🔬物理クイズ問題と解説

力学・電磁気・熱力学・量子論など、物理学に関するクイズです。自然界の法則を発見した偉人たちのエピソードも含みます。全1210問のうち第321〜340問を掲載しています（17ページ目／全61ページ）。

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第321問難易度 ★★★☆☆
インフラサウンド（超低周波音）の周波数帯域はどれですか？
正解：20Hz未満
解説：インフラサウンドは人間の可聴域（約20Hz）より低い周波数（20Hz未満）の音波です。人間は聞こえませんが遠距離を伝わります。象やクジラ（低周波音での通信）、火山噴火、核実験の監視に利用されます。
第322問難易度 ★★☆☆☆
超音波を利用した非破壊検査で何を調べることができますか？
正解：材料内部の傷・欠陥
解説：超音波非破壊検査（UT）は超音波を材料内に送り、内部の傷・割れ・気泡などの欠陥で反射した波を検出することで、外見上わからない内部欠陥を発見します。航空機・橋梁・原子炉などの検査に使われます。
第323問難易度 ★★☆☆☆
ドップラー効果を利用した技術として正しいものはどれですか？
正解：電波による車速測定（ネズミ捕りレーダー）
解説：速度測定レーダー（ドップラーレーダー）は電磁波のドップラー効果を利用します。車に反射した電波の周波数の変化から速度を計算します。天気予報の雨雲レーダーや船の速度計にも使われます。
第324問難易度 ★★★☆☆
超音波で胎児の性別や心拍を確認できる理由はどれですか？
正解：超音波は骨・軟組織・液体の境界で異なる強度で反射するから
解説：超音波エコーは異なる組織（骨・筋肉・水など）の音響インピーダンス差によって境界で反射します。反射波のパターンを画像化することで体内構造（胎児の形・心拍動）を可視化できます。
第325問難易度 ★★★☆☆
弦の振動数に関して、弦を2倍の長さにすると基本振動数はどうなりますか？
正解：1/2倍（半分）になる
解説：弦の基本振動数f=（1/2L）√(T/μ）より、長さLが2倍になるとf∝1/Lなので振動数は1/2倍（半分）になります。オクターブ下の音になります（周波数が半分=1オクターブ低い）。
第326問難易度 ★★★☆☆
音の定常波（standing wave）で「節（node）」とはどのような点ですか？
正解：振動が0（変位しない）点
解説：定常波の節（ノード）は変位が常に0の点です。腹（アンティノード）は振動が最大の点です。弦楽器の固定端・管楽器の閉端が節になり、開放端や中央部に腹ができる位置関係で共鳴音が決まります。
第327問難易度 ★★☆☆☆
光の波長の単位としてよく使われるnm（ナノメートル）は何メートルですか？
正解：10⁻⁹m
解説：1nm（ナノメートル）=10⁻⁹m（十億分の1メートル）。可視光の波長は約380〜780nm。X線は0.01〜10nm、紫外線は10〜380nmです。
第328問難易度 ★★★☆☆
鏡を用いた反射望遠鏡（反射式望遠鏡）の利点はどれですか？
正解：色収差がない
解説：屈折望遠鏡（レンズ式）では光の波長ごとに屈折率が異なるため色収差（焦点のずれ）が生じますが、反射望遠鏡（凹面鏡）は反射を利用するため色収差がありません。ハッブル宇宙望遠鏡も反射式です。
第329問難易度 ★★☆☆☆
音波と電磁波（光）の最大の違いはどれですか？
正解：媒質が必要かどうか
解説：最大の違いは媒質の要否です。音波は媒質（空気・水・固体）が必要な機械波ですが、電磁波（光）は媒質不要で真空中も伝わります。速さの違い（音速340m/s、光速3×10⁸m/s）も大きいですが、本質的差異は媒質の要否です。
第330問難易度 ★★★☆☆
レーザー光が一般的な光（白色光）と異なる特徴はどれですか？
正解：単一の波長（単色光）・位相がそろっている（コヒーレント）
解説：レーザー光は単色性（特定の波長のみ）・指向性（ほとんど広がらない）・コヒーレンス（位相がそろっている）の特性があります。バーコードリーダー・CD/DVD・医療レーザー手術・光通信などに応用されています。
第331問難易度 ★★☆☆☆
夜空の星が「またたく」（瞬く）理由はどれですか？
正解：大気中の空気の揺らぎで光の屈折が変動するから
解説：星の光が大気中の異なる密度の空気層（温度・湿度の差による屈折率の変化）を通過する際に屈折が変動し、見かけの位置や明るさが揺らぎます（シンチレーション）。大気のない宇宙から見た星はまたたきません。
第332問難易度 ★★★★☆
光子（フォトン）のエネルギーはどのように計算しますか（hはプランク定数、fは周波数）？
正解：E=hf
解説：光子のエネルギーE=hf（プランクの式）。hはプランク定数（6.626×10⁻³⁴J·s）、fは周波数です。周波数が高い（波長が短い）ほどエネルギーが大きく、ガンマ線が最高エネルギーになります。
第333問難易度 ★★★☆☆
凸レンズを使った虫眼鏡（ルーペ）で物を大きく見るとき、物体はどこに置きますか？
正解：レンズの焦点より内側
解説：ルーペとして使うには物体をレンズの焦点距離より内側（焦点より近い位置）に置きます。すると光は発散し、人の目には焦点より遠い位置に虚像として大きく見えます（正立拡大虚像）。
第334問難易度 ★★☆☆☆
水中から空気中に光が出るとき、光は法線に対してどの方向に曲がりますか？
正解：法線から遠ざかる方向
解説：光が光学的に密な媒質（水）から疎な媒質（空気）に出るとき、法線から遠ざかる方向に曲がります（屈折角＞入射角）。入射角が臨界角以上になると全反射が起きます（光が水中に戻る）。
第335問難易度 ★★☆☆☆
P波とS波が同時に震源を出発したとき、観測点に先に届くのはどちらですか？
正解：P波
解説：P波はS波より速く（P波約6〜8km/s、S波約3〜4km/s）、先に観測点に届きます。この到達時間差が初期微動（P波）と主要動（S波）の違いであり、緊急地震速報の原理に使われています。
第336問難易度 ★★☆☆☆
緊急地震速報の仕組みとして正しいのはどれですか？
正解：P波を検出してS波到達前に警告を出す
解説：緊急地震速報はP波（初期微動）を地震計で検出し、P波とS波の速度差を利用してS波（主要動）が到達するより前に警報を出します。数秒から数十秒の猶予で避難行動が取れます。
第337問難易度 ★★☆☆☆
レンズの倍率が3倍の凸レンズで像を作るとき、像の大きさは物体の何倍になりますか？
正解：3倍
解説：倍率m=像の大きさ/物体の大きさ=v/u（像距離/物体距離）。倍率3倍とは像の大きさが物体の3倍になることを意味します。実像の場合は倒立（上下左右が逆）、虚像の場合は正立します。
第338問難易度 ★★★☆☆
太陽からの光が地球に届くまでにかかる時間はおよそいくらですか（地球-太陽間距離：約1.5×10¹¹m）？
正解：約8分
解説：t=距離/速度=(1.5×10¹¹)/(3×10⁸)=500秒≈8.3分。太陽からの光は約8分かけて地球に届きます。太陽が急に消えたとしても、私たちには8分後まで気づきません。
第339問難易度 ★★★☆☆
蜃気楼（しんきろう）が起きる理由はどれですか？
正解：大気の温度差による屈折率の変化で光が曲がるから
解説：蜃気楼は地表付近の気温差（砂漠では地面近くが高温）により大気の屈折率が変化し、光が曲げられて実際には見えないはずの像が見える現象です。全反射・連続的屈折の組み合わせで起きます。
第340問難易度 ★★☆☆☆
光の三原色と色の三原色（絵の具）の違いとして正しいのはどれですか？
正解：光は加法混色（混ぜると明るくなり白になる）、色（絵の具）は減法混色（混ぜると暗くなり黒に近づく）
解説：光の三原色（R・G・B）は加法混色で重ねると白になります。色（顔料）の三原色（シアン・マゼンタ・イエロー）は減法混色で、重ねるほど光が吸収されて黒になります。印刷のCMYKはこの原理です。

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インフラサウンド（超低周波音）の周波数帯域はどれですか？

超音波を利用した非破壊検査で何を調べることができますか？

ドップラー効果を利用した技術として正しいものはどれですか？

超音波で胎児の性別や心拍を確認できる理由はどれですか？

弦の振動数に関して、弦を2倍の長さにすると基本振動数はどうなりますか？

音の定常波（standing wave）で「節（node）」とはどのような点ですか？

光の波長の単位としてよく使われるnm（ナノメートル）は何メートルですか？

鏡を用いた反射望遠鏡（反射式望遠鏡）の利点はどれですか？

音波と電磁波（光）の最大の違いはどれですか？

レーザー光が一般的な光（白色光）と異なる特徴はどれですか？

夜空の星が「またたく」（瞬く）理由はどれですか？

光子（フォトン）のエネルギーはどのように計算しますか（hはプランク定数、fは周波数）？

凸レンズを使った虫眼鏡（ルーペ）で物を大きく見るとき、物体はどこに置きますか？

水中から空気中に光が出るとき、光は法線に対してどの方向に曲がりますか？

P波とS波が同時に震源を出発したとき、観測点に先に届くのはどちらですか？

緊急地震速報の仕組みとして正しいのはどれですか？

レンズの倍率が3倍の凸レンズで像を作るとき、像の大きさは物体の何倍になりますか？

太陽からの光が地球に届くまでにかかる時間はおよそいくらですか（地球-太陽間距離：約1.5×10¹¹m）？

蜃気楼（しんきろう）が起きる理由はどれですか？

光の三原色と色の三原色（絵の具）の違いとして正しいのはどれですか？