GWCB001 問題2
問題文
ジュールの知識
問題
Aさんは「ジュール(J)」の定義について調べることにした。以下の問題を解きなさい。
ジュール(J)は、A、B、C、D を表す国際単位系(SI)の単位です。 1F の力で物体をその力の方向に 1G 動かしたときの仕事(またはそれに要するエネルギー)と定義されます。
(1) A、B、C、D に当てはまる組み合わせを以下から番号で選択せよ。
1: A=エネルギー、B=仕事、C=熱量 、D=電力
2: A=エネルギー、B=仕事、C=熱量 、D=電力量
3: A=エネルギー、B=仕事、C=電圧 、D=電力量
4: A=エネルギー、B=力 、C=熱量 、D=電力量
5: A=エネルギー、B=仕事、C=温度 、D=電力量
6: A=エネルギー、B=熱量、C=電力量、D=仕事率
(2) F に当てはまる単位を以下から番号で選択せよ。
0: W 1: J 2: N 3: kg 4: m 5: Pa 6: V 7: A 8: kcal 9: Hz
(3) G に当てはまる単位を以下から番号で選択せよ。
0: cm 1: m 2: s 3: kg 4: N 5: J 6: km 7: W 8: m2 9: h
制約
番号で選択せよ。
入力形式
小問1の回答を A1 、小問2の回答を A2 、小問3の回答を A3 としたとき、 100A1+10A2+A3 を回答すること。
解説
解答: 221
この問題は、物理や電気の基礎となる国際単位系(SI)の単位「ジュール(J)」の性質と定義を正しく理解しているかを問う問題です。
物理では結構使う知識なので知っておいたほうがいいと思って(ネタがなかったため)作りました。
(1) A〜D ジュールが表す4つの物理量
ジュール(J)は、物理学において非常に汎用性の高い単位であり、以下の4つの物理量を表す際にすべて共通して使われます。
- エネルギー:仕事をする能力のこと。
- 仕事:物体に力を加えて動かしたときに生じるエネルギーの移動量。
- 熱量:熱として移動するエネルギーの量。
- 電力量:電気器具が一定時間(秒単位)に消費した電気エネルギーの総量。
したがって、正しい組み合わせは「2」となります。
(2) F:力の単位
仕事(J)の計算式は 「仕事=力 × 移動距離」 です。
定義文にある「 1 F 」には、SI単位系における 力の単位 が入ります。
-
SI単位系での力の単位は ニュートン (N) です。
-
選択肢「2」が N に対応しています。
したがって、正解は「2」です。
(3) G:距離の単位
仕事の定義における「力の方向に 1G 動かしたとき」の G には、SI基本単位系における長さ(距離)の単位が入ります。
-
物理の公式やSI単位系の計算では、距離の標準単位として、 cm や km ではなく、 メートル(m)を使用します。
-
選択肢「1」が m に対応しています。
したがって、正解は「1」です。
まとめ
各小問で選んだ番号は以下のとおりです。
-
小問(1)の解答 (A1):2
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小問(2)の解答 (A2):2
-
小問(3)の解答 (A3):1
回答形式に合わせて計算します。
100A1+10A2+A3=100(2)+10(2)+1=221