物理3年(一問一答式)

物理3年(力学的エネルギー)  
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  [位置エネルギーと運動エネルギー]
   次の実験について,各問いに答えよ。
  
【実験】
 小球の高さをいろいろに変えて木片に当て,木片の動く距離をはかる。
 質量のちがう小球を木片に当て,木片の動く距離をはかる。
 1 物体が木片に当たって木片を動かす能力があるとき,この物体は何をもっているというか。
 2 ころがす小球の位置と木片の移動距離は,どんな関係があるか。  
 3 ころがす小球の質量と木片の移動距離は,どんな関係があるか。  
 4 高い位置にある小球がもっている問(1)の能力を,特に何というか。  
 5 問(4)の能力は,小球の何によって決まるか。2つ答えよ。  
  [運動エネルギー]
 6 動いている物体がもっているエネルギーを何というか。  
 7 時速40kmで走っている1000kgの自動車Aと,時速80kmで走っている1000kgの自動車Bではどちらが問(6)のエネルギーが大きいか。  
 8 時速60kmで走っている1000kgの自動車Aと,時速60kmで走っている2000kgの自動車Bではどちらが問(6)のエネルギーが大きいか。  
 9 問(6)のエネルギーは物体の何と何によって決まるか。  
   [運動エネルギー]
  図のように,走っている台車を木片に衝突させて,木片が移動した距離から台車のもっている運動エネルギーの大きさを調べた。
   
 10 台車が木片に衝突した瞬間から,木片が移動して台車が止まるまでの間に,台車のもっている運動エネルギーは増加するか,それとも減少するか。  
 11 台車の速さを速くすると,台車のもつ運動エネルギーは(大きく/小さく)なり,木片の移動距離は(長く/短く)なる。  
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 13 台車におもりをのせて同じ速さで木片に衝突させると,台車のもつ運動エネルギーは,(大きく/小さく)なり,木片の移動距離は(長く/短く)なる。  
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  [力学的エネルギーの保存]
  次の図でAの位置にあった振り子をはなすと,A→B→C→D→Eのように移動した。
各問いに答えよ。ただし,摩擦や空気の抵抗はないものとする。
    
 15 位置エネルギーが最大である点は,A~E点のどれとどれか。  
 16 運動エネルギーが最大である点は,A~E点のうちのどれか。  
 17 B点と位置エネルギーの大きさが等しいのはA,C,D,E点のどれか。  
 18 おもりがA点からC点に移動するとき,

位置エネルギー,運動エネルギーはそれぞれどのように変化するか。
 
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 20 位置エネルギーと運動エネルギーのを何というか。  
 21 A~Eの各点で問(20)はどのようになっているか。  
  [力学的エネルギーの保存]
  おもりをA点まで引き上げ静かに手をはなした。摩擦や空気抵抗はないものとする。
   
 22 おもりがA点からB点まで動くときおもりの速さはどうなるか。  
 23 問(22)のとき,おもりのもつ位置エネルギーと運動エネルギーは,それぞれどう変化するか。  
 24 O点に細い棒を置き,おもりがB点に達したとき,糸がさえぎられるようにした。
おもりはB点を通過した後,C~Fのどの点まで達するか。
 
  [力学的エネルギーの保存]
  図は,ジェットコースターの一部を示したものであり,A点からE点まで進む様子を示している。
摩擦や空気の抵抗はないものとする。また,A点とE点の高さは等しいものとする。
   
 25 位置エネルギーが最大であるのはA~Eのどこか。すべてあげよ。  
 26 ジェットコースターがもっとも速いのはA~Eのどこか。  
 27 運動エネルギーが最大になるのはA~Eのどの点か。  
 28 車はC点を通過したあと,どこまで上がれるか。  
 29 文中の(  )に適する語句を答えよ。

Aの位置にあるジェットコースターは高さに関係する大きな(  )エネルギーをもっているが,A→B→Cと下っていくにつれ, ()エネルギーは(  )くなる。

これに対し,速さはだんだん(  )くなるので速さに関係する(  )エネルギーはだんだん(  )くなる。

このとき,(  )の法則から,()エネルギーの減少分は,()エネルギーの増加分に等しくなる。

これに対し,車がC→D→Eと移動するにつれて,(  )エネルギーが減少し,(  )エネルギーが増加する。
 
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  [力学的エネルギーの保存]
   カーテンレールを使って,図のようなジェットコースターの模型をつくり,運動のようすを調べた。
A点から球を転がしたとき,次の2つの場合について,各問いに答えよ。
 
 37 摩擦や空気抵抗がない場合,

球はF点まで到達できるか。

位置エネルギーが最大になるのはどの点か。

運動エネルギーが最大になるのはどの点か。

B,D,Eのうち,位置エネルギーが減少し運動エネルギーが増大しつつあるのはどの点か。

B,D,Eのうち,運動エネルギーが減少し位置エネルギーが増大しつつあるのはどの点か。

運動エネルギーと位置エネルギーをあわせたものを何というか。

⑥のエネルギーは,A→B→C→・・・と動いていくにつれて,増加するか,減少するか,変化しないか。

B点とD点の運動エネルギーはどちらが大きいか。または,同じか。
 
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摩擦や空気抵抗がある場合。

球はF点まで到達できるか。

①はなぜか。簡潔に説明せよ。

B点とD点の運動エネルギーはどちらが大きいか。または,同じか。
 
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  [力学的エネルギーの保存]
   次の図のような,なめらかな斜面上で,質量0.3kgの小球をA点からころがす。
小球は,B,C点をへてD点に達し,いったん止まった後,再び逆向きに動きだした。
この図を見て,各問いに答えよ。
ただし,小球の位置エネルギーを,基準面上のB点で0J,A点で1.5Jとする。また,摩擦熱や空気の抵抗は考えないものとする。
    
 48 A点の基準面からの高さは何mか。  
 49 B点を通過するときの運動エネルギーはいくらか。  
 50 C点を通過するときの位置エネルギーはいくらか。

また,運動エネルギーはいくらか。
 
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  [エネルギーの移り変わり]
  次の図のように,エネルギーはいろいろなものに移り変わる。
ア~キにあてはまるエネルギーの移り変わりを図の番号で答えよ。
  
 52 手回し発電機  
 53 電気ストーブ  
 54 けい光灯・電灯  
 55 ラジオ  
 56 火おこし器  
 57 太陽電池  
 58 掃除機のモーター  
  [エネルギーの移り変わり]
   次の図は,太陽からの光のエネルギーの移り変わりを説明しようとするものである。
  
 59 海面から水蒸気が発生するのは,光エネルギーが何というエネルギーに変わったからか。  
 60 雲からの降水がダムにたまったとき,その水は何というエネルギーをもつか。  
 61 ダムから水路を流れる水がもつエネルギーは,問(60)のエネルギーが何に変わったのか。  
 62 問(61)のエネルギーは,発電機によって何のエネルギーに変わるか。