仕事と力学的エネルギー

{
"meta": {
"grade": "中学3年",
"field": "運動とエネルギー",
"level": "中単元テスト",
"unit": "仕事と力学的エネルギー",
"description": ""
},
"questions": [
{
"type": "choice",
"label": "仕事",
"question": "物体を水平に5 Nの力で3 m動かした。仕事は何Jか。",
"choices": [
"15 J",
"8 J",
"2 J",
"0 J"
],
"hint": "力と力の向きに動いた距離を掛けます。",
"explanation": "5×3＝15より、仕事は15 Jである。",
"id": "1"
},
{
"type": "choice",
"label": "仕事0",
"question": "荷物を水平に持ったまま、同じ高さでまっすぐ歩いた。荷物を支える上向きの力がした仕事はどれか。",
"choices": [
"仕事は0 Jになる",
"仕事は距離に比例する",
"仕事は重さに等しくなる",
"仕事は速さだけで決まる"
],
"hint": "力と移動の向きを比べます。",
"explanation": "上向きの力に対して移動が水平なので、その力の仕事は0 Jである。",
"id": "2"
},
{
"type": "choice",
"label": "仕事の原理",
"question": "摩擦を無視し、動滑車で物体を持ち上げる。直接持ち上げる場合と比べて正しいものはどれか。",
"choices": [
"力は小さく、引く距離は長い",
"力は大きく、引く距離は短い",
"力も距離も小さい",
"力も距離も大きい"
],
"hint": "仕事の大きさが変わらない条件を考えます。",
"explanation": "必要な力が小さくなる代わりに、引く距離が長くなる。",
"id": "3"
},
{
"type": "choice",
"label": "仕事率",
"question": "120 Jの仕事を6秒で行った。仕事率は何Wか。",
"choices": [
"20 W",
"10 W",
"30 W",
"40 W"
],
"hint": "仕事を時間で割ります。",
"explanation": "120÷6＝20より、仕事率は20 Wである。",
"id": "4"
},
{
"type": "choice",
"label": "位置エネルギー",
"question": "同じ物体を基準面からより高い位置へ上げた。位置エネルギーはどうなるか。",
"choices": [
"大きくなる",
"小さくなる",
"変わらない",
"必ず0になる"
],
"hint": "質量を一定にして高さを比べます。",
"explanation": "位置エネルギーは高さが高いほど大きい。",
"id": "5"
},
{
"type": "choice",
"label": "運動エネルギー",
"question": "同じ速さで動く二つの物体では、どちらの運動エネルギーが大きいか。",
"choices": [
"質量が大きい物体",
"質量が小さい物体",
"高さが高い物体",
"体積が小さい物体"
],
"hint": "速さ以外の条件に注目します。",
"explanation": "同じ速さなら、質量が大きいほど運動エネルギーが大きい。",
"id": "6"
},
{
"type": "choice",
"label": "速さと運動エネ",
"question": "同じ物体の速さを2倍にすると、運動エネルギーはどうなるか。",
"choices": [
"4倍になる",
"2倍になる",
"半分になる",
"変わらない"
],
"hint": "速さとの比例関係を考えます。",
"explanation": "運動エネルギーは速さの2乗に比例するので4倍になる。",
"id": "7"
},
{
"type": "choice",
"label": "力学的保存",
"question": "摩擦を無視できる振り子が最下点を通過するとき、どのエネルギーが最大か。",
"choices": [
"運動エネルギー",
"位置エネルギー",
"熱エネルギー",
"化学エネルギー"
],
"hint": "高さと速さを比べます。",
"explanation": "最下点では高さが最小、速さが最大なので運動エネルギーが最大になる。",
"id": "8"
},
{
"type": "choice",
"label": "摩擦とエネルギー",
"question": "粗い面を滑る物体の力学的エネルギーが減少した。主な変換先はどれか。",
"choices": [
"熱エネルギー",
"位置エネルギー",
"化学エネルギー",
"核エネルギー"
],
"hint": "摩擦で面が温まることに注目します。",
"explanation": "摩擦により力学的エネルギーの一部が熱エネルギーへ変わる。",
"id": "9"
},
{
"type": "choice",
"label": "仕事とエネルギー",
"question": "物体に20 Jの仕事をして持ち上げ、損失を無視する。増加した位置エネルギーはどれか。",
"choices": [
"20 J",
"10 J",
"40 J",
"0 J"
],
"hint": "した仕事とエネルギーの増加を比べます。",
"explanation": "損失がなければ、した仕事20 Jが位置エネルギーの増加になる。",
"id": "10"
},
{
"type": "choice",
"label": "仕事率比較",
"question": "同じ仕事をする二人について正しいものをすべて選びなさい。",
"choices": [
"短時間で行う方が仕事率は大きい",
"同じ時間なら仕事率は等しい",
"ゆっくり行う方が仕事率は大きい",
"仕事率は時間と無関係である"
],
"hint": "仕事率の式で仕事を一定にします。",
"explanation": "同じ仕事なら短時間ほど仕事率が大きく、同時間なら等しい。",
"multiple": true,
"correctCount": 2,
"id": "11"
},
{
"type": "choice",
"label": "横断計算",
"question": "質量1 kgの物体を2 Nの力で4 m引き、8秒かかった。仕事率は何Wか。",
"choices": [
"1 W",
"2 W",
"4 W",
"8 W"
],
"hint": "まず仕事を求め、時間で割ります。",
"explanation": "仕事は2×4＝8 J、仕事率は8÷8＝1 Wである。",
"id": "12"
},
{
"type": "sentenceOrder",
"label": "仕事の定義",
"question": "語句を並べて文章を完成させなさい。",
"text": "仕事は、物体に加えた{blank}と、その力の向きに動いた{blank}の{blank}で求める。",
"words": [
"力",
"距離",
"積"
],
"hint": "仕事を決める二つの量を考えます。",
"explanation": "仕事は力と力の向きの移動距離の積である。",
"id": "13"
},
{
"type": "sentenceOrder",
"label": "仕事率",
"question": "語句を並べて文章を完成させなさい。",
"text": "仕事率は、行った{blank}を、かかった{blank}で{blank}求める。",
"words": [
"仕事",
"時間",
"割って"
],
"hint": "単位あたりに行った量を表す方法を考えます。",
"explanation": "仕事率は仕事を時間で割って求める。",
"id": "14"
},
{
"type": "sentenceOrder",
"label": "エネルギー変換",
"question": "語句を並べて文章を完成させなさい。",
"text": "物体が落下すると、高さが下がって{blank}エネルギーが減少し、速さが増して{blank}エネルギーが増加する。摩擦がなければ両者の和は{blank}。",
"words": [
"位置",
"運動",
"一定である"
],
"hint": "高さと速さの変化を結びつけます。",
"explanation": "落下では位置エネルギーが運動エネルギーへ変わる。",
"id": "15"
},
{
"type": "sentenceOrder",
"label": "仕事の原理",
"question": "語句を並べて文章を完成させなさい。",
"text": "道具を使って必要な力を{blank}しても、力を加える距離が{blank}なるため、摩擦を無視すれば仕事の大きさは{blank}。",
"words": [
"小さく",
"長く",
"変わらない"
],
"hint": "力と距離の積を比べます。",
"explanation": "道具を使っても、摩擦がなければ仕事の大きさは変わらない。",
"id": "16"
},
{
"type": "order",
"label": "仕事率測定",
"question": "階段を上る仕事率を求める手順を正しい順番に並べなさい。",
"items": [
"体に作用する重力の大きさを求める。",
"階段の鉛直方向の高さを測る。",
"階段を上る時間を測る。",
"仕事を時間で割って仕事率を求める。"
],
"hint": "仕事を求めてから時間で割ります。",
"explanation": "重力×高さで仕事を求め、時間で割ると仕事率になる。",
"id": "17"
},
{
"type": "order",
"label": "振り子の変換",
"question": "振り子を端から離して反対側へ進む過程を正しい順番に並べなさい。",
"items": [
"端で位置エネルギーが最大になる。",
"下降して運動エネルギーが増える。",
"最下点で運動エネルギーが最大になる。",
"上昇して位置エネルギーが増える。"
],
"hint": "高さと速さを順に追います。",
"explanation": "位置エネルギーと運動エネルギーが相互に移り変わる。",
"id": "18"
},
{
"type": "match",
"label": "仕事の有無",
"question": "力が物体にした仕事を分類しなさい。",
"groups": [
{
"name": "仕事をする",
"items": [
"上向きに持ち上げる",
"進行方向に押して動かす"
] },
{
"name": "仕事は0",
"items": [
"荷物を静止させて支える",
"上向きに支えて水平移動する"
] }
],
"hint": "力の向きの移動があるかを見ます。",
"explanation": "力の向きに移動したとき、その力は仕事をする。",
"id": "19"
},
{
"type": "match",
"label": "エネルギー",
"question": "状態を主な力学的エネルギーで分類しなさい。",
"groups": [
{
"name": "位置エネルギー",
"items": [
"高い棚の静止した本",
"振り子の端の球"
] },
{
"name": "運動エネルギー",
"items": [
"走行中の台車",
"最下点を通る振り子の球"
] }
],
"hint": "高さと速さのどちらが特徴かを考えます。",
"explanation": "高い位置では位置、動いている物体では運動エネルギーが中心になる。",
"id": "20"
}
] }