仕事・エネルギーと運動量（知識）の問題

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、空気抵抗は無視し、物体は質点とみなせるものとする。

あらい水平面の上で、物体に水平な初速度を与えて滑らせたところ、物体はしだいに減速して、やがて止まった。物体が滑り出してから止まるまでの間に、物体の運動エネルギーは減少した。この間の物体の運動エネルギーの変化は、物体にはたらく（ a ）に等しい。また、この間に動摩擦力が物体にした仕事は（ b ）である。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。

重力や弾性力のように、物体を移動させたときにその力がする仕事が、途中の経路によらず始点と終点の位置だけで決まる力を（ a ）という。物体に（ a ）以外の力がはたらいているとき、物体の力学的エネルギーの変化は、（ a ）以外の力が物体にした仕事の和に等しい。したがって、（ a ）以外の力がはたらいていても、それらの力がした仕事の和が（ b ）ならば、物体の力学的エネルギーは変化しない。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、氷の面はなめらかで摩擦は無視でき、空気抵抗も無視する。

物体の運動量の変化は、その間に物体が受けた（ a ）に等しい。

なめらかな水平な氷の上に、2 人のスケーター A, B が向かいあって静止している。2 人が互いに手で押しあうと、2 人は反対向きに動き出す。このとき、A と B が互いにおよぼしあう力は、A と B を 1 つの物体系とみたときの（ b ）である。

エネルギーの変換とエネルギー保存について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちからすべて選べ。

• ア　化学電池（電池）は、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して取り出す装置である。
• イ　粗い水平面上を滑っていた物体が摩擦によって止まるとき、減少した運動エネルギーは物体や面の内部エネルギー（熱）などに変わり、熱なども含めたエネルギーの総量は変わらない。
• ウ　原子力発電では、ウランなどの原子核が核分裂するときに放出される核エネルギーを熱に変え、その熱で発生させた水蒸気でタービンを回して発電する。
• エ　熱機関では、高温の物体から受け取った熱をすべて仕事に変えることができ、熱効率を $1$ にすることができる。
• オ　太陽電池は、光のエネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。

次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、空気抵抗は無視する。

なめらかな水平面上に、なめらかな斜面をもつ台が静止して置かれている。台の斜面上に小物体を置いて静かにはなすと、小物体は斜面から離れることなく斜面に沿ってすべり下り、それと同時に台は水平面上をすべって動き始めた。

小物体と台をまとめて 1 つの物体系とみなす。小物体が斜面をすべり下りている間、小物体と台が斜面を通して互いに及ぼし合う垂直抗力は、この物体系にとって（ a ）である。小物体をはなしてから小物体が斜面の下端に達するまでの間、この物体系の運動量の和については、（ b ）。