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🔬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。1210問のうち第341360問を掲載しています(18ページ目/全61ページ)。

  1. 341難易度 ★★☆☆☆

    運動量(momentum)の定義として正しい式はどれですか?

    正解:p=mv
    解説:運動量p=mv(質量×速度)です。単位はkg·m/s。外力がなければ系の運動量の合計は保存されます(運動量保存則)。衝突・爆発・ロケット推進の解析に使います。
  2. 342難易度 ★★☆☆☆

    音と電磁波(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。
  3. 343難易度 ★★☆☆☆

    クーロンの法則において、二つの点電荷の間に働く力は電荷の積に比例し、距離の何乗に反比例しますか?

    正解:2乗
    解説:クーロンの法則では、静電気力はF=kQ₁Q₂/r²で表され、距離の2乗に反比例します。この逆二乗則はニュートンの万有引力と同じ形をしています。
  4. 344難易度 ★★★☆☆

    クーロンの法則における比例定数k(真空中)の値として最も近いものはどれですか?

    正解:9.0×10⁹ N·m²/C²
    解説:真空中のクーロン定数k₀は約9.0×10⁹ N·m²/C²です。この値は真空の誘電率ε₀と関係し、k₀=1/(4πε₀)と表せます。
  5. 345難易度 ☆☆☆☆

    同じ大きさの正電荷+Qを持つ二つの点電荷を距離rに置いたとき、それらの間に働く力の方向はどれですか?

    正解:斥力(反発し合う)
    解説:同符号の電荷の間には反発力(斥力)が働きます。異符号の電荷(正と負)の間には引力が働きます。
  6. 346難易度 ★★☆☆☆

    クーロンの法則で、二点電荷間の距離を2倍にすると、静電気力はどうなりますか?

    正解:1/4になる
    解説:クーロンの法則F=kQ₁Q₂/r²より、距離が2倍になるとr²は4倍になるため、力は1/4に減少します。
  7. 347難易度 ★★☆☆☆

    クーロンの法則において、電荷量を2倍、もう一方の電荷量も2倍にすると、静電気力はどうなりますか?

    正解:4倍
    解説:F=kQ₁Q₂/r²において、Q₁→2Q₁、Q₂→2Q₂とすると、力は2×2=4倍になります。電荷の積が4倍になるためです。
  8. 348難易度 ☆☆☆☆

    点電荷+Qの周囲の電場の方向はどれですか?

    正解:電荷から外向き
    解説:正電荷の周りの電場は電荷から外向き(放射状)に広がります。負電荷の場合は内向きになります。電場の向きは正電荷が受ける力の向きと定義されます。
  9. 349難易度 ★★☆☆☆

    電場の強さEの単位として正しいものはどれですか?

    正解:N/C(または V/m)
    解説:電場の強さの単位はN/C(ニュートン毎クーロン)またはV/m(ボルト毎メートル)で表します。1 N/C = 1 V/m の関係があります。
  10. 350難易度 ★★★☆☆

    等電位面において、電場の向きはどのような関係にありますか?

    正解:等電位面に垂直
    解説:電場は電位が高い方から低い方へ向き、等電位面に垂直です。等電位面に平行な方向には電位差がないため、電場成分はありません。
  11. 351難易度 ★★☆☆☆

    点電荷の周りの等電位面はどのような形をしていますか?

    正解:球面
    解説:孤立した点電荷の周りでは、中心から等距離の点は全て同じ電位を持つため、等電位面は球面になります。
  12. 352難易度 ★★★☆☆

    電位Vと電場Eの関係として正しいものはどれですか(一次元の場合)?

    正解:E = -dV/dx
    解説:電場は電位の空間的な変化率の負値で表されます。E = -dV/dxという関係があり、電場は電位が減少する方向を向いています。
  13. 353難易度 ★★★☆☆

    電荷Qを電位Vの点から別の電位の点に移動させたとき、電場がする仕事はどのように表されますか?

    正解:W = Q×ΔV
    解説:電場が電荷Qにする仕事はW=QΔVで表されます。ここでΔVは始点と終点の電位差です。電位の定義そのものから来る関係です。
  14. 354難易度 ★★☆☆☆

    二つの平行板コンデンサーの電気容量Cを大きくするための方法として正しいものはどれですか?

    正解:誘電体を挟む
    解説:平行板コンデンサーのC=ε₀εᵣS/dより、誘電体(比誘電率εᵣ>1)を挟むと電気容量が増加します。極板間隔dを小さく、面積Sを大きくしても増加します。
  15. 355難易度 ★★★☆☆

    平行板コンデンサーの電気容量Cの式として正しいものはどれですか(真空中・極板面積S・極板間隔d)?

    正解:C = ε₀S/d
    解説:真空中の平行板コンデンサーの電気容量はC=ε₀S/dで表されます。ε₀は真空の誘電率(約8.85×10⁻¹² F/m)、Sは極板面積、dは極板間隔です。
  16. 356難易度 ★★☆☆☆

    コンデンサーに蓄えられるエネルギーUを電気容量CとかけられたV電圧で表すと?

    正解:U = CV²/2
    解説:コンデンサーに蓄えられるエネルギーはU=CV²/2です。また、Q=CVを使うとU=Q²/(2C)=QV/2とも表せます。
  17. 357難易度 ☆☆☆☆

    コンデンサーに電荷Q[C]が蓄えられているとき、電気容量C[F]と電圧V[V]の関係は?

    正解:C = Q/V
    解説:コンデンサーの電気容量の定義式はC=Q/Vです。容量1ファラド(F)とは、1Vの電圧をかけたとき1Cの電荷が蓄えられる容量のことです。
  18. 358難易度 ★★☆☆☆

    2つのコンデンサーを並列接続したとき、合成容量はどうなりますか?

    正解:それぞれの容量の和
    解説:コンデンサーを並列接続すると合成容量C=C₁+C₂となり、容量が加算されます。これは抵抗の直列接続と対照的です。
  19. 359難易度 ★★★☆☆

    2つのコンデンサー(各C₁, C₂)を直列接続したときの合成容量の式はどれですか?

    正解:1/C = 1/C₁+1/C₂
    解説:コンデンサーを直列接続すると1/C=1/C₁+1/C₂となります。合成容量は各容量より小さくなります。
  20. 360難易度 ★★☆☆☆

    コンデンサーの極板間に誘電体を入れると、電気容量はどうなりますか?

    正解:増加する
    解説:誘電体を挿入すると比誘電率εᵣ(>1)倍だけ電気容量が増加します。C=ε₀εᵣS/dより、εᵣが1より大きければ容量が大きくなります。

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