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  "api_version": "v1",
  "publisher": {
    "name": "Manazoo",
    "url": "https://manazoo.com/"
  },
  "license": "All rights reserved（AI の参照・要約と出典リンクつきの引用は可。転載・再配布・販売は不可）",
  "terms_url": "https://manazoo.com/terms/",
  "disclaimer": "内容の正確さには気をつけていますが、すべてが正しいとは限りません。テストや受験の前には、教科書や先生の説明でも確かめてください。間違いを見つけたら意見箱から知らせてください。",
  "attribution": "事実データの一部は Wikidata（CC0）による。単元の構成は文部科学省「中学校学習指導要領」「高等学校学習指導要領」（政府標準利用規約2.0）。",
  "kind": "quiz",
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    "slug": "mechanical-energy",
    "title": "力学的エネルギー",
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  "canonical_url": "https://manazoo.com/high/physics-basic/mechanical-energy/quiz/",
  "questions": [
    {
      "id": "q-gravity-pe-5kg-3m",
      "type": "input",
      "prompt": "質量5.0kgの物体が基準面から3.0mの高さにある。重力による位置エネルギーは何Jか。重力加速度を9.8m/s²とする。",
      "choices": null,
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        "147J"
      ],
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        "gravitational-and-elastic-potential-energy"
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    },
    {
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      "type": "input",
      "prompt": "質量2.0kgの物体が高さ5.0mから基準面まで落下する間に、重力がする仕事は何Jか。重力加速度を9.8m/s²とする。",
      "choices": null,
      "answer": "98",
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        "98J"
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      "explanation": "保存力がする仕事はW＝−ΔU。位置エネルギーは2.0×9.8×5.0＝98J減るので、重力がする仕事は98J。",
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        "gravitational-and-elastic-potential-energy"
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    {
      "id": "q-kinetic-energy-4kg-5ms",
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      "prompt": "質量4.0kg、速さ5.0m/sで運動する物体の運動エネルギーは何Jか。",
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        "kinetic-energy-and-work"
      ],
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    {
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      "type": "input",
      "prompt": "質量2.0kg、速さ5.0m/sで運動する物体に、進行方向と逆向きの力が合計9.0Jの負の仕事をした。そのあとの物体の速さは何m/sか。",
      "choices": null,
      "answer": "4",
      "accept": [
        "4.0",
        "4m/s",
        "4.0m/s"
      ],
      "explanation": "はじめのK＝½×2.0×5.0²＝25J。ΔK＝Wより、あとのK＝25−9.0＝16J＝½×2.0×v²。v²＝16、v＝4.0m/s。",
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        "kinetic-energy-and-work"
      ],
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    },
    {
      "id": "q-kinetic-energy-from-rest-8j",
      "type": "input",
      "prompt": "質量1.0kgの物体が静止状態から、合力の仕事8.0Jを受けて動き出した。そのときの速さは何m/sか。",
      "choices": null,
      "answer": "4",
      "accept": [
        "4.0",
        "4m/s",
        "4.0m/s"
      ],
      "explanation": "ΔK＝Wより、K＝8.0J＝½×1.0×v²。v²＝16、v＝4.0m/s。",
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        "kinetic-energy-and-work"
      ],
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    },
    {
      "id": "q-kinetic-energy-positive-work-choice",
      "type": "choice",
      "prompt": "運動エネルギーが増えるのは、合力がした仕事がどうなるときか。",
      "choices": [
        "0",
        "負",
        "質量による",
        "正"
      ],
      "answer": 3,
      "accept": [],
      "explanation": "ΔK＝Wより、合力がした仕事が正のとき運動エネルギーは増える。",
      "entities": [
        "kinetic-energy-and-work"
      ],
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    {
      "id": "q-mechanical-energy-at-height-1kg-6m",
      "type": "input",
      "prompt": "高さ6.0mの位置で静止している質量1.0kgの物体がもつ力学的エネルギーは何Jか。基準面は最下点とする。重力加速度を9.8m/s²とする。",
      "choices": null,
      "answer": "58.8",
      "accept": [
        "58.8J"
      ],
      "explanation": "静止しているのでK＝0。E＝K+U＝mgh＝1.0×9.8×6.0＝58.8J。",
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        "conservation-of-mechanical-energy"
      ],
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    {
      "id": "q-mechanical-energy-conservation-incline-4-9m",
      "type": "input",
      "prompt": "摩擦のない斜面を、質量3.0kgの物体が高さ4.9mの位置から静かにすべり出した。基準面（高さ0）に達したときの速さは何m/sか。重力加速度を9.8m/s²とする。",
      "choices": null,
      "answer": "9.8",
      "accept": [
        "9.8m/s"
      ],
      "explanation": "力学的エネルギー保存則mgh＝½mv²で質量mは消え、v²＝2gh＝2×9.8×4.9＝96.04、v＝9.8m/s。",
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        "conservation-of-mechanical-energy"
      ],
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    {
      "id": "q-mechanical-energy-friction-work-2kg",
      "type": "input",
      "prompt": "質量2.0kgの物体が、摩擦のある斜面の高さ4.0mの位置から静かにすべり出し、基準面での速さが7.0m/sだった。この間に摩擦力がした仕事は何Jか。重力加速度を9.8m/s²とする。",
      "choices": null,
      "answer": "-29.4",
      "accept": [
        "-29.4J"
      ],
      "explanation": "はじめのE＝mgh＝2.0×9.8×4.0＝78.4J。終わりのE＝½mv²＝½×2.0×7.0²＝49J。ΔE＝Wより、摩擦力がした仕事は49−78.4＝−29.4J。",
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        "conservation-of-mechanical-energy"
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    {
      "id": "q-mechanical-energy-nonconservative-choice",
      "type": "choice",
      "prompt": "摩擦や空気の抵抗など保存力ではない力が仕事をするとき、力学的エネルギーはどうなるか。",
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        "質量に関係なく一定になる",
        "つねに一定に保たれる",
        "つねに増える",
        "その力がした仕事の分だけ変化する"
      ],
      "answer": 3,
      "accept": [],
      "explanation": "ΔE＝W（非保存力がした仕事）。非保存力が仕事をした分だけ、力学的エネルギーは変化する（ふつうは摩擦などで減る）。",
      "entities": [
        "conservation-of-mechanical-energy"
      ],
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    },
    {
      "id": "q-negative-work-friction-8n",
      "type": "input",
      "prompt": "物体が運動方向に2.0m動く間、運動方向と逆向きに8.0Nの摩擦力が働いた。摩擦力がした仕事は何Jか（符号も答えよ）。",
      "choices": null,
      "answer": "-16",
      "accept": [
        "-16J"
      ],
      "explanation": "θ＝180°なのでcosθ＝−1。W＝8.0×2.0×(−1)＝−16J。",
      "entities": [
        "work-formula-and-power"
      ],
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    {
      "id": "q-power-20j-2-5s",
      "type": "input",
      "prompt": "20Jの仕事を2.5秒で行った。仕事率は何Wか。",
      "choices": null,
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      "accept": [
        "8.0",
        "8W",
        "8.0W"
      ],
      "explanation": "P＝W/t＝20÷2.5＝8.0W。",
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        "work-formula-and-power"
      ],
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    },
    {
      "id": "q-reference-plane-pe-changes",
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      "prompt": "重力による位置エネルギーの基準面を、物体のある位置より高くとると、位置エネルギーの値はどうなるか。",
      "choices": [
        "つねに正になる",
        "負になる",
        "変わらない",
        "0になる"
      ],
      "answer": 1,
      "accept": [],
      "explanation": "基準面を高くとると高さhが負になるため、U＝mghは負の値になる。基準面のとり方によって位置エネルギーの値は変わる。",
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    {
      "id": "q-spring-pe-200npm-0-3m",
      "type": "input",
      "prompt": "ばね定数200N/mのばねを、自然の長さから0.30m伸ばした。弾性力による位置エネルギーは何Jか。",
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        "9.0",
        "9J",
        "9.0J"
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      "explanation": "U＝½kx²＝½×200×0.30²＝9.0J。",
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        "gravitational-and-elastic-potential-energy"
      ],
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    },
    {
      "id": "q-work-angle-60deg-10n",
      "type": "input",
      "prompt": "水平から60°の向きに10Nの力で物体を引き、水平方向に4.0m動かした。この力がした仕事は何Jか。",
      "choices": null,
      "answer": "20",
      "accept": [
        "20J"
      ],
      "explanation": "仕事はW＝Fxcosθ＝10×4.0×cos60°＝10×4.0×0.5＝20J。",
      "entities": [
        "work-formula-and-power"
      ],
      "verified": true,
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    },
    {
      "id": "q-work-zero-perpendicular",
      "type": "choice",
      "prompt": "力の大きさが同じでも、力の向きと動く向きのなす角θが90°になると、仕事はどうなるか。",
      "choices": [
        "最大になる",
        "負になる",
        "0になる",
        "力の大きさに等しくなる"
      ],
      "answer": 2,
      "accept": [],
      "explanation": "cos90°＝0なので、W＝Fxcos90°＝0。力の向きと動く向きが垂直なら、仕事は0になる。",
      "entities": [
        "work-formula-and-power"
      ],
      "verified": true,
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    }
  ]
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