🔬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121〜140問を掲載しています（7ページ目／全61ページ）。

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第121問難易度 ★★★☆☆
「レンツの法則」の内容として正しいのはどれか？
正解：誘導電流は、それを引き起こした磁束変化を妨げる向きに流れる
解説：レンツの法則（1834年）は「コイルを貫く磁束が変化するとき、生じる誘導電流はその変化を打ち消す方向に磁場を作る向きに流れる」というものである。これはエネルギー保存則の電磁気版であり、ファラデーの電磁誘導の法則と組み合わせて使われる。
第122問難易度 ★★★☆☆
「熱力学第一法則」の内容として正しいのはどれか？
正解：系の内部エネルギーの変化は、吸収した熱量と外部にした仕事の差に等しい
解説：熱力学第一法則はエネルギー保存則の熱力学的表現で、ΔU＝Q－W（内部エネルギー変化＝吸収熱量－した仕事）と表される。熱が高温から低温へ流れるのは第二法則、熱効率100%の不可能も第二法則、エントロピー最小は第三法則の内容である。
第123問難易度 ★★★★☆
1922年に行われた「シュテルン＝ゲルラッハの実験」が実験的に示したこととして正しいのはどれか？
正解：電子のスピン角運動量の量子化
解説：シュテルン＝ゲルラッハの実験では、原子ビームを不均一な磁場に通すと特定の方向にしか偏向しない（連続的でなく離散的）ことを示し、角運動量の空間量子化（スピンの存在）の証拠を与えた。二重スリットはヤングの実験、光電効果はアインシュタイン、原子核発見はラザフォードの業績。
第124問難易度 ★★☆☆☆
「ニュートンのゆりかご（バランスボール・Newton's cradle）」が示している主な物理の原理として正しいのはどれか？
正解：弾性衝突における運動量と運動エネルギーの保存
解説：ニュートンのゆりかごでは、端の球を持ち上げて放すと同じ数の球が反対側で同じ速さで飛び出す。これは運動量保存の法則と弾性衝突における運動エネルギー保存の組み合わせで説明される。
第125問難易度 ★☆☆☆☆
「仕事（Work）」の物理学的定義として正しいのはどれか？
正解：力（N）×力の方向への変位（m）
解説：仕事W（ジュール）＝力F（ニュートン）×変位d（メートル）の、力の方向成分との積として定義される。力の大きさだけを指す「力」とは異なり、変位が伴わなければ仕事はゼロである。質量×速度は運動量（kg・m/s）を表す。
第126問難易度 ★★☆☆☆
二つの音源から発せられるわずかに異なる振動数の音が重なると音の大きさが周期的に変動する現象を何というか？
正解：うなり
解説：うなり（唸り）は、振動数がわずかに異なる二つの音波が重なることで生じる干渉現象で、1秒間のうなりの回数は二つの振動数の差に等しくなります。楽器のチューニングで音を合わせる際に活用されます。
第127問難易度 ★★☆☆☆
金属の電気抵抗が温度上昇に伴って変化する一般的な傾向として正しいのはどれか？
正解：温度が上がると抵抗が増大する
解説：金属では温度が上がると原子の熱振動が激しくなり電子の移動が妨げられるため電気抵抗が増大します（正の温度係数）。一方、半導体では温度が上がると電気抵抗が減少します（負の温度係数）。
第128問難易度 ★★★☆☆
キルヒホッフの電流則（第1法則、KCL）が述べる内容として正しいのはどれか？
正解：回路の節点に流れ込む電流の和と流れ出す電流の和は等しい
解説：キルヒホッフの電流則（KCL）は「回路の任意の節点について、流れ込む電流の合計と流れ出す電流の合計は等しい」という電荷保存則です。電圧則（KVL）は「閉回路の電圧降下の代数和はゼロ」を述べます。
第129問難易度 ★★☆☆☆
「フレミングの左手の法則」において、親指・人差し指・中指がそれぞれ示す向きとして正しいのはどれか？
正解：力（運動）・磁場・電流
解説：フレミングの左手の法則では、人差し指が磁場（N→S）の向き、中指が電流の向き、親指が力（運動）の向きを表します。電動機（モーター）など電力を運動に変換する装置に適用されます。
第130問難易度 ★★☆☆☆
光ファイバーが長距離通信に広く使われる主な物理的原理はどれか？
正解：光がガラス内で全反射を繰り返して進む
解説：光ファイバーは屈折率の高いコアと低いクラッドからなる光学繊維で、コアとクラッドの境界で全反射が起き光が損失なく伝播します。電気ケーブルより大容量・低損失・電磁波干渉を受けないという特徴があります。
第131問難易度 ★★★☆☆
地表での重力加速度が「極地方では赤道付近より若干大きくなる」主な理由として正しいのはどれか？
正解：地球が赤道方向に膨らんだ回転楕円体のため極では地球中心に近く重力が強いうえ遠心力も小さいから
解説：地球は完全な球ではなく赤道方向に膨らんだ回転楕円体であるため、極地では地球中心との距離が赤道より短くなり万有引力が強くなる。さらに地球の自転による遠心力は赤道で最大・極地でほぼゼロなので、極地方では見かけの重力加速度が若干大きくなる。
第132問難易度 ★★☆☆☆
「ジュール熱（ジュール加熱）」として知られる、電流が導体中を流れる際の発熱について正しいのはどれか？
正解：発熱量は電流の二乗・抵抗・時間に比例する
解説：ジュール熱の公式はQ = I²Rt（Q：熱量、I：電流、R：抵抗、t：時間）で表される。電流の二乗に比例するため電流が2倍になると発熱量は4倍になる。電気ヒーターや電球フィラメントはこの原理を利用している。
第133問難易度 ★★★☆☆
固体の結晶を「イオン結晶・共有結晶（原子結晶）・金属結晶・分子結晶」の4種類に分類したとき、一般に最も融点が高い結晶の種類はどれか？
正解：共有結晶（原子結晶）（例：ダイヤモンド・石英）
解説：共有結晶（原子結晶）は原子が共有結合で三次元的に強く結びついており、結合を切るために非常に大きなエネルギーが必要なため融点が極めて高い。例としてダイヤモンドの融点は約3550℃（高圧下）、石英SiO₂は約1610℃。分子結晶は分子間力が弱く最も融点が低い。
第134問難易度 ★★☆☆☆
陽子と電子の質量比として正しいのはどれか？
正解：陽子は電子の約1836倍重い
解説：陽子の質量は約1.673×10⁻²⁷ kg、電子の質量は約9.109×10⁻³¹ kgで、その比は約1836対1である。原子の質量のほとんどは陽子・中性子からなる原子核に集中しており、電子の質量は無視できるほど小さい。
第135問難易度 ★★★☆☆
地球低軌道を周回するのに必要な最低速度「第一宇宙速度」はおよそ何km/sか？
正解：約7.9 km/s
解説：第一宇宙速度は地表付近での円軌道速度であり、重力加速度と地球半径から計算するとおよそ7.9 km/sとなる。第二宇宙速度（脱出速度）は約11.2 km/sで地球の重力圏を脱出できる速度、第三宇宙速度（約16.7 km/s）は太陽の重力圏を脱出できる速度である。
第136問難易度 ★★☆☆☆
弦楽器で弦の長さを2倍にしたとき、その弦が発する音の振動数（周波数）はどうなるか？
正解：半分になる
解説：弦の振動数は弦の長さに反比例します（メルセンヌの法則）。弦の長さを2倍にすると振動数は半分になり、音は1オクターブ低くなります。ギターのフレットは弦の長さを変えて音程を変える仕組みで、この原理が応用されています。
第137問難易度 ★★☆☆☆
水・油などの一般的な液体において、温度が上昇すると粘性（粘度）はどのように変化するか？
正解：粘性が低下する
解説：一般的な液体では温度が上がると分子の熱運動が活発になり分子間の相互作用（引力）が弱まるため、粘性（粘度）が低下します。例えば食用油を温めると流れやすくなる現象がこの典型です。なお気体は逆に温度上昇で粘性が増します。
第138問難易度 ★★☆☆☆
白色光がプリズムを通過して色に分散するとき、最も屈折率が大きく最も大きく曲がる色はどれか？
正解：紫色（バイオレット）
解説：可視光の分散では、波長が短いほど屈折率が大きくなります（正常分散）。紫色（バイオレット）は可視光の中で最も波長が短いため最も大きく屈折し、最も波長が長い赤色は屈折が最も小さくなります。これが虹の外側が赤、内側が紫になる理由です。
第139問難易度 ★★★☆☆
荷電粒子が磁場中で描く円運動（サイクロトロン運動）の周期が粒子の速度によらず一定であることを利用した粒子加速器はどれか？
正解：サイクロトロン
解説：サイクロトロンは均一磁場中での荷電粒子の円運動周期が（非相対論的範囲で）速度によらず一定であることを利用した粒子加速器です。医療の陽子線・重粒子線治療や放射性同位体（RI）の製造などに使用されています。
第140問難易度 ★★★☆☆
ニュートン流体と非ニュートン流体を区別する主な基準として正しいのはどれか？
正解：ニュートン流体は加えるせん断応力にかかわらず粘性が一定の流体を指す
解説：ニュートン流体は加えるせん断応力の大きさにかかわらず粘性が一定（温度一定の条件下）の流体で、水や空気が代表例です。非ニュートン流体はせん断によって粘性が変化し、片栗粉水（ダイラタント）やケチャップ（チクソトロピック）などが例として挙げられます。

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「レンツの法則」の内容として正しいのはどれか？

「熱力学第一法則」の内容として正しいのはどれか？

1922年に行われた「シュテルン＝ゲルラッハの実験」が実験的に示したこととして正しいのはどれか？

「ニュートンのゆりかご（バランスボール・Newton's cradle）」が示している主な物理の原理として正しいのはどれか？

「仕事（Work）」の物理学的定義として正しいのはどれか？

二つの音源から発せられるわずかに異なる振動数の音が重なると音の大きさが周期的に変動する現象を何というか？

金属の電気抵抗が温度上昇に伴って変化する一般的な傾向として正しいのはどれか？

キルヒホッフの電流則（第1法則、KCL）が述べる内容として正しいのはどれか？

「フレミングの左手の法則」において、親指・人差し指・中指がそれぞれ示す向きとして正しいのはどれか？

光ファイバーが長距離通信に広く使われる主な物理的原理はどれか？

地表での重力加速度が「極地方では赤道付近より若干大きくなる」主な理由として正しいのはどれか？

「ジュール熱（ジュール加熱）」として知られる、電流が導体中を流れる際の発熱について正しいのはどれか？

固体の結晶を「イオン結晶・共有結晶（原子結晶）・金属結晶・分子結晶」の4種類に分類したとき、一般に最も融点が高い結晶の種類はどれか？

陽子と電子の質量比として正しいのはどれか？

地球低軌道を周回するのに必要な最低速度「第一宇宙速度」はおよそ何km/sか？

弦楽器で弦の長さを2倍にしたとき、その弦が発する音の振動数（周波数）はどうなるか？

水・油などの一般的な液体において、温度が上昇すると粘性（粘度）はどのように変化するか？

白色光がプリズムを通過して色に分散するとき、最も屈折率が大きく最も大きく曲がる色はどれか？

荷電粒子が磁場中で描く円運動（サイクロトロン運動）の周期が粒子の速度によらず一定であることを利用した粒子加速器はどれか？

ニュートン流体と非ニュートン流体を区別する主な基準として正しいのはどれか？