打点)ごとに切ったとき、それぞれのテープは常に同じ時間(0.1秒など)の運動を記録しています。したがって、各テープの長さはその一定の時間内に物体が移動した距離を示しており、これを用いることで各区間における平均の速さの変化を把握することが可能になります。
三重県公立高校入試(2016)類似
物体を引き上げる速さの比較
Q20
仕事率(W)と、物体を引き上げる一定の力(N)、および物体が上昇する速さ(m/s)の三者の関係を正しく説明しているものはどれか。
物体の運動
★★★ 標準
知識
正答率 —
🔥 類題3問
仕事率は、力と速さを足し合わせた値に等しい
仕事率は、力を速さで割った値に等しい
仕事率は、力と速さを掛け合わせた値に等しい
仕事率は、速さを力で割った値に等しい
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事率は、力と速さを掛け合わせた値に等しい
仕事率は「仕事 ÷ 時間」で求められ、仕事は「力 × 移動距離」で求められる。これらを合わせると、仕事率は「力 × 移動距離 ÷ 時間」となる。ここで「移動距離 ÷ 時間」は速さを表すため、仕事率は「力 × 速さ」という式で表すことができる。この原理から、同じ物体を引き上げる(力が一定である)場合、仕事率が大きいほど、物体を引き上げる速さが速くなることが導き出せる。
鳥取県公立高校入試(2022)類似
障害物がある振り子の到達高度
Q21
振り子の運動において、途中で糸が釘などの障害物に当たって運動の半径が変化しても、おもりが最初に放した位置と同じ高さまで戻ろうとする現象に関わる、物理学上の原理の名称として最も適切なものはどれか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
作用反作用の法則
力学的エネルギーの保存
慣性の法則
エネルギー保存の法則(熱エネルギーを含む)
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギーの保存
位置エネルギーと運動エネルギーの和が一定に保たれることを「力学的エネルギーの保存」と呼ぶ。この問題のケースでは、物体が持つエネルギーの形態が位置エネルギーから運動エネルギーへ、そして再び位置エネルギーへと変化しているが、その合計値が維持されている。なお、光や熱、電気などすべての形態のエネルギーを含めた場合は「エネルギー保存の法則」と呼ぶが、物体の運動と高さの関係を説明する中学理科の範囲では「力学的エネルギーの保存」という用語を用いるのが一般的である。
山梨県公立高校入試(2022)類似
傾きによる速さの変化率
Q22
摩擦のない滑らかな斜面において、台車が斜面を下る運動を考えます。斜面の傾きを大きくした場合の「斜面方向の力の大きさ」と「速さの増え方」の関係について述べた文として、正しいものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
斜面の傾きを大きくすると、重力の斜面に垂直な分力が大きくなり、斜面との摩擦が増えるため速さの増え方は小さくなる
重力の大きさは斜面の角度によらず一定であるため、傾きを変えても速さの増え方は変わらない
斜面の傾きを大きくすると、重力の斜面方向の分力が大きくなり、一定時間ごとの速さの増加量も大きくなる
斜面の傾きを大きくすると、物体を押し戻そうとする摩擦力が小さくなるため、速さは常に一定になる
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きを大きくすると、重力の斜面方向の分力が大きくなり、一定時間ごとの速さの増加量も大きくなる
物体に働く力が一定のとき、その力が大きいほど速さの変化の割合は大きくなります。斜面を下る台車の場合、運動の方向に働く力は「重力の斜面に平行な分力」です。この分力は斜面の傾きが急になるほど大きくなる性質があるため、傾きを大きくすると、一定時間あたりの速さの増加量(速さの変化の割合)も大きくなります。なお、摩擦がない条件であれば、垂直な分力は運動の速さの変化に直接影響しません。
山口県公立高校入試(2020)類似
運動の向きにはたらく力と加速度
Q23
ある斜面において、角度を20度から40度へと大きくして物体をすべらせる実験を行いました。このとき、角度を大きくする前に比べて、物体の運動の様子にはどのような変化が見られますか。物理的な原理に基づいた説明として正しいものを選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
重力そのものの値が大きくなるため、物体が斜面を押し出す力が強まり、一定の速さで運動し続けるようになる。
角度を大きくしても運動の向きにはたらく力の大きさは変わらないため、一定の時間内での移動距離の増え方も変わらない。
斜面の角度を大きくすると物体にはたらく摩擦力が急激に増加するため、速さの変化の割合は小さくなる。
重力のうち斜面に沿って下向きにはたらく分力が大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
重力のうち斜面に沿って下向きにはたらく分力が大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなる。
斜面の角度を大きくしても物体にはたらく重力の大きさ自体は変わりませんが、重力の成分を分解した際、斜面に沿った下向きの分力(運動の向きの力)は大きくなります。力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化量、すなわち「速さの変化の割合」も大きくなるため、同じ時間内での移動距離の増え方がより急激になります。
富山県公立高校入試(2016)類似
ストロボ写真による平均の速さの算出
Q24
ストロボスコープを用いて物体の運動を記録し、撮影された写真から「平均の速さ」を求めるために必要な情報の組み合わせとして、正しいものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
ストロボの発光回数と、物体が最終的に停止するまでの全距離
最初に発光した瞬間の速さと、最後に発光した瞬間の速さ
ストロボの発光時間の間隔と、隣り合う像の間の移動距離
物体の質量と、ストロボの発光によって照らされた範囲の面積
💡 答えを確認
✅ 正解
ストロボの発光時間の間隔と、隣り合う像の間の移動距離
平均の速さを算出するには、物体が移動するのにかかった時間と、その間に移動した距離のデータが不可欠です。ストロボ写真においては、発光の間隔が「時間」を表し、写真上の像と像の間の長さが「移動距離」に対応するため、この2つの情報を用いることで計算が可能となります。
長崎県公立高校入試(2023)類似
平均の速さ
Q25
物体の運動において、ある区間を移動した距離を、その移動にかかった時間で割って算出した、一定の速さで移動し続けたと仮定したときの速さを何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
加速度
平均の速さ
等速直線運動
瞬間の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
移動の途中で速さが変化していても、全移動距離を全所要時間で割ることで、その区間を一定の速さで移動したとみなして求める速さを平均の速さといいます。これに対し、スピードメーターなどが示す、ごく短い時間に移動した距離から求められる刻一刻と変化する速さは瞬間の速さと呼ばれます。
岡山県公立高校入試(2022)類似
記録タイマーによる時間の測定
Q26
1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて、物体の運動を記録する実験を行った。このとき、0.1秒間における物体の移動距離を測定するためには、記録テープの打点の間隔を何個分ごとに区切ればよいか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
60個分
6個分
5個分
10個分
💡 答えを確認
✅ 正解
6個分
記録タイマーが1秒間に60回打点する場合、1つの打点間隔(打点と打点の間)に必要な時間は60分の1秒となる。0.1秒は10分の1秒、すなわち60分の6秒であるため、打点の間隔を6個分集めることで、その区間の時間は0.1秒となる。
兵庫県公立高校入試(2014)類似
記録テープによる速さの分析
Q27
記録タイマーを用いて物体の運動を記録し、打点されたテープを一定の打点数ごとに切り取って、時間の経過順に左から並べて貼り付けました。このとき、切り取られた1本のテープの長さが直接表しているものとして、最も適切な説明を選びなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
記録を開始してからその時までの合計の移動距離
物体が動き出してから停止するまでにかかった合計の時間
その一定の時間内における物体の移動距離
打点と打点の間における瞬間の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
その一定の時間内における物体の移動距離
記録タイマーは常に一定の時間間隔で打点を行う装置です。そのため、一定の打点数(例えば6打点ごと)で切り取られたテープの長さは、その打点を打つのに要した「一定の時間」の間に物体が進んだ距離を示します。この距離をかかった時間で割ることで、その区間における平均の速さを求めることができます。
長崎県公立高校入試(2023)類似
等速直線運動と加速運動
Q28
物体の運動において、加える力と速さの関係について述べた次の文の空欄にあてはまる言葉の組み合わせとして正しいものはどれか。「物体に運動の向きと同じ向きの力を加え続けると、物体は( ① )する。このとき、加える力を大きくすると、時間あたりの( ② )も大きくなる。その後、力を加えるのをやめると、物体は( ③ )を行う。」
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
①加速 ②速さの変化 ③等速直線運動
①加速 ②移動距離 ③自由落下運動
①等速直線運動 ②移動距離 ③加速運動
①等速直線運動 ②速さの変化 ③静止状態
💡 答えを確認
✅ 正解
①加速 ②速さの変化 ③等速直線運動
物体に力を加え続けると、物体の速さは増加し続けるため加速運動となります。このとき、力の大きさが大きいほど、一定時間あたりの速さの増え方(速さの変化)は大きくなります。力を取り除くと、物体はそれ以上の加速をやめ、その時の速さを維持して等速直線運動に変化します。
大分県公立高校入試(2020)類似
落下の高さと速度の関係
Q29
斜面にある静止した小球を転がし、水平面に達したときの速さを測定する実験を行います。小球を放す高さを10cmから30cmに高くしたとき、小球のエネルギーの変化と水平面での速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。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
小球を放す位置を高くすると、はじめに持っている位置エネルギーが大きくなるため、水平面での運動エネルギーも大きくなり、速さは速くなる。
小球を放す位置を高くすると、はじめに持っている位置エネルギーが小さくなるため、水平面での運動エネルギーも小さくなり、速さは遅くなる。
小球が水平面に達したときの運動エネルギーは、小球を放す高さに反比例するため、高さを高くするほど速さは遅くなる。
水平面での速さは小球の質量のみによって決定されるため、小球を放す高さを変えても、水平面に達したときの速さは変わらない。
💡 答えを確認
✅ 正解
小球を放す位置を高くすると、はじめに持っている位置エネルギーが大きくなるため、水平面での運動エネルギーも大きくなり、速さは速くなる。
物体が高い位置にあるほど、その物体が持つ位置エネルギーは大きくなります。斜面を転がり落ちる際、この位置エネルギーが運動エネルギーへと変換されます。エネルギー保存の法則により、高い位置から放したときほど水平面での運動エネルギーが大きくなるため、結果として小球の速さは速くなります。
富山県公立高校入試(2022)類似
等速直線運動
Q30
物体が一定の速さで、一直線上を進む運動を何というか。その名称として正しいものを選択肢から選びなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
等速直線運動
自由落下運動
円運動
等加速度直線運動
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
物体に力が働かない、あるいは働いている力がつり合っているとき、物体は向きを変えず、速さも変えずに進み続けます。このように一定の速さで一直線上を進む運動を等速直線運動と呼びます。
大分県公立高校入試(2021)類似
慣性
Q31
曲線状のレールを滑り落ちた小球が、レールの端から水平方向に飛び出しました。飛び出した後の小球には重力のみがはたらき、空気の抵抗は無視できるものとします。このとき、小球の「水平方向」の動きについて正しく説明しているものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
水平方向に力がはたらき続けるため、慣性によって速さがだんだん速くなる。
水平方向には力がはたらかないため、慣性によって等速直線運動を続けようとする。
水平方向には慣性がはたらかなくなるため、飛び出した瞬間に水平方向の速さは0になる。
水平方向の運動を妨げる重力の反作用がはたらくため、次第に減速する。
💡 答えを確認
✅ 正解
水平方向には力がはたらかないため、慣性によって等速直線運動を続けようとする。
小球がレールの端を離れて空中に放り出されたとき、上下方向には重力がはたらきますが、水平方向には推進力も抵抗力もはたらきません。力がはたらかない方向については、慣性によってそれまでの速度(状態の維持)を保とうとするため、水平方向には一定の速さで移動し続けます。これに重力による落下運動が合わさることで、放物線の軌道を描きます。
山梨県公立高校入試(2020)類似
平均の速さの算出
Q32
1秒間に10回発光するストロボスコープを用いて、一直線上を運動する物体の様子を記録しました。記録された連続する6つの点a、b、c、d、e、fについて、区間ab間の距離は1cm、bc間は3cm、cd間は5cm、de間は7cm、ef間は8cmでした。このとき、点aから点fまでの区間における物体の平均の速さを求めなさい。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
48 cm/s
80 cm/s
24 cm/s
240 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
48 cm/s
ストロボスコープが1秒間に10回発光するとき、点と点の間の時間は0.1秒(1÷10)となります。点aから点fまでの間には5つの区間(ab, bc, cd, de, ef)があるため、移動にかかった全時間は 0.1秒 × 5 = 0.5秒です。また、移動した全距離は各区間の和(1 + 3 + 5 + 7 + 8)で24cmとなります。平均の速さは「移動した全距離 ÷ かかった全時間」で求められるため、24cm ÷ 0.5s = 48cm/sとなります。
富山県公立高校入試(2017)類似
運動エネルギー
Q33
火力発電では、ボイラーで発生させた高温・高圧の水蒸気によって、羽根車であるタービンを勢いよく回転させます。このとき、回転しているタービンそのものが持っている「動いている物体が持っているエネルギー」の名称として、最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
運動エネルギー
位置エネルギー
化学エネルギー
弾性エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
運動エネルギー
物体が運動しているときに持っているエネルギーを「運動エネルギー」と呼びます。火力発電の過程においては、水蒸気の持つ熱エネルギーがタービンを回す力へと変わり、物体(タービン)が動いている状態になるため、このエネルギーが発生します。
滋賀県公立高校入試(2018)類似
等速直線運動における運動エネルギー
Q34
物体が一定の速さで運動を続けているとき、その物体の運動エネルギーが変化せず一定に保たれるために必要な条件として、最も適切な説明を次のうちから選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
物体の速さが時間とともに加速すること
物体の質量が変化しないこと
物体の位置が高くなり続けること
物体に働く重力がゼロになること
💡 答えを確認
✅ 正解
物体の質量が変化しないこと
運動エネルギーは、物体の「質量」と「速さ」の2つの要素によって決まります。設問の通り「一定の速さ」で運動している場合、速さの要素によるエネルギーの変化はありません。したがって、物体の質量が変化しない限り、その物体が持つ運動エネルギーは一定に保たれます。なお、物体が上昇している場合は位置エネルギーが増加しますが、速さが一定であれば運動エネルギーには影響しません。
鳥取県公立高校入試(2022)類似
障害物のある振り子の速さと所要時間
Q35
支柱の真下に釘を設置した振り子でおもりを振らせ、最下点を通過した後に糸が釘に当たるようにしました。このとき、おもりが最下点を通過してから反対側の最高点に到達するまでの運動について、釘がない場合と比較した結果として正しいものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
おもりが描く円弧の長さが短くなるが、最高点に到達するまでの時間は変わらない
おもりが描く円弧の長さが短くなり、最高点に到達するまでの時間も短くなる
回転半径が小さくなるためおもりの速さが急激に増し、釘がないときよりも高い位置まで上がる
糸が短くなる分だけおもりが高く上がるようになり、最高点に到達するまでの時間は長くなる
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりが描く円弧の長さが短くなり、最高点に到達するまでの時間も短くなる
糸が釘に当たると、振り子の回転半径が小さくなります。エネルギー保存の法則により、おもりは釘がない場合と同じ高さまで上がろうとしますが、半径が小さくなったことで、その高さに達するまでの移動距離(円弧の長さ)が短くなります。最下点での速さが同じ状態で、より短い距離を移動するため、最高点に達するまでの所要時間は短縮されます。
山梨県公立高校入試(2022)類似
記録タイマーの打点間隔と時間
Q36
1秒間に50回打点する記録タイマーで、ある物体の運動を記録しました。基準となる点から数えて5打点目までのテープの長さが4.5cmであったとき、この区間における物体の平均の速さは何cm/sですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
4.5cm/s
225cm/s
0.45cm/s
45cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
45cm/s
1秒間に50回打点する場合、5打点ごとの時間は0.1秒となります。速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、4.5cmを0.1秒で割る計算を行います。したがって、4.5 ÷ 0.1 = 45となり、平均の速さは45cm/sと導き出されます。
岐阜県公立高校入試(2014)類似
運動エネルギーの伝達
Q37
斜面を下りきって水平面を一定の速さで移動している小球が、静止している木片に衝突したところ、木片は押されて一定の距離だけ移動した。このとき、動いている小球が持っている、他の物体に対して「仕事」をすることができる能力を何というか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギー
弾性エネルギー
熱エネルギー
運動エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
運動エネルギー
物体が運動していることによって持つエネルギーを運動エネルギーと呼ぶ。このエネルギーは、他の物体に衝突してそれを動かすといった「仕事」をする能力の源となる。
神奈川県公立高校入試(2021)類似
等速直線運動への移行
Q38
おもりによって引かれて運動する物体が、おもりが床に着いた後に等速直線運動を始める理由を、力と運動の性質の観点から説明したものとして正しいものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
おもりが床に着いた瞬間に、物体にはたらく重力と垂直抗力のバランスが崩れるから
物体に進行方向の力がはたらかなくなっても、慣性によって元の運動状態を保とうとするから
物体に進行方向の力がはたらき続けているため、その勢いで進み続けるから
物体にはたらく摩擦力がおもりの引く力よりも大きくなり、速さが一定に固定されるから
💡 答えを確認
✅ 正解
物体に進行方向の力がはたらかなくなっても、慣性によって元の運動状態を保とうとするから
物体にはたらく力がゼロになったとき、物体はその時の速度を維持しようとする「慣性」という性質を持っています。おもりが床に着くと、物体を前方へ引く力が失われますが、同時に摩擦などの運動を妨げる力もはたらかない理想的な条件下では、物体はそのままの速さで進み続けます。おもりが床に着くまでは「力が加わり続ける運動(加速)」であり、着いた後は「力がはたらかない運動(等速直線運動)」へと切り替わります。
東京都公立高校入試(2021)類似
平均の速さ
Q39
平均の速さを求める際に必要となる、移動した区間の長さと、その移動にかかった時間をそれぞれ表す用語の組み合わせとして、適切なものはどれか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
垂直距離と反応時間
変位と制動時間
移動距離と時刻
移動距離と経過時間
💡 答えを確認
✅ 正解
移動距離と経過時間
速さを定義するためには、物体がどれだけの長さを動いたかを示す「移動距離」と、その移動にどれだけの時間を費やしたかを示す「経過時間」の2つの要素が必要です。特定の瞬間の時刻ではなく、区間の幅(時間)を用いる点がポイントです。
徳島県公立高校入試(2021)類似
加速する運動の記録テープのパターン
Q40
台車に記録テープを取り付け、斜面を下る台車の運動を記録タイマーで記録した。記録されたテープにおいて、運動の開始地点に近い側から後方に向かって打点の間隔を確認したとき、どのような特徴が見られるか。
物体の運動
★ やさしい
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
打点間隔が最初は広く、次第に狭くなっていく
打点間隔がどこも等間隔である
打点間隔が次第に広くなっていく
打点間隔が次第に狭くなっていく
💡 答えを確認
✅ 正解
打点間隔が次第に広くなっていく
台車が斜面を下る際、重力の斜面方向の分力が働き続けるため、台車の速さは時間の経過とともに次第に大きくなる。記録タイマーは一定の時間間隔で打点を行うため、速さが大きくなるほど、その一定時間内に移動する距離が長くなり、結果として記録テープ上の打点間隔は広くなる。
山形県公立高校入試(2023)類似
慣性の法則
Q41
水が入った容器を電子てんびんの上に置き、スタンドに固定されたばねにおもりをつるして、おもりを水中に完全に沈めて静止させた。このとき、おもりには「重力」「浮力」「ばねがおもりを引く力」の3つの力がはたらいている。おもりがこのまま静止し続けている理由を、力の関係性から説明したものとして最も適切なものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
水圧がおもりの側面から均等にはたらき、重力を無効化しているため
おもりに力がはたらいている限り、物体は等加速度直線運動を行うため
重力と浮力が作用反作用の関係にあり、互いに打ち消し合っているため
おもりにはたらく重力、浮力、ばねが引く力の3つの力がつり合っているため
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりにはたらく重力、浮力、ばねが引く力の3つの力がつり合っているため
物体が静止し続けるのは、慣性の法則により、物体にはたらく力の合力が0(つり合いの状態)であるためです。この実験設定では、下向きの重力と、上向きの浮力およびばねの弾性力の合計が一致しているため、おもりはその場に静止し続けます。
福岡県公立高校入試(2019)類似
平均の速さの算出
Q42
記録タイマーで記録されたテープを一定の打点数(一定の時間)ごとに切り、その1区間分の移動距離を、その記録にかかった時間で割って求めた速さを何というか。名称を答えなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
平均の速さ
一定の速さ
加速度
瞬間の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
ある区間を一定の速さで移動し続けたと仮定して算出した速さを平均の速さと呼ぶ。記録タイマーのテープから求める速さは、その区間内での速さの変化を無視して「距離÷時間」で計算しているため、これに該当する。一方、スピードメーターが示すような、ごく短い時間に移動した距離から求められる速さは瞬間の速さと呼ばれる。
岩手県公立高校入試(2023)類似
慣性
Q43
物体に外部から力がはたらかないとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのままの速さで等速直線運動を続ける性質を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
摩擦力
慣性
弾性
作用・反作用
💡 答えを確認
✅ 正解
慣性
物体がそれまでの運動の状態を維持しようとする性質を「慣性」と呼びます。この性質によって、静止しているものは静止し続け、動いているものは等速直線運動を続けようとします。ニュートンの運動の第1法則としても定義されています。
島根県公立高校入試(2019)類似
振り子の運動エネルギーの最大位置
Q44
振り子のおもりが、振れの両端である最も高い位置から、中心の最も低い位置(最下点)に向かって下降していくとき、おもりのエネルギーの変化について述べたものとして正しいものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーと運動エネルギーがともに増加する
位置エネルギーが増加し、運動エネルギーが減少する
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
位置エネルギーと運動エネルギーがともに減少する
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
物体が高い位置から低い位置へ移動すると、高さに比例する位置エネルギーは減少します。振り子の運動においては、減少した位置エネルギーが運動エネルギーに変換されるため、おもりの速さが速くなり、運動エネルギーは増加します。
富山県公立高校入試(2016)類似
位置エネルギーと運動エネルギーの比率
Q45
水平な地面を基準面としたとき、最高点Aにある物体の位置エネルギーを30J(ジュール)とする。この物体を点Aから摩擦のないレールに沿って静かに滑らせた。物体が最高点Aの3分の2の高さにある点Eを通過したとき、この物体が持つ「位置エネルギー」と「運動エネルギー」の比(位置エネルギー:運動エネルギー)として正しいものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
位置エネルギー:運動エネルギー = 3:2
位置エネルギー:運動エネルギー = 2:3
位置エネルギー:運動エネルギー = 1:2
位置エネルギー:運動エネルギー = 2:1
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギー:運動エネルギー = 2:1
力学的エネルギー保存の法則により、点Aでの全エネルギー30Jは点Eでも維持される。点Eの高さは点Aの3分の2であるため、位置エネルギーは30J × 2/3 = 20Jとなる。残りのエネルギーは運動エネルギーに変換されているため、運動エネルギーは 30J – 20J = 10Jとなる。したがって、点Eでの比率は 20J:10J = 2:1となる。高さの比がそのまま位置エネルギーの比になる点に注目することが重要である。
鳥取県公立高校入試(2023)類似
等速直線運動
Q46
物体が一定の速さを保ちながら、一直線上を動く運動のことを何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
等速直線運動
等加速度直線運動
自由落下運動
慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
一定の速さ(等速)と、曲がることのない一直線の動きを組み合わせた名称です。この運動では、移動距離が時間に比例して増加するという特徴があります。
福岡県公立高校入試(2023)類似
等加速度直線運動
Q47
なめらかな斜面を台車が下りる運動のように、時間の経過とともに速さが一定の割合で変化し続ける運動を何といいますか。その名称として適切なものを選びなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
慣性による運動
自由落下運動ではない放物線運動
等加速度直線運動
等速直線運動
💡 答えを確認
✅ 正解
等加速度直線運動
物体に一定の大きさと向きの力が働き続ける場合、速さは時間に比例して一定の割合で変化します。この運動を等加速度直線運動と呼びます。台車が斜面を下る際、斜面に平行な下向きの力が常に一定にかかるため、この運動が見られます。
岡山県公立高校入試(2017)類似
等速直線運動
Q48
斜面を下りきった台車が、摩擦の無視できる水平面上を一定の速さで移動している。このときの「移動時間」と「移動した距離」の関係について正しく述べたものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
移動距離は、移動した時間に比例する
移動距離は、移動した時間の2乗に比例する
移動時間は、移動した距離に関わらず常に一定である
移動距離は、移動した時間に関わらず常に一定である
💡 答えを確認
✅ 正解
移動距離は、移動した時間に比例する
等速直線運動では、単位時間あたりに進む距離(速さ)が常に一定である。そのため、移動した時間が2倍、3倍になると、移動した距離も2倍、3倍となり、両者の間には比例関係が成り立つ。
長野県公立高校入試(2015)類似
平均の速さの算出
Q49
1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて、物体の運動を記録した。記録テープを確認したところ、12cmの区間に打点の間隔が12個含まれていた。この区間における物体の平均の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
144cm/s
10cm/s
120cm/s
60cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
60cm/s
1秒間に60回打点するタイマーにおいて、打点の間隔1つ分にかかる時間は60分の1秒です。12cmの区間に間隔が12個あることから、この区間の移動にかかった時間は「1/60秒 × 12 = 0.2秒」となります。平均の速さは移動距離を時間で割って求めるため、「12cm ÷ 0.2秒」を計算して60cm/sとなります。打点の数そのものではなく、打点と打点の間の「間隔の数」を時間換算に用いるのがポイントです。
群馬県公立高校入試(2014)類似
慣性
Q50
走っている電車が急ブレーキをかけたとき、乗客の体が進行方向へ倒れそうになる現象が見られます。このように、物体に外部から力がはたらかない限り、またははたらいている力がつり合っているときに、その時の運動の状態を維持しようとする物体の性質を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
重力
慣性
摩擦力
遠心力
💡 答えを確認
✅ 正解
慣性
走っている電車の中の人は、電車と同じ速度で運動しています。急ブレーキによって電車の速度が急激に変化しても、人はそのままの速度で運動を続けようとするため、進行方向へ倒れそうになります。このような、物体の運動の状態を維持しようとする性質を慣性といいます。
大阪府公立高校入試(2024)類似
慣性の法則
Q51
一定の速さで走っている電車の座席に座っている人が、電車が急ブレーキをかけて停車した際に、進行方向(前方)に倒れそうになった。この現象が起こる理由として最も適切な説明を選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
乗客の体に、電車の進行方向とは逆向きの力が働いたため。
座席から受ける摩擦力が、電車の進行方向に向かって急激に大きくなったため。
電車が止まろうとする力と、乗客が動こうとする力がつり合ったため。
乗客の体が、慣性によってそれまでの運動の状態を保とうとしたため。
💡 答えを確認
✅ 正解
乗客の体が、慣性によってそれまでの運動の状態を保とうとしたため。
動いている電車に乗っている人は、電車と同じ速さで運動しています。電車が急に止まっても、乗客の体には慣性があり、そのままの速さで進み続けようとする「状態を保とうとする性質」があるため、進行方向へ投げ出されるような動きが生じます。
島根県公立高校入試(2021)類似
慣性の法則
Q52
摩擦や空気の抵抗がまったくない水平な氷の上で、ある物体を突き動かしました。手が物体から離れた後の物体の運動と、その理由について述べた説明のうち、正しいものはどれですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
物体を動かそうとする力が残っているため、物体は加速しながら進み続ける。
水平方向の力がつり合っているため、物体は等速直線運動を続ける。
物体が前進しようとする力が次第に弱まるため、物体はやがて静止する。
物体に重力が働いているため、水平方向の速さは次第に遅くなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
水平方向の力がつり合っているため、物体は等速直線運動を続ける。
手が物体から離れた後は、進行方向に力を加えるものがなくなります。摩擦や空気抵抗がない理想的な条件下では、物体には垂直方向の重力と垂直抗力しか働かず、これらは互いにつり合っています。水平方向には力が働いていない状態(力がつり合っている状態)となるため、慣性の法則により等速直線運動となります。
愛媛県公立高校入試(2025)類似
運動グラフからの速さの算出
Q53
ある物体が一定の速さで真上に上昇しており、上昇を開始してから10秒が経過した時点で、床からの高さが20センチメートルに到達しました。このときの物体の速さは何cm/sですか。
物体の運動
★ やさしい
原理・計算
正答率 33%(3回)
🔥 類題2問
2 cm/s
0.5 cm/s
200 cm/s
10 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
2 cm/s
速さは「移動距離 ÷ 時間」という式で求めることができます。この現象では、10秒間で20センチメートル移動しているため、20 ÷ 10 = 2 となり、速さは2 cm/sとなります。時間の数値を距離で割ってしまうミスに注意が必要です。
埼玉県公立高校入試(2014)類似
等加速度直線運動における移動距離の算出
Q54
記録タイマーを用いて、斜面を下る台車の運動を0.1秒(5打点)ごとに記録テープに記録した。1本目から6本目までのテープの長さが、1.2cm、3.6cm、6.0cm、8.4cm、10.8cm、13.2cmと、2.4cmずつ規則的に増加しているとき、この台車の運動について述べた文として最も適切なものを選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
台車が移動した合計距離が時間に比例している
台車の速さが時間に反比例している
台車に働く斜面下向きの力が時間とともに大きくなっている
台車の速さが一定の割合で大きくなっている
💡 答えを確認
✅ 正解
台車の速さが一定の割合で大きくなっている
一定の時間(この場合は0.1秒間)ごとの移動距離が一定の割合(2.4cmずつ)で増加していることは、台車の速さが一定の割合で増加していることを示している。斜面を下る台車には、重力の斜面に平行な分力が常に一定の大きさで働き続けるため、このような等加速度直線運動を行うことになる。
愛知県公立高校入試(2026)類似
平均の速さ
Q55
物体が一定の距離を移動したとき、その途中の速さの変化を無視して、全移動距離を移動にかかった全時間で割って算出した速さを何というか、名称を答えなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 50%(4回)
🔥 類題3問
平均の速さ
瞬間の速さ
一定の速さ
相対的な速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
移動の途中で加速や減速があったとしても、それらをすべてならして「全行程を一定の速さで進んだ」とみなしたときの値を平均の速さと呼ぶ。これに対し、スピードメーターが示すような、ごく短い時間に移動した距離から求めた、絶えず変化するその時々の速さを瞬間の速さと呼ぶ。
埼玉県公立高校入試(2021)類似
平均の速さ
Q56
1秒間に50回打点する記録タイマーを用いて、物体の運動をテープに記録した。記録されたテープを確認すると、11個の点が一定の間隔で並んでおり、最初の点から11個目の点までの長さは24.5cmであった。この区間における物体の平均の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 0%(1回)
🔥 類題2問
122.5cm/s
49.0cm/s
24.5cm/s
245.0cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
122.5cm/s
1秒間に50回打点する記録タイマーでは、打点の間隔1つ分にかかる時間は1/50秒、すなわち0.02秒である。11個の点が打たれているとき、打点の間隔(時間の区間)は10個分あるため、移動にかかった時間は 0.02秒 × 10 = 0.2秒 となる。平均の速さは「移動距離 ÷ 時間」で求めるため、24.5cm ÷ 0.2秒 を計算して 122.5cm/s となる。打点数そのものではなく、打点間の「区間の数」を時間計算に用いることが重要である。
大阪府公立高校入試(2024)類似
平均の速さ
Q57
物体の運動において、移動した全距離を、その移動にかかった全時間で割ることによって求められる、一定の時間あたりの移動距離を何というか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
平均の速さ
相対的な速さ
加速度
瞬間の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
物体の速さは運動中に変化することが多いが、全移動距離を全かかった時間で割ることで、途中の変化を無視して一定の速さで動いたとみなした値を得ることができる。これを平均の速さと呼ぶ。これに対し、ごく短い時間に移動した距離から求めた、ある瞬間ごとの速さを瞬間の速さといい、自動車のスピードメーターなどはこれを示している。
青森県公立高校入試(2025)類似
力学的エネルギーの増加
Q58
モーターを用いて、おもりを一定の速さで低い位置Pから高い位置Qまで垂直に引き上げる実験を行いました。おもりがPからQまで上昇している間、おもりが持つ「位置エネルギー」、「運動エネルギー」、およびそれらを合わせた「力学的エネルギー」の変化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。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーは増加し、運動エネルギーも増加するため、力学的エネルギーは増加する
位置エネルギーは増加し、運動エネルギーは変化しないため、力学的エネルギーは増加する
位置エネルギーは増加し、運動エネルギーは減少するため、力学的エネルギーは一定に保たれる
位置エネルギーは変化せず、運動エネルギーが増加するため、力学的エネルギーは増加する
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーは増加し、運動エネルギーは変化しないため、力学的エネルギーは増加する
運動エネルギーは物体の速さによって決まりますが、この実験では「一定の速さ」で引き上げているため、運動エネルギーは変化しません。一方で、位置エネルギーは物体の高さに比例して大きくなるため、おもりが上昇するにつれて増加します。力学的エネルギーは位置エネルギーと運動エネルギーの和であるため、位置エネルギーが増加した分、力学的エネルギーも増加することになります。
埼玉県公立高校入試(2014)類似
等加速度直線運動における移動距離の算出
Q59
斜面を下る台車の運動を記録タイマーで記録し、打点5つごとにテープを切って順に並べたところ、1本目の長さは1.2cm、2本目は3.6cm、3本目は6.0cm、4本目は8.4cmであった。このとき、台車が動き始めてから4本目のテープの区間が終わるまでに移動した合計の移動距離は何cmか、求めなさい。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
8.4cm
19.2cm
30.0cm
10.8cm
💡 答えを確認
✅ 正解
19.2cm
記録タイマーによって記録された各テープの長さは、その一定時間内における台車の移動距離を示している。動き始めてから4本目のテープの終わりまでの合計移動距離を求めるには、1本目から4本目までのテープの長さをすべて足し合わせる必要がある。与えられた数値を加算すると、1.2 + 3.6 + 6.0 + 8.4 = 19.2 となり、合計の移動距離は19.2cmとなる。
高知県公立高校入試(2016)類似
振り子の速さが最大になる位置
Q60
スタンドから糸で吊るしたおもりを振らせて振り子の運動を観察しました。おもりが描く弧の軌道上に、一方の端から順に点D、点C、点B、点Aという印をつけました。点Cが支点の真下にあたる最も低い位置であるとき、おもりの速さが最大になるのはどの地点を通過する瞬間ですか。
物体の運動
★ やさしい
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
点Bを通過する瞬間
点Aを通過する瞬間
点Dを通過する瞬間
点Cを通過する瞬間
💡 答えを確認
✅ 正解
点Cを通過する瞬間
振り子の運動では、おもりが最も高い位置にあるときに位置エネルギーが最大となり、最も低い位置にあるときに運動エネルギーが最大となります。支点の真下にあたる「最下点」は、おもりが最も低い位置を通る点であるため、位置エネルギーが運動エネルギーに最も多く置き換わり、速さが最大になります。
愛知県公立高校入試(2014)類似
質量とはたらく力と加速度の関係
Q61
水平な机の上にある台車を、糸でつるしたおもりによって引く実験を行います。台車の質量を一定に保ち、最初に使用したものよりも重いおもりにかえて実験を行った場合、記録タイマーによって記録された紙テープの各区間の長さ(速さ)の変化にはどのような特徴が見られますか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
軽いおもりを用いた場合と比べて、各区間の紙テープの長さの増え方が小さくなり、最高速度に達するまでの時間が長くなる。
軽いおもりを用いた場合と比べて、各区間の紙テープの長さの増え方が大きくなり、より短い時間で最高速度に達する。
おもりの重さに関わらず、各区間の紙テープの長さは常に一定の間隔で記録され、等速直線運動を続ける。
おもりを重くすると、記録し始めの紙テープの長さは長くなるが、その後の長さの増え方(速さの変化)は変化しない。
💡 答えを確認
✅ 正解
軽いおもりを用いた場合と比べて、各区間の紙テープの長さの増え方が大きくなり、より短い時間で最高速度に達する。
物体にはたらく力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化(加速度)が大きくなります。重いおもりを用いることは、台車を引く力を大きくすることを意味するため、速さの増え方が急激になります。その結果、記録タイマーの各区間のテープの長さ(一定時間ごとの移動距離)はより早く増加し、目的の速度や場所に到達するまでの時間は短くなります。
東京都公立高校入試(2017)類似
自由落下運動の速さ
Q62
空気の抵抗が無視できる状態で、静止している物体を静かに放し、重力の働きによって真下に落下する運動を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
振り子運動
自由落下
等速直線運動
放物運動
💡 答えを確認
✅ 正解
自由落下
物体が重力だけを受けて、初速度0の状態から真下に落ちる運動を自由落下と呼びます。この運動では、物体の速さが時間とともに一定の割合で増加します。
長野県公立高校入試(2018)類似
平均の速さ
Q63
台車の運動を記録タイマーで記録し、その結果から「平均の速さ」を求める実験について、平均の速さの性質を正しく説明しているものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
平均の速さに移動にかかった時間をかけると、その瞬間の瞬間の速さを求めることができる。
記録テープの打点の間隔が変化している場合、平均の速さを求めることはできない。
記録テープの各打点ごとのごく短い時間に、刻々と変化する速さのことを指している。
区間の途中で速さが変化していても、その区間を一定の速さで移動したとみなした値である。
💡 答えを確認
✅ 正解
区間の途中で速さが変化していても、その区間を一定の速さで移動したとみなした値である。
平均の速さは、移動の途中で実際に速さが変化していたとしても、全移動距離を全経過時間で割ることで、その区間を一定の速さで移動したとみなして算出する。これに対し、ごく短い時間に刻々と変化する速さは瞬間の速さと呼ばれ、区別される。
山口県公立高校入試(2020)類似
平均の速さの算出
Q64
斜面を転がる小球の運動を記録したところ、動き始めてから0.1秒後から0.2秒後までの0.1秒間に5.0cm移動し、その直後の0.2秒後から0.3秒後までの0.1秒間に8.4cm移動した。この0.1秒後から0.3秒後までの、0.2秒間における小球の平均の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
13.4cm/s
84.0cm/s
67.0cm/s
50.0cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
67.0cm/s
平均の速さは「移動距離 ÷ 時間」で求めることができる。0.1秒後から0.3秒後までの合計の移動距離は、5.0cm + 8.4cm = 13.4cmであり、かかった時間は0.2秒間である。したがって、13.4 ÷ 0.2 = 67.0となり、この区間の平均の速さが導き出される。
山形県公立高校入試(2018)類似
平均の速さ
Q65
球が斜面を下る運動のように、速さが刻々と変化する運動を観察した。この運動の記録から導き出された「平均の速さ」という値が持つ性質について述べた文として、最も適切なものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
スピードメーターが示すような、その瞬間瞬間の正確な速さを表した値である。
その区間内における、最も速かった瞬間の速さと最も遅かった瞬間の速さを足して2で割った値である。
移動距離に関係なく、手を離した瞬間の速さを基準として算出される値である。
移動距離を時間で割ることで、その区間をずっと一定の速さで移動したとみなしたときの値である。
💡 答えを確認
✅ 正解
移動距離を時間で割ることで、その区間をずっと一定の速さで移動したとみなしたときの値である。
平均の速さは、実際の運動で速さがどのように変化していても、指定された区間の移動距離と時間のみに注目して算出される。そのため、その数値は「もしその速さのまま一定で動いていたら、同じ時間で同じ距離に到達する」という仮定上の一定の速さを意味している。これに対し、ごく短い時間に移動した距離から求める、絶えず変化する速さを瞬間の速さと呼ぶ。
長崎県公立高校入試(2014)類似
分子の熱運動
Q66
物質を構成する分子などの粒子が、その物質の温度に応じて絶えず行っている不規則な運動を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
粒子の拡散
物質の対流
気体の蒸発
分子の熱運動
💡 答えを確認
✅ 正解
分子の熱運動
物質を構成する粒子は、温度に応じたエネルギーを持って動いており、これを分子の熱運動といいます。この運動は温度が高いほど激しくなり、温度が低くなるほど穏やかになるという性質があります。
山梨県公立高校入試(2020)類似
等速直線運動
Q67
1秒間に10回発光するストロボスコープを用いて、水平なレールの上を転がる金属球の運動を記録した。記録された金属球の各像の間隔がすべて8cmであったとき、この金属球の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
800 cm/s
8 cm/s
0.8 cm/s
80 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
80 cm/s
ストロボスコープが1秒間に10回発光するとき、像と像の間の時間は0.1秒となる。金属球は0.1秒間に8cm移動しているため、速さを求める式「移動距離 ÷ かかった時間」に当てはめると、8cm ÷ 0.1s = 80cm/sとなる。
岐阜県公立高校入試(2016)類似
一定の速さにおける力と仕事率の関係
Q68
てこや斜面などの道具を使っても、仕事の量は変わらないという「仕事の原理」があります。しかし、道具を使って物体を動かすために必要な力が半分になった状態で、道具を使わないときと同じ「一定の速さ」で物体を動かし続けた場合、仕事率にはどのような変化が見られますか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
仕事率は速さのみに依存するため、変化しない
移動距離が長くなるため、仕事率は大きくなる
加える力が小さくなる分、速さが補うため仕事率は変わらない
加える力が小さくなるため、仕事率は小さくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
加える力が小さくなるため、仕事率は小さくなる
仕事率とは、単位時間(1秒間)あたりに行う仕事の量のことです。物体を一定の速さで動かす場合、仕事率は「力」と「速さ」の積で計算されます。道具を使用して必要な力が小さくなった状態で、動かす速さを変えないのであれば、1秒間あたりの仕事量(仕事率)は、力が小さくなった割合に応じて減少することになります。「同じ高さまで引き上げる」という結果(仕事の総量)ではなく、「単位時間あたりの負担」に注目することが重要です。
東京都公立高校入試(2018)類似
等速直線運動の平均の速さ
Q69
1秒間に50回打点する記録タイマーを使用して、ある物体の運動を記録したところ、打点の間隔が常に等しいテープが得られました。このテープにおいて、連続する5打点分の区間の長さを定規で測定したところ、ちょうど5cmでした。この物体の平均の速さは何cm/sですか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
50 cm/s
5 cm/s
5 m/s
10 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
50 cm/s
1秒間に50回打点する記録タイマーにおいて、5打点の間隔(5区間分)が進むのにかかる時間は0.1秒です。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出できるため、5cm ÷ 0.1s = 50cm/sとなります。選択肢にある5m/sは単位が異なる(500cm/sに相当する)ため注意が必要です。
滋賀県公立高校入試(2017)類似
加速運動とはたらく力の関係
Q70
水平な机の上に置いた力学台車と、滑車を介して垂直に吊り下げた物体を糸で結び、物体を手で支えて静止させました。このとき、物体にはたらく下向きの重力と、糸が物体を上向きに引く張力の関係について述べたものとして、適切なものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
張力の大きさが重力の大き方向よりも大きい
重力と張力がつり合っており、大きさが等しい
重力と張力がつり合っており、重力の方が大きい
重力の大きさが張力の大きさよりも大きい
💡 答えを確認
✅ 正解
重力と張力がつり合っており、大きさが等しい
物体が静止しているとき、物体にはたらく力はつり合いの状態にあります。垂直方向に注目すると、下向きの重力と、それを支える向きにはたらく上向きの張力は、大きさが等しく、一直線上で反対向きになっているため、物体は静止を維持します。
広島県公立高校入試(2025)類似
手をはなした高さと速さの変化の割合
Q71
ある斜面において、物体を放した高さと、その後の物体の運動の関係について説明した文として、科学的に正しいものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面の傾きを一定に保つならば、放した高さを変えても速さが増加する割合は変化しない
放した高さが2倍になると、斜面を下りきるまでの時間も2倍になるため、速さが増加する割合は半分になる
速さが増加する割合は、放した高さではなく、斜面を下った後の水平面での移動距離に比例する
放した高さが高いほど、物体が斜面を下る際の速さが増加する割合は大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾きを一定に保つならば、放した高さを変えても速さが増加する割合は変化しない
物体の速さが変化するのは、物体に力が働いているからです。斜面上の物体には、斜面下向きに重力の分力が一定の大きさで働き続けるため、物体は「等加速度直線運動」を行います。この加速の度合い(速さが増加する割合)を決定するのは斜面の傾きであり、スタート地点である放した高さは影響しません。高い位置から放すと最終的な到達速さは大きくなりますが、それは加速している時間が長くなるためであり、加速の割合自体は一定です。
大阪府公立高校入試(2024)類似
運動エネルギーの比較
Q72
質量が等しい2つの物体を用意し、一方は水平な摩擦のない面の上で力を加えて加速させ、もう一方は高い場所から静かに離して自由落下させた。その結果、ある瞬間に2つの物体の速さが等しくなった。このときの2つの物体が持つ運動エネルギー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か。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 100%(1回)
🔥 類題2問
自由落下させた物体は重力が働いているため、運動エネルギーは大きい
運動エネルギーの大きさは移動した距離にのみ比例するため、比較できない
どちらの物体も速さが等しいため、運動エネルギーの大きさは等しい
水平に加速させた物体は外から力を加え続けたため、運動エネルギーは大きい
💡 答えを確認
✅ 正解
どちらの物体も速さが等しいため、運動エネルギーの大きさは等しい
運動エネルギーの大きさは、物体の質量と速さによって決定される。この実験では2つの物体の質量が等しく、最終的な速さも同じであるため、加速の方法が水平方向か垂直方向(自由落下)かに関わらず、物体が持つ運動エネルギーの大きさは等しくなる。これは、静止していた物体に外部からなされた仕事の大きさが、最終的に物体が持つ運動エネルギーに変換されたことを意味している。
山形県公立高校入試(2016)類似
慣性
Q73
物体に外から力がはたらかないとき、あるいは、はたらいている力がつり合っているときに、物体が現在の運動の状態を保とうとする性質を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
重力
弾性
慣性
摩擦力
💡 答えを確認
✅ 正解
慣性
物体には、外部から力が加わらない限り、静止している物体は静止し続け、動いている物体はその速度で動き続けようとする性質があります。これを慣性と呼びます。この性質により、力がつり合っている状態では物体の運動の状態は変化しません。
鳥取県公立高校入試(2020)類似
等加速度直線運動の移動距離
Q74
斜面を下る台車の運動を記録タイマーで記録し、打点された記録テープを0.1秒ごとに切り取って順番に並べた。このとき、切り取った各テープの長さ(0.1秒ごとの移動距離)の変化と、その理由について述べたものとして最も適切なものはどれか。
物体の運動
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
台車にかかる力が時間の経過とともに大きくなるため、各テープの長さの増え方も大きくなっていく
台車の移動距離は時間の2乗に比例するため、各テープの長さは常に同じである
台車の速さが時間の2乗に比例して増加するため、各テープの長さも時間の2乗に比例して長くなっていく
台車の速さが一定の割合で増加するため、各テープの長さは一定の割合で長くなっていく
💡 答えを確認
✅ 正解
台車の速さが一定の割合で増加するため、各テープの長さは一定の割合で長くなっていく
斜面を下る運動では、進行方向に一定の力が加わり続けるため、速さが時間に比例して(一定の割合で)増加する。0.1秒ごとのテープの長さはその区間の平均の速さを表しているため、速さが一定の割合で増えるのに伴い、各テープの長さ(区間ごとの移動距離)も一定の割合で増加していくことになる。合計の移動距離が時間の2乗に比例するのと混同しないよう注意が必要である。
秋田県公立高校入試(2023)類似
風の運動エネルギー
Q75
移動している空気が持っている、他の物体を動かすことができるエネルギーを何というか、その名称を書きなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
位置エネルギー
運動エネルギー
圧力エネルギー
弾性エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
運動エネルギー
物体が運動しているときに持つエネルギーを運動エネルギーと呼ぶ。風は空気という物質が移動している現象であるため、このエネルギーを持っている。風力発電では、この空気が持つエネルギーを風車で受け止めて回転させ、電気を取り出している。
石川県公立高校入試(2022)類似
等速直線運動
Q76
摩擦や空気の抵抗が無視できる状態で、物体が一定の速さを保ちながら、曲がることなく一直線上を進む運動のことを何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
等速直線運動
慣性の法則
等加速度直線運動
自由落下運動
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
物体に力がはたらいていないか、またははたらいている力が完全につり合っているとき、動いている物体はそのままの速さで進み続けます。このとき、速さが変わらず、かつ進む向きも変わらない(一直線である)運動を等速直線運動と呼びます。
東京都公立高校入試(2018)類似
等速直線運動の平均の速さ
Q77
記録タイマーで物体の運動を記録した際、テープに打たれた点の間隔が常に一定であるとき、その物体の運動の様子を説明したものとして最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 0%(1回)
🔥 類題3問
物体が5打点ごとに静止しながら移動している
物体の速さが一定の割合で増え続けている
物体に運動の向きと同じ向きの力が加わり続けている
物体が単位時間あたりに移動する距離が変化していない
💡 答えを確認
✅ 正解
物体が単位時間あたりに移動する距離が変化していない
記録タイマーの打点の間隔は、その時間内に物体が移動した距離を表しています。この間隔が常に一定であるということは、どの時間を切り取っても移動する距離(速さ)が変わらない「等速直線運動」であることを示しています。速さが一定の割合で増える場合は、打点の間隔が次第に広くなっていきます。
静岡県公立高校入試(2023)類似
加速度と時間の関係
Q78
水平面と斜面を組み合わせたレールにおいて、斜面のスタート地点の高さをより高く設定し、斜面の傾きを急にした状態で金属球を転がす実験を行います。このとき、金属球の「速さの変化の割合」と、金属球が運動を始めてから「特定の速さに達するまでの時間」は、傾きが緩やかな場合と比べてどのように変化するか、正しい組み合わせを選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
速さの変化の割合が大きくなり、特定の速さに達するまでの時間は長くなる。
速さの変化の割合が小さくなり、特定の速さに達するまでの時間は長くなる。
速さの変化の割合が大きくなり、特定の速さに達するまでの時間は短くなる。
速さの変化の割合が小さくなり、特定の速さに達するまでの時間は短くなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
速さの変化の割合が大きくなり、特定の速さに達するまでの時間は短くなる。
斜面の傾きを急にすると、物体に働く重力のうち、斜面に平行な下向きの分力が大きくなります。物体に加わる力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化(速さの変化の割合)が大きくなるため、静止状態から特定の速さに達するまでに要する時間は、傾きが緩やかなときよりも短縮されます。
茨城県公立高校入試(2019)類似
同一の高さにおける運動エネルギーの大きさ
Q79
摩擦のないジェットコースターのコースにおいて、ある地点を走行中の車両の力学的エネルギーが100J(ジュール)、その時の位置エネルギーが30Jであった。その後、車両が複雑なカーブやループを経て、再び最初と同じ高さの地点に到達したとする。この到達した地点における車両の運動エネルギーの大きさとして正しいものはどれか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
100J
130J
30J
70J
💡 答えを確認
✅ 正解
70J
力学的エネルギーは「位置エネルギー + 運動エネルギー」で表され、摩擦がない場合はこの値が常に一定(保存)される。最初の地点での運動エネルギーは、100J - 30J = 70J である。再び同じ高さの地点に来たとき、高さが等しいことから位置エネルギーは変わらず30Jである。全体の力学的エネルギー100Jは保存されているため、この地点での運動エネルギーも 100J - 30J = 70J となる。
鳥取県公立高校入試(2017)類似
記録タイマーを用いた平均の速さの算出
Q80
1秒間に60回打点する記録タイマーを使用して実験を行う際、記録テープを6打点ごとに切り取って並べることが多い。このとき、切り取られたテープ1本の長さは、物体が何秒間に移動した距離を表しているか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
0.1秒間
0.01秒間
0.6秒間
1.0秒間
💡 答えを確認
✅ 正解
0.1秒間
記録タイマーの打点数は1秒間あたりの打点回数を示している。1秒間に60回打点する場合、1打点にかかる時間は60分の1秒となる。したがって、6打点分の時間は「60分の1秒 × 6」により0.1秒となる。このように区間を0.1秒ごとに区切ることで、速さの変化を視覚的に捉えやすくなる利点がある。
愛知県公立高校入試(2026)類似
平均の速さ
Q81
1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて、物体の運動を記録した。記録テープを打点6ごと(0.1秒ごと)に切り分け、順に区間A、B、C、D、Eとしたところ、それぞれの長さは、Aが1.8cm、Bが3.0cm、Cが4.2cm、Dが5.4cm、Eが6.6cmであった。このとき、区間Aから区間Eまでの全区間における平均の速さは何cm/sか求めなさい。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
66.0cm/s
42.0cm/s
18.0cm/s
21.0cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
42.0cm/s
平均の速さは、全体の移動距離をかかった全時間で割ることで算出する。まず、全移動距離は各区間の和(1.8 + 3.0 + 4.2 + 5.4 + 6.6)より21.0cmとなる。次に、1区間は0.1秒であるため、5区間分(AからEまで)の全時間は0.5秒である。したがって、平均の速さは 21.0 ÷ 0.5 = 42.0cm/s と導き出せる。
岩手県公立高校入試(2021)類似
ストロボ写真による等速運動の記録
Q82
0.1秒ごとに発光するストロボ装置を使って、水平なレール上を等速直線運動する小球を撮影しました。記録された写真において、隣り合う小球の像の間隔を測ったところ、どの間隔もすべて6cmでした。この小球の速さは何cm/sですか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.6 cm/s
60 cm/s
600 cm/s
6 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
60 cm/s
速さは「移動距離 ÷ かかった時間」という式で求められます。この記録では0.1秒という一定の時間ごとに6cm移動していることがわかるため、6(cm) ÷ 0.1(s) = 60(cm/s) と計算されます。等速直線運動では、どの区間においてもこの速さが維持されます。
奈良県公立高校入試(2019)類似
平均の速さ
Q83
1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて、水平な机の上で台車を走らせる実験を行った。打点されたテープを6打点ごとに切り取ったとき、切り取られた1本のテープが示す移動時間は何秒か。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
0.1秒
0.6秒
0.01秒
1.0秒
💡 答えを確認
✅ 正解
0.1秒
記録タイマーが1秒間に60回打点する場合、1打点の間隔は60分の1秒を表す。6打点分の区間は、60分の1秒が6個分集まった時間に相当するため、計算すると10分の1秒、すなわち0.1秒となる。日本の東側(50Hz)では5打点ごとに区切ることで、同様に0.1秒間隔のデータを得ることができる。
岩手県公立高校入試(2021)類似
ストロボ写真による等速運動の記録
Q84
水平なレール上を移動する物体の様子を、一定の時間間隔で強い光を放つストロボ装置を用いて撮影しました。このとき、記録された物体の像の間隔がすべて一定の間隔であった場合、この物体の運動を何といいますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
自由落下運動
等速直線運動
だんだん速くなる運動
だんだん遅くなる運動
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
ストロボ装置は一定の時間間隔で発光するため、物体の像の間隔が一定であれば、同じ時間内に進む距離が常に等しいことを示します。このように、一直線上を一定の速さで進む運動を等速直線運動と呼びます。
秋田県公立高校入試(2026)類似
物体の加速と質量の関係
Q85
摩擦や空気抵抗がない斜面での運動について、質量の異なる2つの台車を用いた実験結果を考察します。斜面の角度を一定に保ったまま、重い台車と軽い台車を同時に同じ位置から滑らせたとき、観察される現象として正しいものはどれか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
台車の形状が同じであれば、質量が大きくても小さくても、移動距離に比例して速さが変化する割合が増大する。
軽い台車の方が先に斜面の下端に到達する。
重い台車の方が先に斜面の下端に到達する。
どちらの台車も、常に同じ速さで斜面を下り、同時に下端に到達する。
💡 答えを確認
✅ 正解
どちらの台車も、常に同じ速さで斜面を下り、同時に下端に到達する。
物体の速さが変化する割合は質量によらないため、同じ斜面であれば、どの瞬間においても2つの台車の速さは等しくなります。したがって、同じ位置から同時にスタートさせれば、途中の経過も到着するタイミングも、質量の違いによる差は生じません。
島根県公立高校入試(2021)類似
慣性の法則
Q86
物体に外部から力が働かないとき、または物体に働く力が完全につり合っているとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体は一定の速さで直線のコースを走り続けるという性質があります。この法則を何と呼びますか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
質量保存の法則
慣性の法則
作用・反作用の法則
オームの法則
💡 答えを確認
✅ 正解
慣性の法則
物体がそれまでの運動状態を維持しようとする性質を慣性と呼び、この性質によって成り立つ運動の決まりを慣性の法則といいます。力が働かない、もしくは力がつり合っている場合には、加速度が生じないため運動状態が変化しません。
長野県公立高校入試(2018)類似
平均の速さ
Q87
1秒間に60回打点する記録タイマーを用いて、台車の運動を記録した。得られた記録テープにおいて、連続する6打点分(6区間)の長さを測ったところ、4cmであった。この区間における台車の平均の速さは何cm/sか、求めなさい。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
4cm/s
240cm/s
24cm/s
40cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
40cm/s
1秒間に60回打点するタイマーにおいて、6打点分(6区間)が経過するのにかかる時間は0.1秒である。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、4cmを0.1秒で割ることで、40cm/sという値が導き出される。
島根県公立高校入試(2022)類似
記録タイマーの打点間隔と時間の関係
Q88
記録タイマーを通した記録テープを一定の速さで引いたときと、だんだん速くなるように引いたとき、記録された打点の様子にはどのような違いが現れますか。最も適切な説明を選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
速さがだんだん速くなると、1秒間あたりの打点数が減っていく。
速さがだんだん速くなると、1秒間あたりの打点数が増えていく。
速さがだんだん速くなると、打点と打点の間隔は次第に広くなっていく。
速さがだんだん速くなると、打点と打点の間隔は次第に狭くなっていく。
💡 答えを確認
✅ 正解
速さがだんだん速くなると、打点と打点の間隔は次第に広くなっていく。
記録タイマーが点を打つ時間間隔は常に一定です。そのため、物体の速さが速くなればなるほど、同じ時間(1打点の時間)の間に移動できる距離が長くなります。この結果、記録テープ上の打点と打点の間の距離(打点間隔)は、速さに比例して広くなります。なお、1秒間あたりの打点数はタイマーの性能や電源の周波数によって決まっているため、速さによって変化することはありません。
石川県公立高校入試(2019)類似
動いている物体にはたらく力
Q89
水平な机の上で木片を手で押し出したあと、手が離れて右向きにすべっている木片にはたらく力について、正しい説明を選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
水平面を移動している間は、垂直抗力ははたらかなくなる
進行方向と同じ右向きに押し続ける力は存在せず、重力、垂直抗力、左向きの摩擦力のみがはたらいている
手が離れたあとも、物体を動かし続けようとする推進力が右向きにはたらき続けている
物体が右に動いているので、進行方向と同じ右向きに摩擦力がはたらいている
💡 答えを確認
✅ 正解
進行方向と同じ右向きに押し続ける力は存在せず、重力、垂直抗力、左向きの摩擦力のみがはたらいている
物体は慣性によって運動を続けているだけであり、手が離れたあとは進行方向に押し続ける力(推進力)ははたらかない。実際にはたらいているのは、上下方向でつり合っている重力と垂直抗力、そして運動を妨げ減速させる原因となる摩擦力のみである。
新潟県公立高校入試(2019)類似
等速直線運動
Q90
物体が一定の速さで、一直線上を進むような運動を何といいますか。最も適切な名称を答えなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
等速直線運動
等速円運動
等加速度直線運動
自由落下
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動
物体が一定の速さを保ちながら、曲がることなく一直線上を動く運動は、等速直線運動と呼ばれます。この運動では、移動した時間と移動距離が正比例の関係になります。
長崎県公立高校入試(2018)類似
慣性の法則
Q91
走行中の電車が急ブレーキをかけた際、車内に立っている乗客の体が進行方向の前方に向かって倒れそうになります。この現象が起こる理由を「運動状態」という言葉を用いて説明したものとして、最も適切なものはどれか選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
乗客の体が、それまでの運動状態を維持しようとするから
急ブレーキによって、乗客にはたらく重力の大きさが変化するから
電車から進行方向とは逆向きの大きな力がはたらくから
足元に摩擦力がはたらき、上半身よりも先に止まろうとするから
💡 答えを確認
✅ 正解
乗客の体が、それまでの運動状態を維持しようとするから
電車がブレーキによって減速しても、乗客の体は慣性によってそれまでの運動状態(前方への移動)を維持しようとします。その結果、足元は電車とともに減速しますが、上半身はそのまま進み続けようとするため、前方に倒れそうになります。
山梨県公立高校入試(2026)類似
水平面における平均の速さの算出
Q92
ある小球が斜面を下った後、摩擦のない1.5メートルの水平なレールの上を移動しました。この水平面上での小球の運動を0.1秒間隔のストロボ写真で記録したところ、水平面内には全部で7個の小球が写っていました。この水平面における小球の平均の速さは何m/sですか。ただし、1個目の小球は水平面の始点に、7個目の小球は水平面の終点に位置していたものとします。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
2.1 m/s
0.25 m/s
15 m/s
2.5 m/s
💡 答えを確認
✅ 正解
2.5 m/s
ストロボ写真に写っている小球が7個であるとき、小球が移動するのにかかった時間は、小球の間の区間の数から求めます。7個の小球の間には6つの区間があるため、移動にかかった時間は 0.1秒 × 6 = 0.6秒 となります。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出されるため、1.5m ÷ 0.6s = 2.5m/s となります。斜面での運動や速さは、水平面での速さの算出には含めないよう注意が必要です。
富山県公立高校入試(2022)類似
平均の速さ
Q93
長さ75cmの斜面を下る小球の様子を、1秒間に8回発光するストロボライトを用いて撮影したところ、斜面の始点から終点までに5つの小球の像が等間隔ではなく記録された。このとき、小球が斜面を移動した全区間における平均の速さは何cm/sか。
物体の運動
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
75 cm/s
300 cm/s
18.75 cm/s
150 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
150 cm/s
1秒間に8回発光するストロボライトの点灯間隔は、1÷8=0.125秒である。小球の像が5つ記録されている場合、像と像の間の区間は4つ存在するため、移動にかかった合計時間は 0.125 × 4 = 0.5秒となる。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、75 ÷ 0.5 = 150 cm/sと算出される。
静岡県公立高校入試(2021)類似
力学的エネルギーの変化
Q94
摩擦のない斜面に沿って物体を一定の速さで引き上げる観察を行った。この現象において、物体に加わっている力とエネルギーの関係について説明したものとして、科学的に正しいものはどれか。
物体の運動
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
一定の速さで動いているため、物体に加わる力はつり合っており、外部からの仕事はゼロであるため力学的エネルギーは変化しない。
斜面を上がることで位置エネルギーが増加した分、同じ量の運動エネルギーが減少していくため、力学的エネルギーは一定である。
物体を引く力が仕事をしているため、物体の持つ力学的エネルギーは、引き上げられた高さに応じて大きくなっていく。
物体には重力しか働いていないため、斜面の上でも下でも力学的エネルギーの総量は変わらない。
💡 答えを確認
✅ 正解
物体を引く力が仕事をしているため、物体の持つ力学的エネルギーは、引き上げられた高さに応じて大きくなっていく。
物体を斜面に沿って一定の速さで引き上げるためには、重力の斜面下向きの成分とつり合うだけの力を外部から加え続ける必要があります。この外部の力が物体に対して「仕事」を行うことで、物体の位置エネルギーが増加します。速さが一定である以上、運動エネルギーは変化していないため、結果として「運動エネルギー+位置エネルギー」の合計値である力学的エネルギーは、引き上げられた高さ(された仕事の量)に比例して増加することになります。
鳥取県公立高校入試(2015)類似
運動エネルギー
Q95
モーターに電流を流してプロペラを回転させるとき、電気エネルギーから変換されて生じる、物体が運動することによって持つエネルギーの名称を答えなさい。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
位置エネルギー
運動エネルギー
弾性エネルギー
化学エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
運動エネルギー
モーターは電気エネルギーを回転という「動き」のエネルギーに変換する装置です。物体が速さを持って動いているときに持っているエネルギーは運動エネルギーと呼ばれます。
青森県公立高校入試(2022)類似
速さの算出
Q96
斜面を転がる小球のように速さが絶えず変化する運動において、ある区間を一定の速さで移動し続けたと仮定して、全移動距離をかかった時間で割って求めた値を何といいますか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
初速度
平均の速さ
瞬間の速さ
等速直線運動
💡 答えを確認
✅ 正解
平均の速さ
物体の速さが変化している場合、特定の区間全体を一つの速さとしてみなしたものを平均の速さと呼びます。これに対し、スピードメーターなどが示す、ごく短い時間に移動した距離から求めた速さを瞬間の速さと呼び、区別されます。
福井県公立高校入試(2019)類似
等速直線運動における速さの計算
Q97
物体が一直線上を一定の速さで進み続ける運動を何というか。また、その運動において「速さ」を求めるための計算方法として正しい説明はどれか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
等速直線運動といい、移動距離を移動にかかった時間で割る。
等速円運動といい、移動にかかった時間から移動距離を引く。
等速直線運動といい、移動にかかった時間を移動距離で割る。
等速円運動といい、移動距離に移動にかかった時間をかける。
💡 答えを確認
✅ 正解
等速直線運動といい、移動距離を移動にかかった時間で割る。
物体が一直線上を一定の速さで移動する現象は等速直線運動と呼ばれる。この運動における速さを算出するには、物体が移動した全距離を、その移動に要した時間で割る必要がある。これは単位時間あたりにどれだけの距離を進んだかを表す指標となる。
千葉県公立高校入試(2020)類似
速さが等しい物体の運動エネルギー
Q98
質量が等しい2つの物体をひもでつなぎ、一方が斜面を登り、もう一方が垂直に落下するような装置で実験を行います。物体が運動している最中、どの地点においても「2つの物体の運動エネルギーが常に等しい」といえる理由として、最も適切なものはどれですか。
物体の運動
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
連結されているため、2つの物体の速さが常に等しいから
2つの物体に働く重力の大きさが等しいから
物体が移動するにつれて位置エネルギーの変化量が等しくなるから
斜面による摩擦抵抗が無視できる場合、加速度が一定になるから
💡 答えを確認
✅ 正解
連結されているため、2つの物体の速さが常に等しいから
運動エネルギーは「1/2 × 質量 × (速さ)の2乗」で求められます。質量が等しいという条件がある場合、運動エネルギーの値を左右するのは速さのみです。ひもでつながれた物体は一体となって動くため、斜面を移動する物体も垂直に落下する物体も速さは常に一致します。したがって、質量と速さの両方が等しくなるため、運動エネルギーも等しくなります。
鳥取県公立高校入試(2016)類似
慣性による力の見かけの変化
Q99
エレベーターの天井にばねをつるし、その先に重りを取り付けた装置を準備しました。エレベーターが静止している状態から、上向きに加速しながら上昇を始めたとき、ばねののびの変化と重りにはたらく慣性による力の向きの組み合わせとして正しいものを選びなさい。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
ばねののびは静止時よりも大きくなり、重りには下向きの力が加わる。
ばねののびは静止時よりも大きくなり、重りには上向きの力が加わる。
ばねののびは静止時よりも小さくなり、重りには上向きの力が加わる。
ばねののびは静止時よりも小さくなり、重りには下向きの力が加わる。
💡 答えを確認
✅ 正解
ばねののびは静止時よりも大きくなり、重りには下向きの力が加わる。
物体には、現在の運動状態を維持しようとする慣性という性質があります。エレベーターが上向きに加速すると、重りはその場にとどまろうとするため、加速する方向とは逆向き(下向き)に慣性による力がはたらきます。その結果、重りは静止時よりも強く下方に引かれることになり、ばねののびは大きくなります。
北海道公立高校入試(2022)類似
平均の速さ
Q100
1秒間に50回打点する記録タイマーを使用して、斜面を下る台車の運動を記録しました。記録テープの打点5つごとの長さを測定し、その値を0.1秒で割って得られる値について、正しく説明しているものはどれですか。
物体の運動
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
台車が動き始めてから停止するまでの全区間の平均の速さ
その0.1秒間における台車の瞬間の速さ
記録タイマーの打点の間隔が変化する割合
その0.1秒間における台車の平均の速さ
💡 答えを確認
✅ 正解
その0.1秒間における台車の平均の速さ
記録タイマーの5打点(50ヘルツの場合)は0.1秒という時間を表します。この区間の移動距離を時間(0.1秒)で割って求めた値は、その区間内における平均の速さを意味します。斜面を下る運動では速さが刻々と変化するため、厳密には各瞬間の速さは異なりますが、一定区間の計算では平均の速さとして扱います。
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【仕事とエネルギー】一問一答チェックリスト(全166問)
最終更新日:2026-07-05
📊 仕事とエネルギーの頻出テーマランキング
公立高校入試出題データベースより
鳥取県公立高校入試(2015)類似
仕事の大きさ
Q1
滑車や斜面などの道具を使わずに、物体を直接手で持ち上げる実験を行う際、仕事の大きさが「0(ゼロ)」となる条件として適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
物体を元の位置から垂直に持ち上げ、再び元の高さまで下ろしたときの往復の過程
重い荷物を手に持ったまま、力を入れてその場に立ち続けているとき
摩擦のない水平面の上で、物体を一定の速さで10メートル移動させたとき
1ニュートンの力を加えて、物体を1メートル持ち上げたとき
💡 答えを確認
✅ 正解
重い荷物を手に持ったまま、力を入れてその場に立ち続けているとき
仕事の大きさは「力の大きさ × 力の向きに移動した距離」で決まります。たとえ大きな力を加えて物体を支えていても、物体が移動していない(移動距離が0メートルである)場合、計算上の積は0となり、理科の定義では仕事をしたことにはなりません。また、移動していても、力の方向と移動の方向が垂直である場合、その力による仕事は0とみなされます。
茨城県公立高校入試(2025)類似
仕事の原理と糸を引く距離
Q2
質量2.0kgの物体を、摩擦のない斜面や滑車を使って4mの高さまで引き上げる状況を考える。1本のひもで吊るされた定滑車を用いて引き上げる場合と、ひもを引く力は半分になるが距離が2倍になる動滑車を用いて引き上げる場合、それぞれの仕事の大きさを比較した記述として適切なものはどれか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、滑車の質量は無視できるものとする。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
仕事の原理により、どちらの道具を使っても仕事の大きさは同じ8Jになる。
仕事の原理により、どちらの道具を使っても仕事の大きさは同じ80Jになる。
動滑車を使うと引く力が半分で済むため、仕事の大きさは定滑車のときの半分になる。
定滑車は引く距離が短いため、仕事の大きさは動滑車のときの半分になる。
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理により、どちらの道具を使っても仕事の大きさは同じ80Jになる。
仕事の大きさは「力の大きさ(N)×力の向きに動かした距離(m)」で計算される。2.0kgの物体にはたらく重力は20Nであり、これを4m持ち上げる仕事は 20N × 4m = 80J となる。動滑車を用いると、引く力は10Nと小さくなるが、引く距離は8mと長くなるため、10N × 8m = 80J となり、結果として仕事の大きさはどちらも変わらない。
神奈川県公立高校入試(2014)類似
力学的エネルギーの保存
Q3
摩擦のない滑らかな斜面上の最も高い地点エーに小球を置き、静かに手を離して転がしました。小球が斜面を下り、地点エーよりも高さが低い地点ビーを通過する瞬間のエネルギーの変化について、正しく説明しているものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
高さが低くなるため位置エネルギーが減少し、その分、運動エネルギーが増加する
速さが増すため運動エネルギーが増加し、それに伴って位置エネルギーも増加する
位置エネルギーと運動エネルギーの和が、地点エーにいたときよりも大きくなる
高さが低くなるため位置エネルギーが増加し、その分、運動エネルギーが減少する
💡 答えを確認
✅ 正解
高さが低くなるため位置エネルギーが減少し、その分、運動エネルギーが増加する
物体が斜面を下るとき、基準面からの高さが低くなるため位置エネルギーは減少します。力学的エネルギーの保存の法則により、摩擦がなければ減少した位置エネルギーはすべて運動エネルギーへと変換されるため、速さが増して運動エネルギーが増加します。
福井県公立高校入試(2023)類似
力学的エネルギーの保存の法則
Q4
摩擦のないなめらかなレールの上を滑り落ちる小球の運動について考えます。高さのある始点から静止した小球を離すと、小球はレールに沿って下り、最も低い地点を通過した後、再び斜面を上昇しました。このとき、最も低い地点を通過する瞬間の「運動エネルギー」の大きさは、どの値と等しくなりますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
最も低い地点を通過した直後の位置エネルギー
再び斜面を上がりきって静止した地点での運動エネルギー
動き始める前の始点における位置エネルギー
動き始める前の始点における運動エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
動き始める前の始点における位置エネルギー
力学的エネルギーの保存の法則により、摩擦がなければ運動のどの点でも「位置エネルギー + 運動エネルギー」の和は一定です。始点では速さが0のため力学的エネルギーはすべて位置エネルギーであり、最下点では高さが基準面となるため力学的エネルギーはすべて運動エネルギーとなります。したがって、始点の位置エネルギーがすべて最下点の運動エネルギーに置き換わるため、両者の値は等しくなります。
福島県公立高校入試(2021)類似
仕事率
Q5
1秒間あたりに行う仕事の量を表す値を何といいますか。その名称と単位の組み合わせとして適切なものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 100%(1回)
🔥 類題3問
仕事の大きさ、単位はジュール(J)
仕事率、単位はワット(W)
仕事率、単位はニュートン(N)
仕事の原理、単位はメートル(m)
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事率、単位はワット(W)
仕事率とは、単位時間(1秒間)あたりにどれだけの仕事が行われたかという、仕事の能率を表す値です。この仕事率を計算する際の単位にはワット(W)が用いられます。1ワットは、1秒間に1ジュールの仕事をする時の仕事率と定義されています。
福井県公立高校入試(2014)類似
動滑車の原理
Q6
動滑車を使用して物体を持ち上げる実験を行った。道具を使わずに物体を直接手で持ち上げる場合と比較して、動滑車を用いた際の特徴を説明したものとして正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
必要な力の大きさは変わらないが、糸を引く向きを自由に変えられるようになる
必要な力の大きさは大きくなるが、糸を引く距離が短くなるため、仕事の大きさは変わらない
必要な力の大きさは小さくなり、糸を引く距離も短くなるため、仕事の大きさは小さくなる
必要な力の大きさは小さくなるが、糸を引く距離が長くなるため、仕事の大きさは変わらない
💡 答えを確認
✅ 正解
必要な力の大きさは小さくなるが、糸を引く距離が長くなるため、仕事の大きさは変わらない
動滑車などの道具を使っても、使わない場合と比べて仕事の大きさが変わらないことを「仕事の原理」と呼ぶ。動滑車を使用すると、重力を2本の糸で分散して支えるため、引く力は2分の1に軽減される。しかし、その分だけ糸を引く距離が2倍必要となるため、「力 × 距離」で求められる仕事の総量は、直接持ち上げる場合と等しくなる。
奈良県公立高校入試(2018)類似
仕事の原理
Q7
動滑車や斜面などの道具を利用して物体を動かすとき、力を小さくすることはできるが、物体を動かす距離が長くなるため、結局必要な仕事の大きさは変わらないという法則を何といいますか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
質量保存の法則
仕事の原理
慣性の法則
エネルギー保存の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理
道具や斜面を用いると、手で加える力を小さくしたり、力の向きを変えたりすることは可能ですが、物体を動かす距離はその分だけ長くなります。結果として「力 × 移動距離」で求められる仕事の総量は、道具を使わない場合と等しくなります。この物理学上の基本的な法則を「仕事の原理」と呼びます。
福井県公立高校入試(2015)類似
エネルギーの変換効率
Q8
水力発電において、水が持つ位置エネルギーを電気エネルギーに変換する際、変換効率が100%になることはありません。その理由として最も適切な説明はどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
エネルギー保存の法則により、エネルギーの総量は必ず減少するため。
水が落下する途中で質量が減少し、エネルギーが消滅するため。
位置エネルギーは運動エネルギーに変換されるが、電気エネルギーには変換できないため。
発電機内部の摩擦や抵抗によって、エネルギーの一部が熱や音に変化するため。
💡 答えを確認
✅ 正解
発電機内部の摩擦や抵抗によって、エネルギーの一部が熱や音に変化するため。
エネルギー保存の法則により、変換前後のエネルギーの総和は変わりませんが、実際には水と管の摩擦や発電機の回転部分の抵抗などにより、一部のエネルギーが目的外の熱エネルギーや音エネルギーに変わってしまいます。そのため、目的の電気エネルギーとして取り出せる割合(効率)は必ず100%未満になります。
兵庫県公立高校入試(2017)類似
運動エネルギーと質量の関係
Q9
一定の速さで運動する小球を静止している木片に衝突させ、木片の移動距離を測定する実験を行います。小球の速さを変えずに、小球の質量を10g、20g、30gと増やしていったとき、小球の質量と木片の移動距離の関係はどのようになりますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
小球の質量が増えるほど、木片の移動距離は短くなる
小球の質量が増えるほど、木片の移動距離は一定の割合で長くなる
小球の質量が2倍になると、木片の移動距離は4倍になる
小球の質量に関わらず、木片の移動距離は常に一定である
💡 答えを確認
✅ 正解
小球の質量が増えるほど、木片の移動距離は一定の割合で長くなる
運動する物体が他の物体(木片)に衝突して仕事をするとき、その仕事の量である木片の移動距離は、運動している物体が持つ運動エネルギーの大きさに比例します。小球の速さが一定であれば、運動エネルギーは小球の質量に比例するため、質量が増えるほど木片を移動させる距離も直線的に増加します。
岩手県公立高校入試(2022)類似
動滑車に働く力のつり合い
Q10
質量400gの物体を動滑車に吊るし、糸の一端を天井に固定して、もう一端を手で真上に引いて静止させました。滑車の重さや摩擦は考えないものとしたとき、手が糸を引く力の大きさは何N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。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
1N
8N
2N
4N
💡 答えを確認
✅ 正解
2N
質量400gの物体にはたらく重力は4Nです。動滑車を使用すると、この重力は2本の糸に均等に分散されます。したがって、手が糸を引く力は4Nの半分である2Nとなり、力のつり合いが保たれます。
富山県公立高校入試(2014)類似
動滑車の仕組み
Q11
質量80gのおもりを、質量20gの動滑車に吊るし、糸の一端を天井に固定してもう一端をばねばかりで真上に引いて静止させた。このとき、ばねばかりが示す値は何ニュートン(N)か。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、糸の質量や摩擦は無視できるものとする。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.5N
1.0N
0.4N
0.8N
💡 答えを確認
✅ 正解
0.5N
動滑車を用いた装置では、おもりの質量(80g)と動滑車自体の質量(20g)を合わせた合計100gの物体を持ち上げていると考える。100gの物体にかかる重力の大きさは1ニュートン(N)である。動滑車は2本の糸で物体を支える構造になっているため、手で引く側の糸にかかる力は、全体の重力の半分である0.5Nとなる。
鹿児島県公立高校入試(2021)類似
仕事
Q12
水平な床に置かれた三角台を支点として棒を載せ、支点から左側に40cm離れた位置に300Nの重さの物体をつるしました。この棒の右端を下向きに40cm押し下げたところ、左側の物体が20cm持ち上がりました。このとき、物体がされた仕事の大きさは何Jですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
6000J
150J
120J
60J
💡 答えを確認
✅ 正解
60J
仕事の大きさ(J)は、「力の大きさ(N)×力の向きに動いた距離(m)」で求められます。今回のケースでは、300Nの物体を重力に逆らって真上に20cm(0.2m)持ち上げているため、計算式は 300N × 0.2m = 60J となります。移動距離の単位をセンチメートルからメートルに換算して計算することがポイントです。
沖縄県公立高校入試(2014)類似
力学的エネルギーの保存のグラフ表現
Q13
摩擦のない斜面を物体が下るとき、位置エネルギーと運動エネルギーの関係はどのようになっていますか。「力学的エネルギーの保存」の原理に基づいた正しい説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーと運動エネルギーが、ともに同じ割合で増加している
位置エネルギーは減少するが、運動エネルギーの大きさは変化しない
位置エネルギーが増加した分だけ、運動エネルギーが減少している
位置エネルギーが減少した分だけ、運動エネルギーが増加している
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが減少した分だけ、運動エネルギーが増加している
物体が斜面を下る際、高さが低くなるため位置エネルギーは減少しますが、加速するため運動エネルギーは増加します。摩擦がない場合、減少した位置エネルギーがすべて運動エネルギーに置き換わるため、その合計値(力学的エネルギー)は常に一定(保存)となります。
富山県公立高校入試(2019)類似
動滑車の性質
Q14
質量300gの動滑車に質量1500gのおもりを吊り下げ、ひもを引いておもりを床から30cmの高さまで引き上げました。このとき、「ひもを引いた距離」と、道具を使っても使わなくても仕事の大きさが変わらないという「決まりの名称」の組み合わせとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
60cm・エネルギー保存の法則
30cm・慣性の法則
60cm・仕事の原理
15cm・仕事の原理
💡 答えを確認
✅ 正解
60cm・仕事の原理
動滑車を使用すると、引き上げる力は半分になりますが、ひもを引く距離は直接引き上げる場合の2倍必要になります。おもりを30cm上昇させるには、30cm × 2 = 60cmの距離だけひもを引かなければなりません。このように、動滑車などの道具を利用して、力を小さくしても距離が長く必要になり、結果として必要な仕事(力の大きさ × 距離)が変わらないことを「仕事の原理」と呼びます。
佐賀県公立高校入試(2015)類似
仕事率
Q15
てこなどの道具を利用しておもりを一定の高さまで持ち上げる実験を行う際、道具を使わずに直接手で持ち上げる場合と比較して、仕事率が大きくなるのはどのような条件のときか。最も適切な説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
道具の有無に関わらず、物体をより高い位置まで持ち上げたとき
道具の有無に関わらず、同じ仕事をより短い時間で完了させたとき
道具を使うことで、物体を動かす距離を短くしたとき
道具を使うことで、加える力の大きさを小さくしたとき
💡 答えを確認
✅ 正解
道具の有無に関わらず、同じ仕事をより短い時間で完了させたとき
仕事率は単位時間あたりの仕事の能率を示すものであるため、仕事の大きさが同じであれば、それを完了させるまでの時間が短いほど仕事率は大きくなる。道具(てこや滑車)を使用しても、摩擦や道具の重さを無視すれば、物体を持ち上げるために必要な仕事の大きさは変わらない(仕事の原理)。したがって、仕事率を変化させる要因は、その仕事をどれだけの時間で行ったかという点に集約される。
千葉県公立高校入試(2015)類似
力学的エネルギーの保存
Q16
摩擦がある水平な床の上で木片を滑らせたところ、木片はやがて停止しました。この運動における「力学的エネルギー」の変化と保存について正しく説明しているものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
摩擦力が木片を加速させる力として働くため、力学的エネルギーは増加した。
力学的エネルギーの保存の法則により、摩擦があっても力学的エネルギーの合計は一定である。
木片が止まる直前に運動エネルギーが位置エネルギーにすべて変換されるため、力学的エネルギーは保存される。
摩擦によって熱や音のエネルギーに移り変わったため、力学的エネルギーは減少した。
💡 答えを確認
✅ 正解
摩擦によって熱や音のエネルギーに移り変わったため、力学的エネルギーは減少した。
力学的エネルギーが一定に保たれるのは、摩擦や空気の抵抗が無視できる場合に限られます。摩擦がある環境では、運動エネルギーの一部が熱エネルギーや音エネルギーなどの他の形態に変換されて外部へ逃げてしまうため、力学的エネルギー(位置エネルギーと運動エネルギーの和)自体は減少します。なお、熱なども含めた「エネルギー全体」であれば保存されますが、「力学的エネルギー」としては保存されない点に注意が必要です。
富山県公立高校入試(2024)類似
仕事率の比較
Q17
同じ300gの物体を15cmの高さまで引き上げる実験において、5.0秒かけて引き上げた場合と、10.0秒かけて引き上げた場合の結果を比較した説明として、正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
10.0秒で引き上げたときの仕事率は、5.0秒のときの2倍である
どちらの時間で引き上げても仕事率の値は変わらない
5.0秒で引き上げたときの仕事率は、10.0秒のときの2倍である
時間をかけてゆっくり引き上げたほうが、物体に対して行った仕事の量が大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
5.0秒で引き上げたときの仕事率は、10.0秒のときの2倍である
物体を同じ高さまで引き上げる際、加える力と移動距離が同じであれば、行われる仕事の量は一定です。仕事率(W)は単位時間あたりに行う仕事の割合を示すため、仕事の量が同じ場合、かかる時間が短いほど仕事率は大きくなります。時間は5.0秒と10.0秒で2倍の差があるため、短い時間(5.0秒)で行った作業のほうが、仕事率は2倍大きくなります。
沖縄県公立高校入試(2025)類似
質量が力学的エネルギーと仕事に与える影響
Q18
斜面上の決まった高さから小球を静かに離して転がし、水平面上に置いた木片に衝突させ、木片が押し出されて移動した距離を測定する実験を行います。小球の質量を2倍に変更し、元の実験と同じ高さから小球を離した場合、実験結果とその理由について述べたものとして最も適切な説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
小球の質量を2倍にすると斜面を下る速さが2倍になるため、衝突時の運動エネルギーが4倍となり、木片の移動距離は4倍になる。
質量が2倍になると、高い位置にある小球が持つ位置エネルギーが2倍になり、木片に対して行う仕事の能力も大きくなるため、木片の移動距離は長くなる。
質量が2倍になっても、同じ高さであれば小球が持つ力学的エネルギーは変化しないため、衝突後の木片の移動距離も変わらない。
質量を大きくすると小球の慣性が大きくなり、衝突時に木片から受ける反発力も増大するため、仕事の効率が低下して木片の移動距離は短くなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
質量が2倍になると、高い位置にある小球が持つ位置エネルギーが2倍になり、木片に対して行う仕事の能力も大きくなるため、木片の移動距離は長くなる。
物体が持つ位置エネルギーは物体の質量に比例するため、同じ高さから小球を転がす場合、質量が2倍になれば位置エネルギー(および木片衝突直前の運動エネルギー)も2倍になります。エネルギーとは「他の物体に対して仕事をする能力」を指すため、力学的エネルギーが2倍になった小球は木片を動かす仕事もより多く行うことができ、結果として移動距離が長くなります。
佐賀県公立高校入試(2015)類似
仕事の原理
Q19
斜面や滑車、てこなどの道具を利用して物体を動かすとき、道具を使わずに直接手で持ち上げる場合と比較した「仕事の大きさ」の関係について述べたものとして、正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
道具の種類に関わらず、道具を用いた方が物体を動かすために必要なエネルギーの総量である仕事の大きさは必ず大きくなる。
道具を使うと、必要な力の大きさは小さくなるが、動かす距離が長くなるため、仕事の大きさは変わらない。
道具を使うと、必要な力の大きさは大きくなるが、動かす距離を非常に短くできるため、仕事の大きさは小さくなる。
道具を使うと、必要な力の大きさは小さくなり、さらに動かす距離も短くなるため、仕事の大きさは小さくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
道具を使うと、必要な力の大きさは小さくなるが、動かす距離が長くなるため、仕事の大きさは変わらない。
滑車や斜面などの道具を使うと、物体を動かすために必要な力の大きさを小さくしたり、力の向きを変えたりすることができる。しかし、力を小さくできる道具を用いた場合は、その分だけ物体を動かす距離が長くなるため、結果として「力の大きさ × 力の向きに動かした距離」で求められる仕事の大きさは、道具を使わない場合と変わらない。これを仕事の原理と呼ぶ。
佐賀県公立高校入試(2023)類似
仕事の大きさの算出
Q20
定滑車を用い、質量600gの物体を水平面から20cmの高さまでゆっくりと引き上げた。このとき、物体に対しておこなった仕事の大きさは何Jか。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、滑車の摩擦やひもの質量は考えないものとする。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
120 J
12000 J
1.2 J
12 J
💡 答えを確認
✅ 正解
1.2 J
仕事の大きさ(J)を求めるには、力の大きさ(N)と移動距離(m)を掛け合わせる必要がある。まず、質量600gの物体にはたらく重力は6Nである。次に、移動距離20cmをメートル単位に換算すると0.2mとなる。定滑車は力の向きを変えるだけで力の大きさを変えないため、必要な力は6Nのままである。したがって、6N × 0.2m = 1.2Jと算出される。センチメートルをメートルのまま計算したり、グラムをニュートンに直し忘れたりしないことが重要である。
長崎県公立高校入試(2024)類似
仕事の原理
Q21
1つの動滑車を用いて、おもりを垂直に20cm持ち上げる実験を行う。このとき、おもりを持ち上げるためにひもを引く距離と、手が物体に対して行う仕事の大きさの関係として正しいものはどれか。ただし、滑車の質量や摩擦は考えないものとする。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
ひもを10cm引くだけでよく、仕事の大きさは直接持ち上げたときの2倍になる
ひもを20cm引く必要があり、仕事の大きさは直接持ち上げたときと変わらない
ひもを40cm引く必要があり、仕事の大きさは直接持ち上げたときと変わらない
ひもを40cm引く必要があり、仕事の大きさは直接持ち上げたときの半分になる
💡 答えを確認
✅ 正解
ひもを40cm引く必要があり、仕事の大きさは直接持ち上げたときと変わらない
動滑車をおもりとともに持ち上げる場合、動滑車を支えている2本の糸の両方を同じ長さだけ引き上げる必要がある。そのため、おもりを20cm上昇させるには、その2倍にあたる40cmの距離を引かなければならない。このとき、引く力は直接持ち上げる際の半分で済むが、力と距離の積である仕事の大きさは、直接持ち上げた場合と変わらないことが「仕事の原理」によって導かれる。
福島県公立高校入試(2021)類似
仕事の計算
Q22
滑車やてこ、斜面などの道具を利用して物体を動かす際、摩擦や道具の重さを無視できるのであれば、道具を使わずに直接手で持ち上げる場合と、道具を使って持ち上げる場合で、仕事の大きさは変わらない。この法則を何というか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
エネルギー保存の法則
仕事の原理
力学的エネルギーの保存
慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理
道具を利用すると、物体を動かすために必要な力の大きさを小さくすることができるが、その分だけ力を加える距離を長く移動させる必要がある。このため、力の大きさと距離の積である仕事の大きさは、どのような道具を用いても変化しない。この物理学上の法則を仕事の原理と呼ぶ。
山梨県公立高校入試(2015)類似
力学的エネルギーの保存
Q23
摩擦や空気の抵抗が無視できる状況において、物体が持つ位置エネルギーと運動エネルギーの和は、運動の過程で常に一定に保たれます。この位置エネルギーと運動エネルギーの合計のことを何と呼びますか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
力学的エネルギー
化学エネルギー
弾性エネルギー
熱エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギー
物体が高い位置にあることで蓄えられる位置エネルギーと、物体が動いていることで持つ運動エネルギーは、互いにその形を変えて入れ替わることができます。外部へのエネルギーの流出がない理想的な条件下では、これらを足し合わせた合計は変化せず一定となります。
埼玉県公立高校入試(2026)類似
仕事率
Q24
1秒間あたりに行う仕事の量を表す物理量の名称と、その単位の組み合わせとして正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
エネルギー、ジュール(J)
仕事率、ワット(W)
圧力、パスカル(Pa)
電力、ボルト(V)
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事率、ワット(W)
一定時間内に行われた仕事の能率を表す指標を仕事率と呼ぶ。仕事率の単位にはワット(W)が用いられ、1秒間に1ジュールの仕事を行うときの仕事率が1ワットと定義されている。これに対し、エネルギーの単位にはジュール(J)が用いられる。
長崎県公立高校入試(2024)類似
仕事の原理
Q25
てこや滑車などの道具を使用して物体を動かす際、道具を使わない場合と比較して、最終的な仕事の大きさがどのようになるかについて述べた物理学上の原則を何というか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
慣性の法則
仕事の原理
作用・反作用の法則
エネルギー保存の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理
道具を用いることで、物体を動かすために必要な力を小さくすることは可能であるが、その分だけ力を加える距離を長くしなければならない。結果として、力と距離の積で表される仕事の大きさは、道具の有無にかかわらず変化しない。この法則を仕事の原理と呼ぶ。
愛媛県公立高校入試(2024)類似
位置エネルギーの変化
Q26
物体が高い位置にあることで持っている「位置エネルギー」の性質について説明したものとして、最も適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
物体の高さが変化しても、位置エネルギーの大きさは一定である
物体の高さが低くなるにつれて、位置エネルギーは減少する
物体の高さが低くなるにつれて、位置エネルギーは増加する
物体が運動を開始すると、高さに関わらず位置エネルギーは消失する
💡 答えを確認
✅ 正解
物体の高さが低くなるにつれて、位置エネルギーは減少する
位置エネルギーは、物体が基準となる面から高い位置にあるほど大きくなるエネルギーです。そのため、物体が移動してその高さが低くなれば、持っている位置エネルギーは少なくなります。
神奈川県公立高校入試(2014)類似
物体を引き上げる際の仕事の大きさ
Q27
床に置かれたおもりを、ばねを介して真上に引き上げる実験を行います。手を上に動かして糸を引いた距離が0cmから4cmに達するまでは、ばねの伸びは引いた距離に比例して大きくなりましたが、4cmを超えると、ばねの伸びは4cmのまま変化しなくなりました。このとき、手が引いた距離が4cmを超えたあとの現象として正しい説明はどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
手が加える力とおもりの重さがつり合わず、ばねが縮み始めた。
おもりが床に接したまま、ばねだけが伸び続けた。
おもりが重くなったため、ばねがそれ以上伸びなくなった。
おもりが床から離れ、引き上げられ始めた。
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりが床から離れ、引き上げられ始めた。
ばねの伸びが一定になったということは、ばねがおもりを引く力(弾性力)とおもりに働く重力がつり合い、おもりが床から離れて手と同じ距離だけ上昇し始めたことを意味します。おもりが床にある間は、手が引いた分だけばねが伸びますが、おもりが浮いた後は、手を動かした分だけおもりそのものが移動するため、ばねの伸び(おもりを支えるのに必要な力)は一定に保たれます。
佐賀県公立高校入試(2015)類似
仕事
Q28
定滑車などの道具を使って物体を持ち上げる場合、直接手で持ち上げる場合と比較して、仕事の大きさはどうなりますか。摩擦や道具の質量は無視できるものとして、仕事の原理に基づいた説明として正しいものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
道具を使うと、直接持ち上げるよりも必要な力の大きさが小さくなるため、仕事も小さくなる。
道具を使うと力の向きを変えられるため、必要な仕事の大きさは小さくなる。
道具を使うと、移動させる距離を短くできるため、仕事の大きさは大きくなる。
道具を使っても使わなくても、必要な仕事の大きさは変わらない。
💡 答えを確認
✅ 正解
道具を使っても使わなくても、必要な仕事の大きさは変わらない。
道具を使うことで、小さな力で済ませたり(動滑車など)、力の向きを変えたり(定滑車など)することはできますが、物体を特定の高さまで持ち上げるために必要な仕事の量そのものは、どのような方法をとっても変わりません。これを「仕事の原理」と呼びます。定滑車の場合、力の大きさも移動させる距離も直接持ち上げる場合と同じであるため、仕事の大きさも同一となります。
静岡県公立高校入試(2024)類似
仕事の原理
Q29
10Nの重さがある物体を、1つの定滑車と1つの動滑車を組み合わせた装置を使って、5Nの力で1mの高さまで持ち上げた。このとき、手が紐を引いた距離として正しいものはどれか。ただし、滑車の重さや摩擦は考えないものとする。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
1m
0.5m
5m
2m
💡 答えを確認
✅ 正解
2m
動滑車を1つ使用する場合、物体を支える紐が2本になるため、必要な力は物体の重さの半分になるが、その分だけ紐を引く距離は持ち上げる高さの2倍必要になる。仕事の大きさ(J)は「力(N)×力の向きに動かした距離(m)」で求められ、10Nの物体を1m持ち上げる仕事(10J)を5Nの力で行うには、2mの距離を引く必要があるため、仕事の原理が成立していることがわかる。
石川県公立高校入試(2022)類似
水力発電
Q30
水力発電におけるエネルギーの変換過程を説明したものとして、最も適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
水の「化学エネルギー」が、落下して水車を回す「熱エネルギー」に変わり、さらに「電気エネルギー」へと変換される。
水の「弾性エネルギー」が、落下して水車を回す「運動エネルギー」に変わり、さらに「電気エネルギー」へと変換される。
水の「位置エネルギー」が、落下して水車を回す「化学エネルギー」に変わり、さらに「電気エネルギー」へと変換される。
水の「位置エネルギー」が、落下して水車を回す「運動エネルギー」に変わり、さらに「電気エネルギー」へと変換される。
💡 答えを確認
✅ 正解
水の「位置エネルギー」が、落下して水車を回す「運動エネルギー」に変わり、さらに「電気エネルギー」へと変換される。
高い位置にある水は重力による位置エネルギーをもっています。水が落下するとそのエネルギーは運動エネルギーに変わり、その勢いで発電機のタービン(水車)を回すことで、最終的に電気エネルギーが取り出されます。エネルギーが別の形に次々と移り変わっていく性質を利用しています。
岡山県公立高校入試(2017)類似
再生可能エネルギー
Q31
太陽光や風力、地熱などのように、自然界に常に存在し、一度利用しても比較的短期間に再生が可能で、繰り返し利用することができるエネルギー源を総称して何といいますか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
化石燃料
核燃料
化学エネルギー
再生可能エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
再生可能エネルギー
太陽光や風力、地熱などは自然現象から得られるエネルギーであり、資源が枯渇せず、自然のサイクルによって短期間で補充される特性を持っています。これに対し、石油や石炭などの化石燃料は使い切ると再生に非常に長い時間がかかるため、これらと区別して「再生可能エネルギー」と呼ばれます。
岐阜県公立高校入試(2016)類似
てこを用いた仕事の原理
Q32
てこの一端に重さ10Nの台車を載せ、支点を挟んだ反対側の力点を2.5Nの力で押し下げて、台車を垂直に0.20m持ち上げました。このとき、仕事の原理が成り立つとすると、力点を押し下げた距離は何mになりますか。ただし、てこの重さや摩擦は無視できるものとします。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 25%(4回)
🔥 類題3問
0.05m
0.20m
0.80m
0.50m
💡 答えを確認
✅ 正解
0.80m
台車を直接0.20m持ち上げるのに必要な仕事は、10N × 0.20m = 2.0J です。仕事の原理により、てこを用いてもこの仕事の量は変わらないため、力点を押し下げた距離をxメートルとすると、2.5N × x = 2.0J という関係が成り立ちます。これを計算すると x = 0.80m となり、加える力が4分の1(10Nから2.5N)になった分、移動させる距離は4倍(0.20mから0.80m)必要であることがわかります。
東京都公立高校入試(2024)類似
仕事の大きさ
Q33
100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、滑車の質量や摩擦は無視できるものとします。質量600gの物体を、動滑車を1つ用いて手でひもを引き、真上に10cm持ち上げる実験を行いました。このとき、手がひもを引く力の大きさと、手がひもを引いた距離の組み合わせとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
力の大きさは12N、引いた距離は5cm
力の大きさは3N、引いた距離は10cm
力の大きさは3N、引いた距離は20cm
力の大きさは6N、引いた距離は20cm
💡 答えを確認
✅ 正解
力の大きさは3N、引いた距離は20cm
動滑車を1つ使用する場合、物体を2本のひもで支えることになるため、引き上げるのに必要な力は物体の重さの半分になります。質量600gの物体にはたらく重力は6Nなので、引く力は3Nです。一方で、物体を10cm持ち上げるためには、2本のひもをそれぞれ10cmずつ短くする必要があるため、手で引く距離は物体の移動距離の2倍である20cmとなります。このように、道具を使っても仕事の大きさが変わらないことを「仕事の原理」といいます。
三重県公立高校入試(2016)類似
仕事の原理(動滑車)
Q34
動滑車やてこなどの道具を使っても、仕事の大きさを小さくすることはできず、道具を使わない場合と仕事の大きさが同じになるというきまりを何といいますか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
仕事率の法則
仕事の原理
エネルギーの保存
慣性の法則
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事の原理
道具を使用すると、物体を動かすために必要な力の大きさを小さくしたり、力の向きを変えたりすることはできます。しかし、力を小さくした分だけ動かす距離を長く必要とするため、結果として(力 × 距離)で求められる仕事の大きさは、道具を使わない場合と等しくなります。これを仕事の原理と呼びます。
鹿児島県公立高校入試(2023)類似
仕事と仕事率の計算
Q35
物体を一定の高さまで引き上げる作業を、2台の機械Aと機械Bで行いました。機械Aは1000ジュールの仕事を終えるのに20秒かかり、機械Bは同じ1000ジュールの仕事を終えるのに25秒かかりました。このとき、機械Aと機械Bの仕事率について正しく述べているものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
仕事の大きさが同じであるため、どちらの機械も仕事率は等しい。
かかった時間の比から、機械Bの仕事率は機械Aの1.25倍である。
機械Bの方が仕事率が大きく、その値は40ワットである。
機械Aの方が仕事率が大きく、その値は50ワットである。
💡 答えを確認
✅ 正解
機械Aの方が仕事率が大きく、その値は50ワットである。
仕事率を比較する場合、同じ仕事量であれば、かかった時間が短いほど仕事率は大きくなります。機械Aの仕事率は 1000J ÷ 20s = 50W、機械Bの仕事率は 1000J ÷ 25s = 40W となります。したがって、短い時間で仕事を終えた機械Aの方が仕事率が大きく、値は50Wであると判断できます。
新潟県公立高校入試(2020)類似
仕事の原理
Q36
ある物体を床から40cmの高さまで持ち上げる操作について考えます。この物体を直接手で引き上げる場合と、動滑車を1つ用いて同じ高さまで引き上げる場合を比較したとき、動滑車を用いたときの「ひもを引く距離」は何cmになりますか。ただし、滑車の重さや摩擦は無視できるものとします。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
40cm
120cm
80cm
20cm
💡 答えを確認
✅ 正解
80cm
動滑車を1つ使用すると、物体を2本のひもで支える構造になるため、物体をある高さまで持ち上げるには、その高さの2倍の長さのひもをたぐり寄せる必要があります。物体を40cm上昇させるためには、40cm × 2 = 80cm の距離だけひもを引く必要があります。
山形県公立高校入試(2016)類似
位置エネルギーと質量の関係
Q37
同じ高さにある物体が持つ位置エネルギーの大きさと、その物体の質量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。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーの大きさは、物体の質量に関係なく一定である
位置エネルギーの大きさは、物体の質量の2乗に比例する
位置エネルギーの大きさは、物体の質量に比例する
位置エネルギーの大きさは、物体の質量に反比例する
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーの大きさは、物体の質量に比例する
物体が高いところにあることによって持つエネルギーを位置エネルギーといいます。同じ高さにある物体の場合、その物体が持つ位置エネルギーの大きさは質量に比例して大きくなるという性質があります。そのため、質量が2倍、3倍になれば、位置エネルギーも2倍、3倍になります。
三重県公立高校入試(2019)類似
仕事の算出
Q38
重りをばねばかりにつるし、垂直に15cm引き上げた。このとき、ばねばかりは常に4.0N(ニュートン)を示していた。この力が重りに対してした仕事の大きさとして正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
600ジュール
6ジュール
60ジュール
0.6ジュール
💡 答えを確認
✅ 正解
0.6ジュール
仕事の大きさは「力の大きさ(N) × 力の向きに移動させた距離(m)」で算出される。この問題では移動させた距離が15cmであるため、メートル単位に換算すると0.15mとなる。したがって、4.0N × 0.15m = 0.6Jとなる。距離の単位をセンチメートルのまま計算すると60という誤った数値が導かれるため注意が必要である。
福岡県公立高校入試(2025)類似
仕事率と速度の関係
Q39
仕事率を一定に保ちながら仕事を行うとき、道具を使って物体を動かすのに必要な力の大きさを小さくした場合、物体を動かす速さはどのように変化しますか。適切な説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
知識
正答率 —
🔥 類題2問
力の大きさが小さくなると、速さは0になる
力の大きさが小さくなるほど、速さをより遅くしなければならない
力の大きさが変わっても、速さは一定に保たれる
力の大きさが小さくなるほど、速さをより速くしなければならない
💡 答えを確認
✅ 正解
力の大きさが小さくなるほど、速さをより速くしなければならない
仕事率とは単位時間あたりに行う仕事の量であり、同じ仕事率で作業するということは、1秒間あたりのエネルギー消費を一定にすることを意味します。道具を用いて小さな力で作業を行う場合、仕事の原理により動かす距離は長くなりますが、これを同じ時間(同じ仕事率)で完了させるためには、単位時間あたりに進む距離、すなわち速さを大きくする必要があります。したがって、力の大きさを小さくするほど、引き上げる速さは速くなります。
岡山県公立高校入試(2014)類似
電気エネルギーの変換と位置エネルギー
Q40
電気ポンプを使って水を高い場所へ汲み上げる際、消費した電気エネルギーの量と、汲み上げられた水が得た位置エネルギーの量を比較すると、位置エネルギーの量の方が少なくなります。その理由として正しい説明はどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
水を高い位置に移動させると、重力の影響によってエネルギーの一部が化学エネルギーに変化して消滅するため。
ポンプの仕組み上、電気エネルギーを位置エネルギーに変換するには、常に2倍の熱エネルギーを発生させる必要があるため。
モーターの回転に伴う摩擦や空気抵抗により、電気エネルギーの一部が熱エネルギーや音エネルギーに変換されたため。
電気エネルギーが運動エネルギーに変換される際に、エネルギーの総量が減少するという法則があるため。
💡 答えを確認
✅ 正解
モーターの回転に伴う摩擦や空気抵抗により、電気エネルギーの一部が熱エネルギーや音エネルギーに変換されたため。
エネルギー保存の法則により、変換前後のエネルギーの総和は変わりませんが、目的のエネルギー(この場合は位置エネルギー)以外の形に変わってしまうことがあります。モーターの軸の摩擦や、装置から発生する音、モーター自体の発熱などによって、電気エネルギーの一部が熱エネルギーや音エネルギーとして逃げてしまうため、得られる位置エネルギーは消費した電気エネルギーよりも少なくなります。
山梨県公立高校入試(2020)類似
力学的エネルギーの保存
Q41
振り子の糸が揺れる範囲の途中に釘を打ち、最下点を通過した後に糸が釘に引っかかるような装置を考えます。ある高さからおもりを離したとき、摩擦や空気の抵抗が無視できるとすると、釘に糸が引っかかった後のおもりの動きについて正しく述べたものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
釘とおもりを離した点の中間の高さまで振り上がる
糸が引っかかる釘と同じ高さまで振り上がる
おもりを離したときと同じ高さまで振り上がる
勢いがつくため、おもりを離したときよりも高い位置まで振り上がる
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりを離したときと同じ高さまで振り上がる
摩擦や空気の抵抗がない場合、力学的エネルギーは常に一定に保たれます。おもりを離した瞬間のエネルギーはすべて位置エネルギーであり、その後、糸が釘に当たって回転の半径が変わったとしても、おもりが持つ力学的エネルギーの総量は変わりません。そのため、反対側で再び運動エネルギーがゼロ(静止)になる瞬間は、最初と同じ位置エネルギーを持つ、つまり最初と同じ高さに到達することになります。
栃木県公立高校入試(2026)類似
力学的エネルギー保存の法則
Q42
物体の持つ「位置エネルギー」と「運動エネルギー」を合わせたものを何というか。また、摩擦や空気の抵抗が無視できるとき、この合計の値が常に一定に保たれるという法則の名称として適切なものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
「力学的エネルギー」と「力学的エネルギー保存の法則」
「化学エネルギー」と「エネルギー保存の法則」
「熱エネルギー」と「熱量保存の法則」
「弾性エネルギー」と「フックの法則」
💡 答えを確認
✅ 正解
「力学的エネルギー」と「力学的エネルギー保存の法則」
物体が持つ位置エネルギーと運動エネルギーの和は力学的エネルギーと呼ばれます。摩擦や空気抵抗などの外部からの影響がない場合、運動の過程で位置エネルギーと運動エネルギーの割合が変化しても、その総和は常に一定に保たれます。これを力学的エネルギー保存の法則といいます。
広島県公立高校入試(2020)類似
位置エネルギーと仕事の比例関係
Q43
高い位置にある小球を斜面に沿って転がし、水平面上に置かれた木片に衝突させて木片を移動させる実験を行います。このとき、小球が持っている「位置エネルギー」の大きさを決定する要素の組み合わせとして、最も適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
小球の質量と、斜面の傾き(角度)
小球の体積と、小球を静かに離すときの高さ
小球の体積と、斜面の傾き(角度)
小球の質量と、小球を静かに離すときの高さ
💡 答えを確認
✅ 正解
小球の質量と、小球を静かに離すときの高さ
物体が持つ位置エネルギーの大きさは、その物体の質量に比例し、かつ基準となる水平面からの高さに比例するという性質があります。斜面の角度や物体の体積(大きさ)は、摩擦や空気抵抗を無視できる場合、位置エネルギーの大きさそのものを決定する直接の要因にはなりません。
愛知県公立高校入試(2026)類似
仕事率
Q44
1秒間あたりに行われる仕事の量を表す物理量の名称と、その単位の組み合わせとして正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
仕事量、ジュール
エネルギー、ワット
仕事率、ニュートン
仕事率、ワット
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事率、ワット
単位時間(1秒間)あたりに行われる仕事の量を「仕事率」と呼ぶ。仕事の大きさを表すジュール(J)を、その仕事にかかった時間(秒)で割ることで算出され、その単位にはワット(W)が用いられる。仕事率が1Wとは、1秒間に1Jの仕事を行うことを指す。
岐阜県公立高校入試(2022)類似
摩擦によるエネルギーの損失
Q45
斜面Xから滑り降りた物体が、摩擦のある水平面ABのちょうど真ん中にある点Cを通過する瞬間の様子について、エネルギーの観点から考察したとき、適切な記述はどれか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
点Aから点Cまで移動する間に、摩擦による仕事によって力学的エネルギーが減少しているため、点Cでの速さは点Aのときより遅くなっている
点Cは水平面の中点であり、物体にはたらく重力の大きさが変化しないため、力学的エネルギーは点Aから点Cまで一定に保たれている
点Cにおいて摩擦による熱エネルギーの発生が最大となるため、物体の持つ運動エネルギーは一時的に増加し、12.4cmの高さまで一気にのぼる勢いを得る
点Cを通過する瞬間、物体にはたらく摩擦力と物体の移動方向が一致するため、仕事によって運動エネルギーが蓄積される
💡 答えを確認
✅ 正解
点Aから点Cまで移動する間に、摩擦による仕事によって力学的エネルギーが減少しているため、点Cでの速さは点Aのときより遅くなっている
水平面ABに摩擦がある場合、物体がA地点からC地点へと進む間、常に移動を妨げる向きに摩擦力がはたらき続け、物体に対して仕事をします。この仕事の分だけ物体の運動エネルギー(力学的エネルギー)が削られていくため、点Cを通過する時点での速さは、摩擦の影響を受け始める直前の点Aでの速さよりも減少しています。
秋田県公立高校入試(2017)類似
仕事率
Q46
質量600gの物体(物体にはたらく重力の大きさを6Nとする)を、斜面を用いて垂直な高さが50cmになるまで引き上げる。この作業に5秒かかったとき、このときの仕事率はいくらか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
3W
1.2W
0.6W
60W
💡 答えを確認
✅ 正解
0.6W
仕事率は「仕事の量(J)÷ かかった時間(秒)」という式で求められる。まず、物体を垂直な高さ50cm(0.5m)まで引き上げるのに必要な仕事は、6N × 0.5m = 3Jとなる。この仕事を終えるのに5秒かかっているため、3J ÷ 5秒 = 0.6Wと算出される。
山形県公立高校入試(2019)類似
力学的エネルギーの保存
Q47
ある物体を自由落下させたときのエネルギーの変化を、横軸に時間、縦軸にエネルギーをとってグラフで表すことを考えます。摩擦や空気抵抗がない場合、物体の「力学的エネルギー」を示すグラフの形状はどのようになりますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
時間の経過に関わらず、常に一定の高さを示す水平な直線
位置エネルギーの減少に伴って、時間とともにゼロになるまで減少する直線
時間の経過とともに、原点から一定の割合で上昇していく直線
時間の経過とともに、高いところから原点に向かって下がっていく曲線
💡 答えを確認
✅ 正解
時間の経過に関わらず、常に一定の高さを示す水平な直線
力学的エネルギーの保存の法則が成り立つとき、位置エネルギーと運動エネルギーの和はどの時間においても常に同じ値をとります。したがって、縦軸にエネルギーの大きさをとったグラフを作成すると、時間の経過(横軸)に影響されず、値が一定であることを示す水平な直線として描かれます。
福岡県公立高校入試(2018)類似
位置エネルギーの大きさを決める要因
Q48
高い位置にある物体が持つ位置エネルギーの大きさと、その物体の質量および高さの関係について述べた文として、正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーの大きさは、高さに比例するが、質量には反比例する。
位置エネルギーの大きさは、質量に関係なく高さのみで決まる。
位置エネルギーの大きさは、質量と高さの和に比例する。
位置エネルギーの大きさは、質量と高さの積に比例する。
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーの大きさは、質量と高さの積に比例する。
位置エネルギーは、物体が高ければ高いほど、また物体の質量が大きければ大きいほど大きくなります。この関係は「質量 × 高さ」の数値に比例するため、質量が2倍になればエネルギーも2倍になり、高さが2倍になればエネルギーも2倍になります。
山梨県公立高校入試(2023)類似
位置エネルギーと高さの関係
Q49
なめらかな斜面レール上の異なる高さに小球を置き、静かに手をはなして転がす実験を行います。小球をはなす高さを高くしていったとき、斜面を下りきった後の小球の様子や、その結果から導き出される考察として正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
小球をはなす高さに関わらず、斜面を下りきった後の運動の激しさは変わらないため、位置エネルギーは一定である
小球が高い位置にあるときはエネルギーを持たず、斜面を転がり落ちることで初めてエネルギーが発生する
より高い位置からはなすほど、斜面の下での速さが遅くなることから、位置エネルギーは減少したことがわかる
より高い位置からはなすほど、斜面の下での運動能力が大きくなることから、位置エネルギーが大きかったことがわかる
💡 答えを確認
✅ 正解
より高い位置からはなすほど、斜面の下での運動能力が大きくなることから、位置エネルギーが大きかったことがわかる
高い位置にある物体は、斜面を下るにつれて位置エネルギーが運動エネルギーへと変換されます。高い位置からはなした小球ほど、下端に達したときの運動エネルギーが大きくなり、他の物体に衝突して動かすといった「仕事をする能力」が大きくなります。このことから、高い位置にある物体ほど大きな位置エネルギーを持っていると判断できます。
福岡県公立高校入試(2018)類似
位置エネルギーと仕事の比例関係
Q50
質量30gの球を5.0cmの高さから静かに離して木片に衝突させたところ、木片は6.0cm移動しました。同じ30gの球を用いて、球を離す高さを15.0cmに変えて同様の実験を行った場合、木片が移動する距離は何cmになると考えられますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
12.0cm
24.0cm
18.0cm
30.0cm
💡 答えを確認
✅ 正解
18.0cm
物体の質量が一定であるとき、物体が持つ位置エネルギーの大きさは高さに比例します。また、衝突によって木片を移動させるという外部になされる仕事の量も、物体が持っていた位置エネルギーの大きさに比例するため、結果として木片の移動距離は球の高さに比例します。高さが5.0cmから15.0cmへと3倍になっているため、移動距離も6.0cmの3倍である18.0cmとなります。
大分県公立高校入試(2024)類似
熱エネルギーと位置エネルギー
Q51
日本で行われている主な発電方式のうち、「水力発電」と「地熱発電」において、電気を得るために直接的な源として利用されるエネルギーの組み合わせとして最も適切なものを選択してください。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
水力発電:運動エネルギー、地熱発電:化学エネルギー
水力発電:熱エネルギー、地熱発電:位置エネルギー
水力発電:位置エネルギー、地熱発電:核エネルギー
水力発電:位置エネルギー、地熱発電:熱エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
水力発電:位置エネルギー、地熱発電:熱エネルギー
発電方式によって、電気を得るために利用する元のエネルギー形態は異なります。水力発電では、高い場所にある水が持つ「位置エネルギー」を利用して水車を回し、発電機を動かします。一方で、地熱発電では、地球の内部にあるマグマなどの熱源から得られる「熱エネルギー」を利用して蒸気を発生させ、タービンを回して発電を行います。
鳥取県公立高校入試(2015)類似
運動エネルギーと質量の関係
Q52
質量が300gのおもりを糸につるしたふりこを用い、一定の高さからはなして最下点を通過するときの速さと運動エネルギーを測定する実験を行いました。次におもりの質量を400gに変更し、全く同じ高さからおもりをはなした場合、最下点における速さと運動エネルギーの変化について述べたものとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
速さは300gのときと変わらず、運動エネルギーも300gのときと変わらない
速さは300gのときと変わらないが、運動エネルギーは300gのときよりも大きくなる
速さは300gのときよりも速くなるが、運動エネルギーは300gのときと変わらない
速さは300gのときよりも速くなり、運動エネルギーも300gのときより大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
速さは300gのときと変わらないが、運動エネルギーは300gのときよりも大きくなる
自由落下やふりこの運動において、摩擦や空気の抵抗を無視できる場合、同じ高さから運動を始めた物体が最下点に到達したときの速さは、物体の質量に関係なく一定となります。一方で、運動エネルギーは「1/2×質量×速さの2乗」で求められるため、速さが同じであれば質量に比例して大きくなります。したがって、質量を300gから400gに増やすと、速さは変わりませんが運動エネルギーは増加します。
千葉県公立高校入試(2025)類似
位置エネルギーの大きさと質量・高さの関係
Q53
小球を静かに落として水平面上にある物差しに当て、物差しが移動した距離を測定する実験を行います。質量20gの小球を10cmの高さから落としたとき、物差しの移動距離は5.0cmでした。次に、小球の質量を40gに変更し、15cmの高さから落とした場合、物差しの移動距離は何cmになると考えられますか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 0%(4回)
🔥 類題3問
7.5cm
20.0cm
15.0cm
10.0cm
💡 答えを確認
✅ 正解
15.0cm
物体の持つ位置エネルギーの大きさは、物体の質量に比例し、かつ基準面からの高さにも比例します。この実験において、物差しの移動距離は小球が持っていた位置エネルギー量に比例するため、質量が2倍(20g→40g)、高さが1.5倍(10cm→15cm)になると、位置エネルギーは 2 × 1.5 = 3倍になります。したがって、移動距離も当初の3倍である 5.0cm × 3 = 15.0cm となります。
岐阜県公立高校入試(2014)類似
移動方向に垂直な力と仕事
Q54
水平なレールの上を木片が右向きに一定の距離だけ移動しました。このとき、木片に対して鉛直下向きにはたらいている重力が木片に対してした仕事について、正しく述べたものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
重力は常に下向きにはたらいているため、移動距離が長くなるほど仕事の大きさは増大する。
木片が等速直線運動をしている場合に限り、重力がした仕事は一定の値を持ち続ける。
木片の質量が重いほど、移動中に重力がする仕事の大きさも大きくなる。
移動方向と重力のはたらく方向が垂直であるため、移動距離や重力の大きさに関わらず、仕事の大きさは0となる。
💡 答えを確認
✅ 正解
移動方向と重力のはたらく方向が垂直であるため、移動距離や重力の大きさに関わらず、仕事の大きさは0となる。
理科における「仕事」は、物体に加えた力と、その力の向きに移動した距離の積で表されます。物体が水平に移動しているとき、鉛直下向きにはたらく重力と移動方向は互いに垂直(90度)の関係にあります。この場合、重力の向きには物体は全く移動していないことになるため、重力が物体に対してした仕事の大きさは0(ゼロ)となります。重力がはたらいていないわけではなく、あくまで「仕事」として計算したときに0になるという点に注意が必要です。
神奈川県公立高校入試(2022)類似
投げ上げた物体の力学的エネルギー保存
Q55
空気の抵抗が無視できる空間で、ある物体を真上に投げ上げました。投げ上げた直後の運動エネルギーが10J(ジュール)、位置エネルギーが0Jであったとき、最高点における物体のエネルギーの状態を説明したものとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
上昇するにつれてエネルギーが消費されるため、位置エネルギーは10Jよりも小さい値になる。
位置エネルギーが10Jになり、運動エネルギーが0Jになるため、力学的エネルギーは10Jのまま保たれる。
物体は静止するため、運動エネルギーが10Jになり、位置エネルギーは0Jになる。
運動エネルギーと位置エネルギーがともになくなるため、力学的エネルギーは0Jになる。
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが10Jになり、運動エネルギーが0Jになるため、力学的エネルギーは10Jのまま保たれる。
力学的エネルギー保存の法則により、空気の抵抗がなければ運動エネルギーと位置エネルギーの和は常に一定です。投げ上げた直後の力学的エネルギーが10J(10+0)であれば、最高点でも合計は10Jとなります。最高点では物体の速さが一時的に0になるため運動エネルギーは0Jとなり、投げ上げた直後の運動エネルギーのすべてが位置エネルギー(10J)に入れ替わります。
福島県公立高校入試(2023)類似
摩擦によるエネルギーの散逸
Q56
水平なレールの上を滑る木片に摩擦力が働いているとき、木片の運動エネルギーと位置エネルギーの和である力学的エネルギーはどのように変化しますか。最も適切な説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
摩擦力によって熱エネルギーなどに変換されるため、力学的エネルギーは減少し、保存されない
摩擦力によってエネルギーそのものが消滅するため、力学的エネルギーも全体のエネルギーも減少する
エネルギーの保存の法則が成り立つため、摩擦力が働いても力学的エネルギーは一定に保たれる
摩擦によって木片の温度が上がることで、その熱が運動エネルギーに還元されるため、力学的エネルギーは増加する
💡 答えを確認
✅ 正解
摩擦力によって熱エネルギーなどに変換されるため、力学的エネルギーは減少し、保存されない
物体が摩擦を受けながら運動するとき、摩擦力によって物体の持つエネルギーの一部が熱エネルギーや音エネルギーなどに変換されます。このとき、運動エネルギーと位置エネルギーの和である力学的エネルギーは減少するため、保存されないといいます。ただし、発生した熱エネルギーなどを含めたエネルギー全体の総和は常に一定に保たれます。
富山県公立高校入試(2016)類似
力学的エネルギー保存の法則による到達高度
Q57
摩擦や空気の抵抗を無視できるコースで、小球を高さ10cmの地点から静かに滑らせました。小球が反対側の斜面を上り、最高点に到達した瞬間のエネルギーの状態について、正しく説明しているものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
運動エネルギーが最大になり、位置エネルギーは0になっている
力学的エネルギーの一部が熱エネルギーに変化し、全体のエネルギーが減少している
位置エネルギーが最大になり、運動エネルギーは0になっている
位置エネルギーと運動エネルギーが、それぞれ元の半分ずつになっている
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが最大になり、運動エネルギーは0になっている
小球が最高点に達した瞬間、小球の速度は一瞬 0 になります。運動エネルギーは物体の速さに関係するため、速度が 0 のとき運動エネルギーも 0 になります。力学的エネルギーの保存の法則により、このとき小球が持つエネルギーはすべて位置エネルギーに入れ替わっており、その値は最大となります。抵抗を無視しているため、熱エネルギーなど他の形式へエネルギーが逃げることはありません。
奈良県公立高校入試(2018)類似
仕事の原理
Q58
質量10kgの物体を、摩擦のない緩やかな斜面に沿って4m押し進めたところ、物体はもとの位置より2m高い場所に到達しました。このとき、斜面に沿って物体を押し上げるために必要な力の大きさは、物体を直接2m真上に持ち上げるために必要な力の大きさと比較して、どのような関係になりますか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
2倍になる
1倍(変わらない)
0.5倍になる
4倍になる
💡 答えを確認
✅ 正解
0.5倍になる
仕事の原理により、物体を直接持ち上げる仕事と、斜面を使って引き上げる仕事の大きさは等しくなります。直接持ち上げる距離(高さ)が2mであるのに対し、斜面に沿って動かす距離が4mと2倍になっているため、加える力の大きさは逆数の1/2倍、つまり0.5倍で済むことになります。
山口県公立高校入試(2017)類似
仕事の大きさ
Q59
物体に加えた力の大きさと、その力の向きに物体を動かした距離の積で表される物理量の名称と、その値を算出する際に用いられる単位の組み合わせとして適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
圧力(単位:パスカル)
仕事(単位:ジュール)
エネルギー(単位:ニュートン)
仕事率(単位:ワット)
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事(単位:ジュール)
物体に加えた力(ニュートン)と、その力の向きに動かした距離(メートル)を掛け合わせた量は「仕事」と定義されます。このとき、仕事の大きさを表す単位には「ジュール」が用いられます。選択肢にあるパスカルは圧力、ワットは仕事率、ニュートンは力の大きさの単位です。
石川県公立高校入試(2019)類似
エネルギーの大きさと比例関係
Q60
小球をさまざまな高さから放して木片に衝突させ、木片の移動距離を測定する実験を行いました。質量15.0gの小球を用いた場合、高さ10.0cmでは木片が3.0cm、高さ20.0cmでは6.0cm、高さ30.0cmでは9.0cm移動しました。次に質量30.0gの小球を用いた場合、高さ10.0cmでは6.0cm、高さ20.0cmでは12.0cm移動しました。このとき、質量45.0gの小球を高さ20.0cmから放して衝突させた場合、木片の移動距離は何cmになると考えられますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
18.0cm
15.0cm
27.0cm
12.0cm
💡 答えを確認
✅ 正解
18.0cm
木片の移動距離は、小球の質量と高さの積(エネルギーの大きさ)に比例します。質量15.0g、高さ10.0cmのときに移動距離が3.0cmであることから、質量が3倍(45.0g)、高さが2倍(20.0cm)になると、エネルギーは3×2=6倍になります。したがって、移動距離も3.0cmの6倍である18.0cmとなります。
埼玉県公立高校入試(2014)類似
力学的エネルギー保存の法則
Q61
摩擦や空気抵抗が全くない斜面で、台車を高さ30cmの地点から静かに走らせた。このとき、スタート地点(高さ30cm)での台車の「位置エネルギーと運動エネルギーの和」が100Jであったとする。台車が斜面を半分まで下り、高さ15cmの地点を通過する瞬間の「位置エネルギーと運動エネルギーの和」の値として正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 33%(3回)
🔥 類題3問
高さは半分だが速度が増しているため、100Jのまま変わらない
物体が運動を続けている間はエネルギーが消費されるため、100Jより小さくなる
位置エネルギーが運動エネルギーに加算されるため、150Jになる
高さが半分になったため、50Jになる
💡 答えを確認
✅ 正解
高さは半分だが速度が増しているため、100Jのまま変わらない
位置エネルギーと運動エネルギーの合計は力学的エネルギーと呼ばれ、摩擦や空気抵抗がなければ、物体のどの移動地点においてもその値は常に一定に保たれる。高さが15cmになった地点では、スタート時よりも位置エネルギーは減少しているが、その減少した分がそのまま運動エネルギーとして増加しているため、両者の和(力学的エネルギー)は100Jのまま変化しない。
京都府公立高校入試(2019)類似
位置エネルギーの変化
Q62
高所にある地点Aからレールに沿って物体を滑らせる実験を行う。レールは、最高地点のAから下り、基準面上にある平らな区間である地点B、C、D、Eを経由した後、再び斜面を上がり、地点Aよりは低いが基準面よりは高い地点F、Gで再び水平になっている。このときの物体の位置エネルギーの変化について述べた文として、正しいものはどれか。ただし、摩擦や空気の抵抗は考えないものとする。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
地点Aから地点Eに向かって位置エネルギーは増加し続け、地点FからGの間で最大となる。
地点Aで最大となり、地点BからEにかけて徐々に増加し、地点FとGで再び減少する。
地点Aで最大となり、基準面上の地点BからEの間で最小の一定値となり、地点FとGでは地点Bより大きく地点Aより小さい一定値となる。
地点A、地点C、地点Gのいずれの場所においても、高さが異なるため位置エネルギーはすべて同じ大きさである。
💡 答えを確認
✅ 正解
地点Aで最大となり、基準面上の地点BからEの間で最小の一定値となり、地点FとGでは地点Bより大きく地点Aより小さい一定値となる。
位置エネルギーは基準面からの高さに比例して変化する。最も高い地点Aで最大値を示し、基準面(高さ0)である地点B、C、D、Eでは最小値(0)で一定となる。その後、斜面を上がって再び一定の高さとなる地点F、Gでは、地点Aよりは低いものの基準面よりは高いため、中間的な大きさのエネルギーを維持する。
岩手県公立高校入試(2016)類似
力学的エネルギー保存の法則
Q63
ふりこの運動において、空気の抵抗や摩擦を無視できるものとします。ふりこの位置を横軸に、エネルギーの大きさを縦軸にとったグラフを作成したとき、ふりこが持つ「力学的エネルギー」を示すグラフはどのような形状になりますか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
最下点で値が最大になる山型の放物線状のグラフ
最下点に向かって減少し、再び最高点へ向かって増加するV字型のグラフ
最高点から最下点まで一定の割合で減少し続ける右下がりの直線のグラフ
ふりこの位置に関わらず値が変化しない水平な直線のグラフ
💡 答えを確認
✅ 正解
ふりこの位置に関わらず値が変化しない水平な直線のグラフ
力学的エネルギー保存の法則が成り立つとき、運動エネルギーと位置エネルギーは互いに増減を繰り返しますが、その合計値は変化しません。したがって、ふりこがどの位置にあっても力学的エネルギーの値は一定であるため、グラフにした場合は横軸(位置)に対して平行な、高さの変化しない直線として表されます。
北海道公立高校入試(2018)類似
力的エネルギー
Q64
物体が高い位置にあることによって持つエネルギーと、運動していることによって持つエネルギーを合計したものを何といいますか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 100%(1回)
🔥 類題3問
電気エネルギー
弾性エネルギー
化学エネルギー
力学的エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギー
物体が持つ位置エネルギーと運動エネルギーの和は、力学的エネルギーと呼ばれます。これらは互いに移り変わることができ、摩擦や空気の抵抗がない場合には、その総量は常に一定に保たれます。
山口県公立高校入試(2020)類似
力学的エネルギー保存の法則と運動グラフ
Q65
摩擦のない斜面において、同じ高さから傾きの異なる2つの斜面(急な斜面と緩やかな斜面)で小球を滑らせた。このときの運動の様子を、横軸を経過時間、縦軸を小球の速さとしてグラフに表した場合の特徴を正しく説明しているものはどれか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
どちらの斜面もグラフの線の傾きは同じになるが、急な斜面の方がより高い速さに達するまで加速し続けるため、水平面に達するまでの時間は長くなる。
急な斜面での運動を示すグラフは、緩やかな斜面よりも線の傾きが小さいが、最終的に到達する速さは緩やかな斜面よりも大きくなる。
急な斜面での運動を示すグラフは、緩やかな斜面よりも線の傾きが大きく、水平面に達して速さが一定になるまでの経過時間が短い。最終的な速さはどちらも同じになる。
緩やかな斜面での運動を示すグラフは、急な斜面よりも線の傾きが大きく、水平面に達するまでの経過時間も短くなる。最終的な速さは急な斜面の方が大きくなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
急な斜面での運動を示すグラフは、緩やかな斜面よりも線の傾きが大きく、水平面に達して速さが一定になるまでの経過時間が短い。最終的な速さはどちらも同じになる。
斜面の傾きが急であるほど、小球に働く重力の斜面方向の分力が大きくなるため、加速度(速さの変化の割合)が大きくなります。したがって、速さを示すグラフの傾きは急な斜面の方が大きくなり、より短い経過時間で水平面に到達します。一方で、力学的エネルギー保存の法則により、同じ高さから出発していれば、到達する最終的な速さはどちらの斜面でも同じ値を示します。
大阪府公立高校入試(2019)類似
エネルギーの変化とグラフ表現
Q66
斜面上の高い位置にある点Aから物体を静かに離し、斜面を下って最も低い位置である点Bを通過させる実験を行いました。点Aから点Bに移動するまでのエネルギーの変化について、正しく述べたものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 0%(1回)
🔥 類題3問
運動エネルギーが増加するのに伴い、位置エネルギーも同じ割合で増加する。
位置エネルギーは減少するが、速さが一定であれば運動エネルギーは変化しない。
高さが低くなるにつれて位置エネルギーが増加し、その分、運動エネルギーが減少する。
高さが低くなるにつれて位置エネルギーが減少し、その分、運動エネルギーが増加する。
💡 答えを確認
✅ 正解
高さが低くなるにつれて位置エネルギーが減少し、その分、運動エネルギーが増加する。
物体が斜面を下る際、高さが低くなるため位置エネルギーは減少します。摩擦がない場合、減少した位置エネルギーはすべて運動エネルギーに置き換わるため、物体の速さが上がり、運動エネルギーは増加します。
東京都公立高校入試(2014)類似
エネルギーの変換過程
Q67
ばねによって上下運動を繰り返す磁石の近くにコイルを置いて電流を発生させ、その電流を回路につないだ電熱線に流して熱を発生させる実験を行いました。このとき、エネルギーはどのような順序で変換されていますか。適切なものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
力学的エネルギー → 熱エネルギー → 電気エネルギー
化学エネルギー → 電気エネルギー → 熱エネルギー
電気エネルギー → 力学的エネルギー → 熱エネルギー
力学的エネルギー → 電気エネルギー → 熱エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギー → 電気エネルギー → 熱エネルギー
磁石の運動(力学的エネルギー)がコイルを通過することで誘導電流(電気エネルギー)が発生し、その電流が電熱線の抵抗を通過する際に、ジュール熱(熱エネルギー)が発生します。このようにエネルギーが次々と形態を変えていく過程をエネルギー変換といいます。
鳥取県公立高校入試(2015)類似
力学的エネルギー保存の法則
Q68
実際のふりこの実験では、おもりを離したあと、ふりこの振れ幅は次第に小さくなり、やがて停止します。この現象が起こる理由として、実験の観察結果に基づいた説明として適切なものはどれか選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
ふりこが往復運動を繰り返すことで、おもりの質量がわずかに減少し、運動エネルギーが失われたため
おもりが空気を押しのける際の抵抗や支点での摩擦により、力学的エネルギーの一部が熱エネルギーなどに変化したため
時間が経過するとおもりに働く重力の大きさが変化し、位置エネルギーを維持できなくなったため
エネルギー保存の法則は理想的な空間でのみ成立し、現実の空間ではエネルギーそのものが消滅するため
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりが空気を押しのける際の抵抗や支点での摩擦により、力学的エネルギーの一部が熱エネルギーなどに変化したため
力学的エネルギー保存の法則が成り立つのは、摩擦や空気抵抗が無視できる場合に限られます。実際の実験では、空気抵抗や物体同士の摩擦によって、力学的エネルギーが熱エネルギーや音エネルギーといった別の形態のエネルギーに変換されて外に逃げていくため、ふりこの振れ幅(位置エネルギーの最大値)は徐々に減少していきます。これはエネルギーが消滅したのではなく、別のエネルギーに「保存」されながら変換されたことを意味します。
佐賀県公立高校入試(2018)類似
仕事の大きさの算出
Q69
物体に力を加えて、その力の向きに物体を動かしたとき、その力と移動距離の積で算出される物理量を何といいますか。また、その物理量を表す際に用いられる単位として正しい組み合わせを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
名称:仕事、単位:ニュートン
名称:仕事率、単位:ワット
名称:圧力、単位:パスカル
名称:仕事、単位:ジュール
💡 答えを確認
✅ 正解
名称:仕事、単位:ジュール
物体に力を加えて力の向きに移動させたとき、その効果を「仕事」という言葉で表します。仕事の大きさは、力の大きさ(ニュートン)に、力の向きに動かした距離(メートル)を掛けて算出され、単位にはジュール(J)が用いられます。ワットは仕事率(1秒間あたりの仕事)の単位、ニュートンは力の単位であるため、これらと混同しないよう注意が必要です。
三重県公立高校入試(2020)類似
位置エネルギーと運動エネルギーの変換
Q70
摩擦や空気の抵抗が無視できる斜面において、静止していた台車が斜面を下り始め、加速しながら下降していく様子を観察しました。このときのエネルギーの変換と物体の運動の関係について、正しく述べたものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
高さが減少することで位置エネルギーが減少し、そのエネルギーが運動エネルギーに変わるため、物体の速さが増加する。
高さが減少することで運動エネルギーが減少し、そのエネルギーが位置エネルギーに変わるため、物体の速さが増加する。
物体の速さが増加することで運動エネルギーが減少し、そのエネルギーが位置エネルギーに変わるため、高さが減少する。
物体の速さが増加することで位置エネルギーが増加し、そのエネルギーが運動エネルギーに変わるため、高さが減少する。
💡 答えを確認
✅ 正解
高さが減少することで位置エネルギーが減少し、そのエネルギーが運動エネルギーに変わるため、物体の速さが増加する。
斜面を下る台車には重力がはたらいており、高さが低くなるにつれて位置エネルギーが減少していきます。エネルギー保存の法則により、減少した分の位置エネルギーは運動エネルギーへと姿を変えます。運動エネルギーは物体の速さが速いほど大きくなるため、結果として台車は加速し、速さが増加することになります。
茨城県公立高校入試(2017)類似
仕事の計算
Q71
物体に力を加えて、その力の向きに物体を動かしたとき、力の大きさと移動距離の積によって求められる物理的な量と、その単位の組み合わせとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
圧力、単位はパスカル(Pa)
エネルギー、単位はワット(W)
仕事、単位はニュートン(N)
仕事、単位はジュール(J)
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事、単位はジュール(J)
物体に力を加えてその向きに動かしたとき、理科では「仕事」をしたという。仕事の大きさは、物体に加えた力の大きさ(N)と、その力の向きに動かした距離(m)の積で表され、その単位にはジュール(J)が使用される。
富山県公立高校入試(2014)類似
エネルギーの変換効率
Q72
電気回路につないだモーターでおもりを真上に引き上げる装置において、モーターに供給された電気エネルギーと、引き上げられたおもりが得た力学的エネルギーの大きさを比較したとき、その関係について正しく述べたものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
供給された電気エネルギーのほうが、得られた力学的エネルギーよりも小さい。
供給された電気エネルギーのほうが、得られた力学的エネルギーよりも大きい。
モーターの回転速度が一定であれば、供給された電気エネルギーと得られた力学的エネルギーは一致する。
供給された電気エネルギーと、得られた力学的エネルギーは常に等しい。
💡 答えを確認
✅ 正解
供給された電気エネルギーのほうが、得られた力学的エネルギーよりも大きい。
エネルギーが変換される際には、目的とするエネルギー(この場合は力学的エネルギー)だけでなく、摩擦や抵抗などによって熱エネルギーや音エネルギーが発生し、周囲に逃げてしまいます。そのため、実際に利用できた力学的エネルギーの量は、最初に供給した電気エネルギーの量よりも必ず少なくなります。
沖縄県公立高校入試(2018)類似
運動エネルギーと物体の位置の関係
Q73
横軸に「物体の位置(移動距離)」を、縦軸に「物体の運動エネルギー」をとって、斜面から水平面を移動する物体のエネルギーの変化を記述します。摩擦がないものとした場合、この関係はどのような推移になりますか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
斜面区間では運動エネルギーが右下がりの直線状に減少し、水平面区間に移るとエネルギーがゼロのまま一定になる。
斜面区間では運動エネルギーが右上がりの直線状に増加し、水平面区間に移ると同時にエネルギーが一定の値を保つ水平な直線へと変化する。
斜面区間では運動エネルギーが一定の値を保つ水平な直線となり、水平面区間に移ると右上がりの直線状に増加する。
斜面区間では運動エネルギーが右上がりの曲線状に増加し、水平面区間に移ると再び右下がりの直線状に減少する。
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面区間では運動エネルギーが右上がりの直線状に増加し、水平面区間に移ると同時にエネルギーが一定の値を保つ水平な直線へと変化する。
斜面を下る際、物体が失う高さ(位置エネルギーの減少量)は移動した距離に比例するため、変換される運動エネルギーも移動距離に比例して増加し、グラフは右上がりの直線を描きます。水平面に達した後は、高さの変化がなくなることでエネルギーの変換が終了し、外部からの抵抗がなければ速度が変化しないため、運動エネルギーの値は一定となり、グラフは水平な直線となります。
鹿児島県公立高校入試(2020)類似
仕事の大きさ
Q74
質量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。スタンドに固定されたレールの上にある小球を、基準面からの高さが5センチメートルの地点から、垂直に25センチメートルの地点まで持ち上げました。このとき、小球に対してした仕事の大きさとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
200ジュール
2ジュール
20ジュール
0.2ジュール
💡 答えを確認
✅ 正解
0.2ジュール
仕事の大きさを求めるには、力の大きさ(ニュートン)に、力の向きに移動させた距離(メートル)を掛けます。まず、質量100グラムの物体を持ち上げるのに必要な力は1ニュートンです。次に、移動させた距離は高さの差であるため、25センチメートル - 5センチメートル = 20センチメートルとなります。これをメートルの単位に直すと0.2メートルです。したがって、計算式は 1ニュートン × 0.2メートル = 0.2ジュールとなります。単位をセンチメートルのまま計算して「20」としたり、桁を間違えて「2」としたりしないよう注意が必要です。
愛知県公立高校入試(2018)類似
動滑車にはたらく力のつり合い
Q75
動滑車を用いておもりを引き上げる際、おもりの重さよりも小さい力で引き上げることができる理由を説明したものとして、最も適切なものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
知識
正答率 —
🔥 類題3問
おもりにかかる重力が、動滑車の両側にある2本の糸に分散され、それぞれに半分の張力がはたらくから。
滑車が回転することによって、物体を持ち上げるために必要な仕事の量が半分に減るから。
動滑車を通ることで、糸が引く力の向きをおもりの動く向きと一致させることができるから。
1本の糸が天井に固定されているため、おもりの重さのすべてを天井が支えてくれるから。
💡 答えを確認
✅ 正解
おもりにかかる重力が、動滑車の両側にある2本の糸に分散され、それぞれに半分の張力がはたらくから。
動滑車の仕組みでは、物体に作用する重力を「支点(天井に固定された糸の部分)」と「力点(手が引く糸の部分)」の2箇所で支える構造になっている。このとき、重力とつり合う上向きの力が2本の糸に等しく分散されるため、1本の糸を引く力は重力の半分で済む。これは力のつり合いと分力の原理によるものである。
千葉県公立高校入試(2015)類似
位置エネルギーの最小値
Q76
物体がレールの上を運動しているとき、その物体の「位置エネルギー」が最小となるのはどのような地点ですか。基準面をレールの最も低い位置として考え、最も適切な説明を選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
斜面を下りきってから再び上り始める中間の地点
基準面からの高さが最も高くなった地点
基準面からの高さが最も低くなった地点
物体の移動距離が最も長くなった地点
💡 答えを確認
✅ 正解
基準面からの高さが最も低くなった地点
位置エネルギーは、物体の質量と基準面からの高さによって決まります。物体が運動する経路において、質量が一定であれば、基準面からの高さが低くなるほど位置エネルギーの値は小さくなり、高さが最も低くなったときに最小となります。
山形県公立高校入試(2017)類似
動滑車を利用する利点
Q77
直接持ち上げるのに1.60N(ニュートン)の力が必要なおもりがあります。このおもりを動滑車1つを使って持ち上げたところ、ばねばかりの値は0.94Nを示しました。理論上の半分の値である0.80Nよりも大きな力が必要となった理由として、考えられる要因を説明したものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
ひもを引く距離を2倍に長くしたことで、必要な力が増えたため
動滑車を使うことで、物体にかかる重力が増加したため
動滑車そのものの重さや、ひもとの間に生じる摩擦があるため
動滑車を用いると仕事の量が半分になるという法則があるため
💡 答えを確認
✅ 正解
動滑車そのものの重さや、ひもとの間に生じる摩擦があるため
理想的な条件(滑車の重さや摩擦を無視できる場合)では、動滑車1つを使うと必要な力は半分になります。しかし実際の実験においては、おもりと一緒に動滑車自体の重さも持ち上げなければならず、さらに回転部分の摩擦などによってエネルギーが消費されるため、理論上の半分(0.80N)よりも大きな力(0.94N)が必要となります。
沖縄県公立高校入試(2014)類似
摩擦によるエネルギーの変換と減少
Q78
摩擦がある水平面上を物体が移動し、やがて停止しました。この現象におけるエネルギーの変化と保存について述べた文として、正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
摩擦がある場合でも力学的エネルギー保存の法則が成り立つため、減少した運動エネルギーと同じ量の位置エネルギーが必ず発生している。
停止したあとに発生した熱エネルギーをすべて回収すれば、そのエネルギーを使って物体を元の位置まで自発的に戻すことができる。
摩擦によって熱エネルギーが発生するため、物体の持つ力学的エネルギーと熱エネルギーを合計した全体のエネルギー量は、移動前よりも増加する。
摩擦によって力学的エネルギーの一部が熱エネルギーに変わるため、力学的エネルギーは減少するが、熱なども含めたエネルギー全体のは保存される。
💡 答えを確認
✅ 正解
摩擦によって力学的エネルギーの一部が熱エネルギーに変わるため、力学的エネルギーは減少するが、熱なども含めたエネルギー全体のは保存される。
摩擦力がはたらく運動では、運動エネルギーなどの力学的エネルギーが熱エネルギーや音エネルギーに変換されます。このため力学的エネルギー自体は減少しますが、変換されたあとのエネルギー(熱など)まですべて含めると、エネルギーの総量は変化しません。これをエネルギー保存の法則といいます。
群馬県公立高校入試(2022)類似
位置エネルギーの最大点
Q79
物体が高い位置にあるとき、その基準面からの高さに比例して蓄えられるエネルギーを何といいますか。また、物体が運動する経路において、このエネルギーが最大となるのはどのような地点ですか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
運動エネルギーといい、物体が最も速く動いている地点
運動エネルギーといい、物体が経路中で最も高い位置にある地点
位置エネルギーといい、物体が経路中で最も高い位置にある地点
位置エネルギーといい、物体が水平な床の上にある地点
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーといい、物体が経路中で最も高い位置にある地点
物体が高い場所にあることで持つエネルギーは位置エネルギーと呼ばれます。位置エネルギーの大きさは物体の質量と基準面からの高さに比例するため、経路の中で最も高い位置に到達したときに、その値は最大となります。
埼玉県公立高校入試(2014)類似
電力とエネルギー効率
Q80
電気エネルギーが物体の移動などの仕事に変換される過程において、単位時間あたりに消費される電気エネルギーを何といいますか。また、一定の電気エネルギーを供給して物体を引き上げるとき、その値を大きくすると、物体を引き上げる速さはどのように変化しますか。最も適切な組み合わせを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
名称は電力であり、引き上げる速さは速くなる
名称は電力であり、引き上げる速さは遅くなる
名称は電力量であり、引き上げる速さは速くなる
名称は電力量であり、引き上げる速さは遅くなる
💡 答えを確認
✅ 正解
名称は電力であり、引き上げる速さは速くなる
単位時間(1秒間)あたりに消費される電気エネルギーの量は電力と呼ばれる。電力が大きくなるということは、1秒間に物体に対して行える仕事の量が増えることを意味するため、同じ重さの物体を引き上げる場合、その速さは速くなる。電力量は、消費した電力と時間の積であり、消費したエネルギーの総量を指す用語である。
山梨県公立高校入試(2023)類似
運動エネルギーと速さの関係
Q81
斜面上の高い位置から小球を静かに離して転がし、斜面を下りきった水平面上で静止している木片に衝突させる実験を行う。小球を離す高さをさらに高くして実験を行った場合、小球が木片に衝突する直前の状態と、衝突後の木片の移動距離について述べたものとして適切なものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
衝突直前の小球の速さは変わらないが、位置エネルギーが大きいため、木片の移動距離は長くなる。
衝突直前の小球の速さが速くなるが、小球が持つ運動エネルギーは小さくなるため、木片の移動距離は短くなる。
衝突直前の小球の速さが遅くなるため、小球が持つ運動エネルギーが小さくなり、木片の移動距離は短くなる。
衝突直前の小球の速さが速くなり、小球が持つ運動エネルギーが大きくなるため、木片の移動距離は長くなる。
💡 答えを確認
✅ 正解
衝突直前の小球の速さが速くなり、小球が持つ運動エネルギーが大きくなるため、木片の移動距離は長くなる。
斜面を下る小球は、高さが低くなるにつれて位置エネルギーが運動エネルギーに変換され、速さがしだいに増していく。小球を離す位置を高くすると、水平面に達するまでに失われる位置エネルギーが大きくなるため、その分だけ変換される運動エネルギーも大きくなる。結果として、衝突直前の速さがより速くなり、大きな運動エネルギーを持つため、木片をより遠くまで押し出すことができる。
神奈川県公立高校入試(2026)類似
エネルギー変換効率の計算
Q82
消費電力800Wの電気ポットで500秒間加熱して1000gの水を温めたところ、水が得た熱量は336kJであり、消費した電力量(400kJ)よりも少なくなりました。このように、エネルギー変換効率が100パーセントにならない理由として最も適切な説明はどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
電力量の一部が、水の密度を変化させる力に変換されたため
熱の一部が、容器を温めたり周囲の空気へ逃げたりしたため
電流が流れる際に、導線の中で質量保存の法則が働いたため
水が沸騰する際に、電気ポットの抵抗が急激に減少したため
💡 答えを確認
✅ 正解
熱の一部が、容器を温めたり周囲の空気へ逃げたりしたため
電熱線で発生した熱エネルギーは、すべてが目的の物体(水)に伝わるわけではない。実際には、水を保持している容器(電気ポット自体)の温度を上げたり、容器の表面から周囲の空気へと熱が逃げたり(放熱)、水蒸気となって逃げたりする。そのため、有効に利用された熱量は必ず消費した電力量よりも小さくなり、エネルギー変換効率は100パーセントを下回ることになる。
山梨県公立高校入試(2017)類似
位置エネルギーと仕事の比例関係
Q83
小球を放す高さと木片の移動距離の関係を調べる実験において、質量が一定の小球を使用し、放す高さを5.0cm、10.0cm、15.0cmと変えて木片の移動距離を測定しました。この実験の結果から導き出される考察として正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
小球を放す高さを高くするほど、小球と木片の間に働く摩擦力が大きくなり、移動距離は短くなる。
木片の移動距離を2倍にするためには、小球を放す高さを4倍にする必要がある。
木片の移動距離を2倍にするためには、小球を放す高さを2倍にする必要がある。
小球の位置エネルギーは高さに反比例するため、高さを増すと木片の移動距離は減少する。
💡 答えを確認
✅ 正解
木片の移動距離を2倍にするためには、小球を放す高さを2倍にする必要がある。
実験において、小球の質量を一定とした場合、木片の移動距離は小球を放した高さに比例します。比例関係とは、一方が2倍、3倍になると、もう一方の値も2倍、3倍になる関係のことです。したがって、木片を移動させる距離(仕事の量)を2倍にしたいのであれば、小球が持つ位置エネルギーを2倍にする必要があり、そのためには放す高さを2倍に設定します。
山梨県公立高校入試(2017)類似
力学的エネルギーの保存と変化
Q84
摩擦のない斜面上の高い位置にある小球が、静かに手を離れて斜面を転がり落ちていくとき、小球が持つ「位置エネルギー」と「運動エネルギー」はどのように変化しますか。斜面を下っている間の変化の組み合わせとして正しいものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
位置エネルギーが一定のまま、運動エネルギーが増加する
位置エネルギーが増加し、運動エネルギーが減少する
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーは一定に保たれる
💡 答えを確認
✅ 正解
位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する
物体が斜面を下るとき、物体の高さが低くなるにつれて位置エネルギーは減少します。一方で、重力によって物体は加速し速さが大きくなるため、運動エネルギーは増加します。このとき、位置エネルギーが運動エネルギーに変換されており、このような現象をエネルギーの移り変わりと呼びます。摩擦や空気の抵抗がない場合、両者の和である力学的エネルギーは常に一定に保たれます。
奈良県公立高校入試(2023)類似
位置エネルギーと高さの関係
Q85
高い位置にある物体が持っているエネルギーを位置エネルギーといいます。物体の質量が同じであるとき、物体の高さと位置エネルギーの大きさの関係を説明したものとして最も適切なものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
物体の高さに関わらず、位置エネルギーは常に一定である
物体の高さが高くなるほど、位置エネルギーは小さくなる
物体の高さが高くなるほど、位置エネルギーは大きくなる
物体の高さが2倍になると、位置エネルギーは4倍になる
💡 答えを確認
✅ 正解
物体の高さが高くなるほど、位置エネルギーは大きくなる
位置エネルギーは物体の質量と高さによって決まります。質量が一定であれば、基準となる面からの高さが高いほど、その物体が持つ位置エネルギーは大きくなります。これは、高い場所にある物体ほど、落下したときにより多くの仕事をする能力を持っているためです。
秋田県公立高校入試(2017)類似
力学的エネルギーの保存
Q86
摩擦や空気抵抗が全くない空間で、斜面上の地点Pから台車を滑らせたところ、斜面を下りきったあとに反対側の斜面を上り、地点Pと全く同じ高さの地点Rまで到達しました。この現象が成り立つ理由を、「保存」という言葉を用いて説明したものとして正しいものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
水平面を移動する際に台車の質量が増加し、その質量がエネルギーとして保存されるから。
運動エネルギーが熱エネルギーや音エネルギーにすべて変換され、それらが台車の中に保存されるから。
摩擦による熱が発生しないため、位置エネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーが保存されるから。
台車が斜面を下る際に重力から受ける化学エネルギーが、途中で消失することなく保存されるから。
💡 答えを確認
✅ 正解
摩擦による熱が発生しないため、位置エネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーが保存されるから。
現実の運動では摩擦や空気抵抗によって力学的エネルギーの一部が熱エネルギーなどに変換されてしまいますが、それらがない理想的な条件では、エネルギーが他の形態に逃げることがありません。したがって、位置エネルギーと運動エネルギーの間で変換が起きてもその合計値(力学的エネルギー)は一定に保たれる(保存される)ため、元の高さまで戻ることができます。
神奈川県公立高校入試(2015)類似
火力発電におけるエネルギー変換
Q87
火力発電におけるエネルギー変換のうち、ボイラーで発生させた蒸気がタービンを回転させ、その回転を利用して発電機で電気を作るまでの「エネルギーの移り変わり」に注目したとき、その説明として適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
蒸気が持つ化学エネルギーがタービンの運動エネルギーに変換され、さらに発電機で電気エネルギーに変換される。
蒸気が持つ運動エネルギーがタービンの熱エネルギーに変換され、さらに発電機で電気エネルギーに変換される。
蒸気が持つ熱エネルギーがタービンの電気エネルギーに変換され、さらに発電機で運動エネルギーに変換される。
蒸気が持つ熱エネルギーがタービンの運動エネルギーに変換され、さらに発電機で電気エネルギーに変換される。
💡 答えを確認
✅ 正解
蒸気が持つ熱エネルギーがタービンの運動エネルギーに変換され、さらに発電機で電気エネルギーに変換される。
火力発電の後半の工程では、ボイラーで作られた高温・高圧の蒸気が持つ「熱エネルギー」を利用します。この蒸気がタービンの羽根に当たって回転させることで「運動エネルギー」に変わり、その回転を発電機に伝えることで、電磁誘導の原理に基づき「電気エネルギー」が生成されます。エネルギーが運動から熱へ逆行したり、蒸気が直接化学エネルギーを持っていたりすることはありません。
福井県公立高校入試(2021)類似
仕事率の比較
Q88
定滑車のみを用いて物体を引き上げる装置と、定滑車と動滑車を組み合わせて同じ物体を引き上げる装置の2種類を用意しました。どちらの装置においても、手が糸を引く速さが一定で、かつ同じになるように操作したとき、動滑車を組み合わせた装置で手がする仕事率は、定滑車のみを用いた装置の仕事率の何倍になりますか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
0.25倍
0.5倍
1倍
2倍
💡 答えを確認
✅ 正解
0.5倍
仕事率は単位時間あたりに行う仕事の量であり、「力の大きさ × 力の方向に動く速さ」という式で表すことができます。仕事の原理により、動滑車を1つ用いると物体を持ち上げるのに必要な力は2分の1になります。問題文では「手が糸を引く速さ」が同じであると指定されているため、力が2分の1で速さが同じであれば、その積である仕事率は定滑車のみの場合に比べて0.5倍(2分の1)となります。仕事の大きさが同じでも、かかる時間が異なる点に注意が必要です。
山口県公立高校入試(2017)類似
仕事の大きさ
Q89
ある装置を用いて、物体に10.0ニュートンの力を加え続け、力の向きに15.0センチメートル動かしました。このとき、この装置が物体に対して行った仕事の大きさは何ジュールですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
1.5 ジュール
15.0 ジュール
1500 ジュール
150 ジュール
💡 答えを確認
✅ 正解
1.5 ジュール
仕事の大きさを求める公式は「力の大きさ(ニュートン)× 力の向きに動かした距離(メートル)」です。距離の単位をセンチメートルからメートルに換算する必要があるため、15.0センチメートルは0.15メートルとなります。したがって、10.0ニュートン × 0.15メートル を計算すると、仕事の大きさは1.5ジュールとなります。
秋田県公立高校入試(2019)類似
仕事の大きさの計算
Q90
物理学における「仕事」の定義と、その単位の組み合わせとして正しいものはどれか。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
物体に加えた力の大きさと、力の向きに動かした距離の和で求められ、単位はワット(W)を用いる。
物体に加えた力の大きさと、力の向きに動かした距離の積で求められ、単位はジュール(J)を用いる。
物体を動かすのにかかった時間と、動かした距離の積で求められ、単位はジュール(J)を用いる。
物体に加えた力の大きさを、力の向きに動かした距離で割って求められ、単位はニュートン(N)を用いる。
💡 答えを確認
✅ 正解
物体に加えた力の大きさと、力の向きに動かした距離の積で求められ、単位はジュール(J)を用いる。
理科における仕事は、物体にはたらく力と、その力の向きに動かした距離の掛け算によって定義される物理量である。その大きさを表す単位にはジュール(J)が用いられる。力の大きさが1Nで、その向きに物体を1m動かしたときの仕事が1Jに相当する。
北海道公立高校入試(2024)類似
位置エネルギーの大きさと質量・高さの関係
Q91
質量が10g、30g、45gのいずれかの小球を、2cmから8cmまでの2cm刻みの高さから放して、水平面上にある木片に衝突させる実験を行った。質量10gの小球を高さ2cmから放したとき、木片が3cm移動したとすると、質量30gの小球を高さ4cmから放した場合、木片の移動距離は何cmになると考えられるか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
6cm
9cm
18cm
12cm
💡 答えを確認
✅ 正解
18cm
木片の移動距離は、衝突した小球が持っていたエネルギーの大きさに比例します。位置エネルギーは(質量 × 高さ)に比例するため、質量が10gから30gへと3倍になり、高さが2cmから4cmへと2倍になった場合、位置エネルギーの大きさは 3 × 2 = 6倍になります。したがって、木片の移動距離も最初の3cmの6倍である18cmとなります。
京都府公立高校入試(2016)類似
エネルギーの変換
Q92
検流計に接続されたコイルの中を磁石が通過して電流が発生するとき、エネルギーの保存と変換の観点から説明として最も適切なものはどれですか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
磁石の運動エネルギーが電磁誘導によって電気エネルギーに変換されている。
磁石の運動エネルギーが熱エネルギーのみに変換され、電流は発生しない。
磁石の持つ化学エネルギーが直接電気エネルギーに変換されている。
電気エネルギーが発生しても、磁石の運動エネルギーには影響を及ぼさない。
💡 答えを確認
✅ 正解
磁石の運動エネルギーが電磁誘導によって電気エネルギーに変換されている。
電磁誘導は、物体が持つ運動のエネルギーを利用して電気エネルギーを取り出す現象である。エネルギー保存の法則により、発生した電気エネルギーの分だけ、もとの磁石の運動エネルギーなどが消費されることになる。このため、外部から力を加えない限り、発電を伴う運動では物体の速度は低下する。
東京都公立高校入試(2015)類似
動滑車を用いた系の速さの関係
Q93
動滑車におもりを吊るし、もう一方の糸の端を力学台車に結びつけて水平に引く実験を行いました。0.1秒間隔で発光するストロボスコープを用いて記録したところ、ある区間においておもりは4.9cm上昇していました。このとき、同じ0.1秒間における力学台車の平均の速さは何cm/sですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 33%(3回)
🔥 類題2問
9.8 cm/s
4.9 cm/s
98 cm/s
49 cm/s
💡 答えを確認
✅ 正解
98 cm/s
動滑車を用いた装置では、おもりをある距離だけ引き上げるために、その2倍の長さの糸を引く必要があります。この実験において、0.1秒間におもりが4.9cm移動したとき、糸につながれた力学台車はその2倍にあたる9.8cm移動しています。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、9.8cm ÷ 0.1秒 = 98cm/sとなります。移動距離が2倍になるため、速さも2倍になるという関係が成り立ちます。
兵庫県公立高校入試(2014)類似
力学的エネルギーの保存
Q94
摩擦や空気の抵抗が無視できる場合、運動している物体が持つ位置エネルギーと運動エネルギーの和は、どの地点においても常に一定に保たれます。この位置エネルギーと運動エネルギーを合わせたものの名称として、最も適切なものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題3問
化学エネルギー
熱エネルギー
力学的エネルギー
電気エネルギー
💡 答えを確認
✅ 正解
力学的エネルギー
物体が高い位置にあることで蓄えられる位置エネルギーと、運動していることで持つ運動エネルギーの合計は力学的エネルギーと呼ばれます。外部から摩擦などの影響を受けない場合、これらは互いに移り変わりますが、その総和は変化しません。
宮崎県公立高校入試(2024)類似
エネルギーの変換効率
Q95
モーターで物体を引き上げる際、供給された電気エネルギーのすべてが物体の位置エネルギーの増加に使われるわけではない。この現象について、仕事率や変換効率の観点から述べた説明として最も適切なものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題3問
位置エネルギーの増加量が消費した電気エネルギーよりも大きくなることは、エネルギー保存の法則により常に起こりうる。
動滑車を使うと引き上げる距離が2倍になるため、仕事の原理によって必要な電気エネルギーが必ず2倍になる。
仕事率とは、供給された電気エネルギーのうち仕事に使われた割合のことであり、常に一定の値をとる。
モーターの回転部分の摩擦や抵抗によってエネルギーの一部が熱や音に変換されるため、変換効率は100%未満になる。
💡 答えを確認
✅ 正解
モーターの回転部分の摩擦や抵抗によってエネルギーの一部が熱や音に変換されるため、変換効率は100%未満になる。
電気エネルギーを位置エネルギーに変える際、装置の摩擦抵抗や回路の電気抵抗により、エネルギーの一部が目的外の熱や音のエネルギーに変換されます。そのため、目的の仕事に使われた割合である変換効率は必ず100%より小さくなります。仕事率は「単位時間あたりに行う仕事量」を指す用語であり、効率そのものを指すものではありません。
鹿児島県公立高校入試(2021)類似
仕事
Q96
水平な床に三角台を置いて支点とし、棒を用いて300Nの物体を持ち上げます。支点から左端に物体をつるし、棒の右端を40cm押し下げて、左端の物体を20cm持ち上げました。道具の重さや摩擦を無視できるとき、棒の右端を押し下げるのに必要な力の大きさは何Nですか。
仕事とエネルギー
★★★ 標準
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
150N
75N
600N
300N
💡 答えを確認
✅ 正解
150N
道具を使っても仕事の合計量は変わらないという「仕事の原理」を利用します。物体を持ち上げるのに必要な仕事は 300N × 0.2m = 60J です。右端を押し下げる力をFとすると、F(N) × 0.4m = 60J という関係が成り立つ必要があります。これを解くと F = 60 ÷ 0.4 = 150N となります。動かす距離が2倍(20cmから40cm)になったため、加える力は半分(300Nから150N)で済むことになります。
佐賀県公立高校入試(2023)類似
力学的エネルギーの保存と到達高度
Q97
振り子の支点の真下にあたる場所に釘を固定し、おもりをある高さまで持ち上げて静かに放す実験を行います。おもりが最下点を通過する際、ひもが釘に当たって支点の位置が変化し、おもりは釘を支点として振れました。このとき、おもりが到達する最高点の高さについて正しく述べたものはどれですか。ただし、摩擦や空気の抵抗は無視できるものとします。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題2問
釘の位置が低いほど、おもりの勢いが増すため、最初に放したときよりも高い位置まで到達する
ひもが釘に当たるとエネルギーが減少するため、最初に放したときより低い高さまでしか到達しない
釘の位置に関わらず、最初に放したときと同じ高さまで到達する
釘の位置が高いほど、おもりの回転半径が小さくなり、最初に放したときよりも高い位置まで到達する
💡 答えを確認
✅ 正解
釘の位置に関わらず、最初に放したときと同じ高さまで到達する
力学的エネルギーの保存が成り立つ環境では、おもりが持つ位置エネルギーと運動エネルギーの総和は常に一定です。ひもが釘に当たって支点の位置が変わっても、おもりが持つエネルギーが失われたり増えたりすることはありません。したがって、おもりが反対側で静止する瞬間(運動エネルギーが0になる瞬間)の位置エネルギーは、最初に放したときの位置エネルギーと等しくなるため、同じ高さまで到達することになります。
山口県公立高校入試(2017)類似
位置エネルギー
Q98
位置エネルギーの大きさと、物体の「質量」および「高さ」との関係について述べた文として、最も適切なものはどれか。
仕事とエネルギー
★★ 基本
原理・計算
正答率 —
🔥 類題3問
物体の質量が小さく、位置が高いほど、位置エネルギーは大きくなる
物体の質量が大きく、位置が低いほど、位置エネルギーは大きくなる
位置エネルギーの大きさは高さのみに関係し、物体の質量には関係しない
物体の質量が大きく、位置が高いほど、位置エネルギーは大きくなる
💡 答えを確認
✅ 正解
物体の質量が大きく、位置が高いほど、位置エネルギーは大きくなる
物体を持ち上げる際に必要な仕事は「力(物体の重さ)× 移動距離(高さ)」で求められる。物体の質量が大きいほど重力が大きく働くため、持ち上げるのに必要な力も大きくなる。また、より高い位置まで運ぶほど移動距離が長くなる。したがって、質量と高さの両方が位置エネルギーの大きさを決める要因となり、それぞれに比例してエネルギーが大きくなる。
兵庫県公立高校入試(2017)類似
力学的エネルギー保存と対照実験
Q99
「斜面の高さ」が小球の速さにどのような影響を与えるかを確かめるために、条件を1つだけ変えて他を一定に揃える対照実験を行う必要があります。高さが10cmの場合と、高さが20cmの場合の速さを比較して正しい結論を得るために、揃えるべき条件として最も適切な組み合わせを選びなさい。
仕事とエネルギー
★★ 基本
実験・観察
正答率 —
🔥 類題2問
斜面の傾き(角度)を急にし、小球を重くする。
斜面の材質を滑りやすいものに変え、小球の大きさを大きくする。
斜面の傾き(角度)と、使用する小球の質量を同じにする。
斜面の長さと、小球を離す瞬間の力の加え方を同じにする。
💡 答えを確認
✅ 正解
斜面の傾き(角度)と、使用する小球の質量を同じにする。
科学的な実験において、特定の要因(ここでは高さ)が結果に与える影響を調べるには、それ以外の変数(傾き、質量、摩擦など)をすべて同じ条件に揃える対照実験を行う必要があります。もし高さと同時に傾きや質量も変えてしまうと、速さの変化がどの要因によって引き起こされたのかを特定できなくなります。そのため、高さを変えて比較する場合は、斜面の傾きや小球の質量といった他の条件はすべて一定に保たなければなりません。
鹿児島県公立高校入試(2020)類似
仕事の大きさ
Q100
物体に力を加えて、その力の向きに物体を動かしたとき、力の大きさと動かした距離の積で表される物理量を何といいますか。その名称と、計算に用いる単位の組み合わせとして適切なものを選びなさい。
仕事とエネルギー
★ やさしい
知識
正答率 —
🔥 類題2問
圧力、単位はパスカル
仕事率、単位はワット
エネルギー、単位はニュートン
仕事、単位はジュール
💡 答えを確認
✅ 正解
仕事、単位はジュール
物体に力を加えて、その力の向きに物体を移動させたとき、その力の効果を「仕事」という言葉で表します。仕事の大きさは、力の大きさ(単位:ニュートン)と移動させた距離(単位:メートル)を掛け合わせることで求められ、その単位にはジュール(J)が用いられます。仕事率は単位時間あたりの仕事の能率、エネルギーは仕事をする能力、圧力は単位面積あたりの力の大きさを指すため、本定義とは異なります。
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