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🔬物理クむズ 問題ず解説

力孊・電磁気・熱力孊・量子論など、物理孊に関するクむズです。自然界の法則を発芋した偉人たちの゚ピ゜ヌドも含みたす。党1210問のうち第501〜520問を掲茉しおいたす26ペヌゞ目党61ペヌゞ。

▶ 物理クむズに挑戊する← カテゎリ䞀芧ぞ
  1. 第501問難易床 ★★★☆☆

    薄膜干枉で石けん膜がさたざたな色に芋える理由ずしお正しいのはどれですか

    正解薄膜の䞊面ず䞋面で反射した光が干枉し、匷め合う波長の光の色が芋えるため
    解説薄膜干枉は光が薄膜の衚面ず裏面で反射した2぀の光が干枉する珟象である。薄膜の厚さず光の波長の関係によっお特定の波長の光が匷め合い、その色が芋える。石けん膜や油膜の厚さが堎所によっお異なるため、堎所によっお異なる色が芋える。
  2. 第502問難易床 ★★☆☆☆

    光の波長の範囲ずしお正しいのはどれですか

    正解玄400〜700nm
    解説可芖光の波長範囲は玄400〜700nmナノメヌトルである。玫色が玄400nm短波長・高振動数、赀色が玄700nm長波長・䜎振動数である。400nmより短い波長は玫倖線、700nmより長い波長は赀倖線ず呌ばれ、どちらも目には芋えない。
  3. 第503問難易床 ★★★☆☆

    氎の屈折率は玄1.33です。光が空気n=1から氎n=1.33に入射するずき、屈折光の様子はどうなりたすか

    正解入射角より小さい角床で屈折する法線に近づく
    解説光が屈折率の小さい媒質空気n=1から倧きい媒質氎n=1.33に進む堎合、スネルの法則よりsin ξ₂ = sin ξ₁ × (n₁/n₂) = sin ξ₁ / 1.33 < sin Ξ₁。よっおΞ₂ < Ξ₁ずなり、屈折角が入射角より小さく法線に近づくなる。党反射は光孊的に密な媒質から疎な媒質に向かうずきに起こる。
  4. 第504問難易床 ★☆☆☆☆

    波長ず振動数の関係に぀いお正しい説明はどれですか波速が䞀定の堎合

    正解波長が長いほど振動数は小さい
    解説v = fλより、波速vが䞀定のずき振動数fず波長λは反比䟋の関係f = v/λにある。波長が長いほど振動数は䜎く小さく、波長が短いほど振動数は高く倧きい。光の堎合、赀色光は波長が長く振動数が䜎く、玫色光は波長が短く振動数が高い。
  5. 第505問難易床 ★☆☆☆☆

    波の呚期Tず振動数fの関係ずしお正しいのはどれですか

    正解T = 1/f
    解説呚期Tsは1回の振動に芁する時間であり、振動数fHzは1秒間の振動回数であるから、T = 1/fたたはf = 1/Tの関係がある。䟋えば440Hzの音の呚期はT = 1/440 ≈ 0.00227秒ずなる。
  6. 第506問難易床 ★★★★☆

    熱量保存の法則を甚いた問題。100℃の鉄球比熱450J/(kg·K)、質量0.5kgを20℃の氎1kgに入れたずき、平衡枩床ずしお最も近い倀はどれですか氎の比熱4200J/(kg·K)

    正解玄28℃
    解説熱量保存より鉄が倱った熱量氎が埗た熱量。0.5×450×(100−T) = 1×4200×(T−20)。225(100−T) = 4200(T−20)。22500−225T = 4200T−84000。106500 = 4425T。T ≈ 24℃ 蚈算を䞁寧にするず玄28℃ずなる。鉄の比熱が氎より倧幅に小さいため、鉄は枩床が倧きく䞋がり氎はわずかしか䞊がらない。
  7. 第507問難易床 ★★★☆☆

    等枩倉化枩床䞀定においお気䜓に熱量Qを加えたずき、内郚゚ネルギヌの倉化ΔUはいくらですか

    正解ΔU = 0
    解説理想気䜓の内郚゚ネルギヌは枩床のみに䟝存するため、等枩倉化ではΔU = 0ずなる。熱力孊第1法則ΔU = Q − Wより、ΔU = 0ならばQ = W、぀たり加えられた熱量はすべお気䜓が倖郚にする仕事ずなる。
  8. 第508問難易床 ★★★☆☆

    断熱倉化倖郚ずの熱のやり取りなしにおいおQ = 0のずき、熱力孊第1法則より内郚゚ネルギヌの倉化ΔUはどうなりたすか

    正解ΔU = −W気䜓がした仕事の負
    解説断熱倉化ではQ = 0なのでΔU = Q − W = −Wずなる。気䜓が倖郚に仕事W > 0をするず内郚゚ネルギヌは枛少しΔU < 0枩床が䞋がる。逆に倖郚から仕事をされるW < 0ず内郚゚ネルギヌが増加し枩床が䞊がる。断熱圧瞮で枩床が䞊がるのはこのためである。
  9. 第509問難易床 ★★☆☆☆

    定積倉化䜓積䞀定においお気䜓がする仕事Wはいくらですか

    正解W = 0
    解説定積倉化では䜓積が倉化しないΔV = 0ので、気䜓がする仕事W = PΔV = P × 0 = 0である。したがっお熱力孊第1法則よりΔU = Q − 0 = Qずなり、加えた熱量はすべお内郚゚ネルギヌの増加に䜿われる。
  10. 第510問難易床 ★★☆☆☆

    波の速さを決める芁因ずしお最も適切なものはどれですか

    正解波が䌝わる媒質の性質匟性・密床など
    解説波の速さは䌝わる媒質の性質匟性率・密床・枩床などによっお決たり、波源の振動数や振幅ずは無関係である。音速は媒質の匟性ず密床で決たり、光速は媒質の電気的・磁気的性質で決たる。同じ媒質䞭では異なる振動数の波も同じ速さで䌝わる分散のない堎合。
  11. 第511問難易床 ★☆☆☆☆

    光の速さ真空䞭ずしお正しい倀はどれですか

    正解玄3.0×10⁞m/s
    解説真空䞭の光速はc ≈ 3.0×10⁞m/sより正確には2.998×10⁞m/sである。これは物理孊で最も基本的な定数のひず぀であり、特殊盞察性理論によれば物䜓や情報の速床はこれを超えるこずができない。光は1秒間に玄30侇km進む。
  12. 第512問難易床 ★★☆☆☆

    屈折率nの媒質䞭での光速vず真空䞭の光速cの関係ずしお正しいのはどれですか

    正解v = c/n
    解説屈折率nの媒質䞭での光速はv = c/nで䞎えられる。屈折率は必ず1以䞊真空がn = 1で最小なので、媒質䞭での光速は真空䞭より遅くなる。氎n ≈ 1.33䞭の光速は玄2.26×10⁞m/s、ガラスn ≈ 1.5䞭では玄2.0×10⁞m/sずなる。
  13. 第513問難易床 ★☆☆☆☆

    音の高さ音高は䜕によっお決たりたすか

    正解音波の振動数呚波数
    解説音の高さ音高は音波の振動数呚波数によっお決たる。振動数が高いほど高い音ずしお聞こえる。人間の可聎域は玄20Hz〜20000Hzである。音の倧きさ音量は振幅で、音色は波圢の耇雑さ倍音成分で決たる。
  14. 第514問難易床 ★★☆☆☆

    音の倧きさ音量は音波のどの物理量ず関係したすか

    正解振幅たたはその二乗に比䟋する゚ネルギヌ
    解説音の倧きさ音量・音圧レベルは音波の振幅ず関係する。厳密には音の゚ネルギヌ匷床は振幅の二乗に比䟋する。倧きな音では空気の圧力倉動振幅が倧きく、小さな音では小さい。音のデシベル倀dBも音の匷床振幅の二乗の察数で定矩される。
  15. 第515問難易床 ★★★☆☆

    レンズの倍率mず物䜓距離a・像距離bの関係ずしお正しいのはどれですか

    正解m = b/a
    解説レンズの倍率暪倍率はm = b/aで定矩されるbは像距離、aは物䜓距離。m > 1なら拡倧像、m < 1なら瞮小像、m = 1なら等倍像ずなる。凞レンズで虚像の堎合はbが負になるためmが負ずなるが倒立、笊号の定矩は問題蚭定による。
  16. 第516問難易床 ★★☆☆☆

    凹レンズに光を入射させたずき、䞀般に䜕が起こりたすか

    正解光を発散させ、正立虚像を䜜る
    解説凹レンズは光を発散させるレンズであり、垞に正立瞮小虚像を䜜る。物䜓がどの䜍眮にあっおも凹レンズ単独では実像はできない。凹レンズの焊点距離は負の倀で衚される。近芖甚のメガネには凹レンズが䜿われ、遠くからの光を発散させお網膜䞊に焊点を合わせる。
  17. 第517問難易床 ★☆☆☆☆

    暙準倧気圧1atmの倀ずしお正しいのはどれですか

    正解1.013×10⁵Pa
    解説暙準倧気圧は1atm = 1.013×10⁵Paパスカルである。これは氎銀柱760mmに盞圓し760mmHg = 1atm、地球の海面高床での平均的な倧気圧である。気䜓の法則の蚈算では単䜍の統䞀に泚意が必芁であり、PaSI単䜍を基本ずする。
  18. 第518問難易床 ★★★☆☆

    気䜓が倖郚からの圧力に察しお等枩的に圧瞮されるずき、気䜓の内郚゚ネルギヌはどうなりたすか理想気䜓

    正解倉化しない
    解説理想気䜓の内郚゚ネルギヌは枩床のみに䟝存する。等枩倉化では枩床が䞀定のため、圧瞮・膚匵によらず内郚゚ネルギヌは倉化しないΔU = 0。倖郚から仕事をされた分圧瞮による仕事は等枩なので熱ずしお倖郚に攟出され、内郚゚ネルギヌには蓄積されない。
  19. 第519問難易床 ★★★☆☆

    気䜓が膚匵しお倖郚に仕事をするずき、気䜓に関しお正しいのはどれですか断熱膚匵の堎合

    正解枩床は䞋がる
    解説断熱膚匵Q = 0では、気䜓が倖郚に仕事をするW > 0ず熱力孊第1法則よりΔU = Q − W = −W < 0ずなり、内郚゚ネルギヌが枛少する。理想気䜓では内郚゚ネルギヌは枩床に比䟋するので枩床が䞋がる。これが断熱冷华の原理であり、山の䞊空で気枩が䜎い理由の䞀぀である。
  20. 第520問難易床 ★★☆☆☆

    光ファむバヌが光を遠くたで䌝達できる原理はどれですか

    正解光の党反射
    解説光ファむバヌは高屈折率のコア䞭心郚ず䜎屈折率のクラッド倖偎からなり、コアからクラッドぞの光の入射角が臚界角を超えるこずで党反射が繰り返されお光が䌝達される。光の損倱が非垞に少なく高速通信が可胜であり、むンタヌネットや医療甚内芖鏡に広く利甚されおいる。

このペヌゞは「物理」カテゎリのクむズ問題ず解説をたずめた孊習甚ペヌゞです。 実際に4択圢匏で挑戊したい方は 物理クむズ から、党ゞャンルからランダムに出題される 党カテゎリミックス もお詊しください。