共通物理解答H15

技術士第一次試験　平成１５年度　共通科目（物理）　解答案

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高さ100ｍのところから1kgの質点を水平方向に10ｍ/ｓの速さで投げ出した。この質点の１秒後の運動エネルギーは何Ｊか。ただし、空気抵抗は無視し、重力加速度を9.8ｍ/ｓ²とせよ。

(1) 48　　　(2) 50　　　(3) 69　　　(4) 96　　　(5) 98

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推定正解：５
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軽い滑車に糸をかけ、両端にそれぞれ2ｋｇと3ｋｇのおもりをつけ、手を離すとおもりは動き始めた。このときのおもりの加速度の大きさはいくらになるか。ただし、重力加速度をｇとする。

　　(1) ｇ/5　　　(2) 2/3ｇ　　　(3) ｇ　　　(4) 3/2ｇ　　　(5) 5ｇ

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推定正解：１
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水平な床に置かれた質量0.8kg、長さ0.6ｍの一様な板の上に質量0.3kgのおもりを載せた。板の一端Ｂを床に接したまま他端Ａを垂直に持ち上げるのに必要な力が0.45kg重だったとすると、Ａ端からおもりまでの距離は何ｍか。

　　(1) 0.1　　　(2) 0.2　　　(3) 0.3　　　(4) 0.4　　　(5) 0.5

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推定正解：５
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図のように、ばね定数が共にｋの２つの軽いばねＡとＢをつなぎ、一端を天井に固定し、他端に質量ｍのおもりを取り付ける。おもりの上下振動の周期はどうなるか。

　　(1) 2π（ｍ/ｋ）^1/2

　　(2) π（ｍ/ｋ）^1/2

　　(3) 2π（ｍ/2ｋ）^1/2

　　(4) 2π（2ｍ/ｋ）^1/2

　　(5) 4π（ｍ/ｋ）^1/2

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推定正解：４
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図のように質量ｍの質点がｘｙ平面内でｘ軸から距離ａのところをｘ軸に沿って、ｘ軸の正の向きに速さｖで運動している。この質点の角運動量に関して誤った記述は次のどれか。

　　(1) Ａ点に関する角運動量の大きさは0である。

　　(2) Ｏ点に関する角運動量の大きさはｍａｖである。

　　(3) Ｏ点に関する角運動量のｚ成分は常に正である。

　　(4) 図の状態のときに、ｙ軸負の向きに力を作用させるとＯ点に関する角運動力の大きさは増加する。

　　(5) 図の状態のときに、ｚ軸正の向きに力を作用させるとＯ点に関する角運動力のｚ成分の値は変化しない。
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推定正解：２
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球状導体の表面に電荷が一様に分布しているとき、球状導体の内外の電界の大きさはどうなるか。

(1) 電界の大きさは球の内側では0でない一定値となり、外側では中心からの距離の２乗に反比例する。(2) 電界の大きさは球の内側では中心からの距離に比例し、外側では中心からの距離の２乗に反比例する。(3) 電界の大きさは球の内側でも外側でも中心からの距離の２乗に反比例する。(4) 電界の大きさは球の内側では0となり、外側では中心からの距離の２乗に反比例する。(5) 電界の大きさは球の内側では0となり、外側では中心からの距離に反比例する。
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推定正解：４
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次の右図のような回路に左図のような矩形波を入力した。出力波形はどのようになるか。ただし、矩形波を入力する以前において、コンデンサは充電されていなかったものとする。

(1) 　(2) 　(3)

(4) 　(5)

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推定正解：１
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電池に可変抵抗のみをつないで、可変抵抗を流れる電流と可変抵抗の両端の電圧を測定したところ、電流が0.20Ａのとき電圧は1.5Ｖ、0.40Ａのとき1.4Ｖとなった。この電池の内部抵抗は何Ωか。

(1) 0.020　　　(2) 0.50　　　(3) 2.0　　　(4) 3.5　　　(5) 7.5

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推定正解：２
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図のような影をほどこした領域に一様な磁界が存在する。磁界の向きは紙面に垂直で裏から表に向かう向きである。この磁界の領域を正方形のコイルＡＢＣＤが一定の速さで横切るとき、コイルに生じる電流を示すグラフはどれか。ただし、辺ＢＣ，ＡＤが磁界の領域に入る時刻をそれぞれｔ1，ｔ2、また、辺ＢＣ，ＡＤが磁界の領域を離れる時刻をそれぞれｔ3，ｔ4とし、ＡからＢの向きを電流の正の向きとする。

(1) 　(2) 　(3)

(4) 　(5)

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推定正解：４
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図のように、直交するｘ，ｙ，ｚ軸があり、ｚ軸に沿って正の向きに磁界が加えられている。ｘ軸上に導線を置き、電流をｘ軸正の向きに流すと、導線にはどのような力が働くか。

　　(1) 力はｙ軸負の向きに働く。

　　(2) 力はｙ軸正の向きに働く。

　　(3) 力はｚ軸負の向きに働く。

　　(4) 力はｚ軸正の向きに働く。

　　(5) 力はｘ軸正の向きに働く。

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推定正解：１
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電圧Ｖの電池、容量Ｃのコンデンサ、自己インダクタンスＬのコイルを図のようにつないだ回路がある。はじめスイッチＳをＡ側に入れてコンデンサを充電し、十分時間が経過した後、スイッチをＢ側に入れると、コイルには振動電流が流れる。このときコイルに流れる最大電流はどうなるか。

　　(1) （ＬＶ/Ｃ）^1/2

　　(2) （ＣＶ/Ｌ）^1/2

　　(3) （Ｃ/Ｌ）^1/2・Ｖ²

　　(4) （Ｌ/Ｃ）^1/2・Ｖ

　　(5) （Ｃ/Ｌ）^1/2・Ｖ

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推定正解：５
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ｎモルの理想気体を、温度を一定に保ったまま、堆積をＶ1からＶ2にゆっくりと変化させたとき、この気体のエントロピーはどれだけ変化するか。ただし、気体定数はＲとする。また、以下の対数は自然対数である。

(1) ｎＲ/2・log(V2/V1)

(2) ｎＲ・log(V2/V1)

(3) ｎＲ・V2/V1

(4) ｎＲ・(V2/V1)^1/2

(5) ｎＲ・(V2－V1)

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推定正解：２
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20℃のとき、自転車のタイヤの空気圧が3.0気圧であった。このタイヤが体積一定のまま40℃に温まると、空気圧は何気圧か。ただし、タイヤの空気圧は、タイヤ内の空気の圧力から大気圧を差し引いたもので、大気圧は1.0気圧で一定とする。

(1) 3.2　　　(2) 3.3　　　(3) 4.3　　　(4) 6.0　　　(5) 7.0

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推定正解：２
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質量164ｇの金属を100℃に加熱し、20℃の水300ｇが入った断熱容器に入れたところ、23℃で熱平衡に達した。水の比熱を4.2J/ｇ・Kとすると、この金属の比熱は何J/ｇ・Kか。ただし、容器の熱容量は無視できるものとする。

(1) 0.070　　　(2) 0.29　　　(3) 0.30　　　(4) 1.5　　　(5) 3.3

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推定正解：３
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温度Tの気体の内部エネルギーをU、エントロピーをSとするとき、Ｆ＝Ｕ－ＴＳで表される関数Ｆは何と呼ばれているか。

(1) ヘルムホルツの自由エネルギー

(2) マックスウェルの自由エネルギー

(3) ギブスの自由エネルギー

(4) 化学ポテンシャル

(5) エンタルピー

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推定正解：３
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直立した鏡に向かい、直立した身長ｈの人が、全身を見るのに必要な鏡の最小の長さはいくらか。

(1) h/4　　　(2) h/3　　　(3) h/2　　　(4) 2h/3　　　(5) h

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推定正解：３
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次の記述で誤っているものはどれか。

(1) 電磁波は横波である。

(2) 真空中の電磁波の速さは真空の誘電率と透磁率とで決まる。

(3) 大気中を伝わる音波の速さは気温が低いほど大きくなる。

(4) 音波は縦波である。

(5) 岩盤を伝わる弾性波は、縦波のほうが横波よりも速い。

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推定正解：３
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光が粒子性をもたないとすると説明できない現象は次のどれか。

(1) ドップラー効果

(2) 光電効果

(3) 反射

(4) 屈折

(5) 回折

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推定正解：２
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次の粒子を質量が大きいものから順に並べたとき、はじめから３番目に位置する粒子はどれか。
　・α電子　　・電子　　・中性子　　・パイ中間子　　・ニュートリノ

(1) α電子　　　(2) 電子　　　(3) 中性子　　　(4) パイ中間子　　　(5) ニュートリノ

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推定正解：４
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波長が3cmの電波の振動数はいくらか。ただし、光速を3×10⁸ｍ/ｓとする。また、１ＴHzは1×10¹²Hzである。

(1) 10Hz　　　(2) 10kHz　　　(3) 10MHz　　　(4) 10GHz　　　(5) 10THz

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推定正解：４
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(1)		(2)		(3)
(4)		(5)

(1)		(2)		(3)
(4)		(5)