仕事・エネルギーと運動量（知識）の問題

エネルギーの変換とエネルギー保存の法則について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　粗い水平面上をすべっていた物体が動摩擦力によって止まるとき、物体の運動エネルギーは失われ、熱などとして周囲に移ったエネルギーまで含めても、エネルギーの総量は減少する。
• イ　水力発電では、高い所にある水がもつ重力による位置エネルギーを、水車と発電機によって電気エネルギーに変換している。
• ウ　太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。
• エ　原子力発電では、核エネルギーをいったん熱に変え、その熱で発生させた水蒸気でタービンを回して電気エネルギーを得ている。

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、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

火力発電所では、石油や天然ガスなどの燃料がもつ（ a ）エネルギーを、燃焼によって熱に変え、その熱で発生させた高温・高圧の水蒸気でタービンを回し、発電機で電気エネルギーを得ている。この過程では、エネルギーの一部が利用しにくい熱として周囲に逃げてしまう。しかし、周囲に逃げた熱も含めて考えると、エネルギーの総量は変換の前後で（ b ）。

運動エネルギー・位置エネルギーと仕事の関係について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　質量が一定の物体の速さが 2 倍になると、物体の運動エネルギーも 2 倍になる。
• イ　ばねの弾性力による位置エネルギー（弾性エネルギー）は、ばねの自然の長さからの伸びに比例する。
• ウ　重力による位置エネルギーの値は、基準面をどこにとっても同じ値になる。
• エ　物体の運動エネルギーの変化は、その間に物体にはたらくすべての力がした仕事の和に等しい。
• オ　動摩擦力が物体に仕事をしても、物体の力学的エネルギーは変化しない。

粗い水平な床の上に置いた箱に軽い糸をつけ、水平から $30^{\circ }$ 上向きの向きに一定の大きさの力で糸を引いたところ、箱は床から離れずに、床に沿って右向きに一定の速さで動いた。箱がある距離だけ移動する間に、箱にはたらく力がする仕事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。ただし、空気抵抗は無視する。

• ア　箱にはたらく重力が箱にする仕事は $0$ である。
• イ　床から箱にはたらく垂直抗力が箱にする仕事は負である。
• ウ　糸が箱を引く力がする仕事は、その力の大きさと箱の移動距離の積に等しい。
• エ　床から箱にはたらく動摩擦力が箱にする仕事は負である。
• オ　箱にはたらくすべての力が箱にする仕事の和は $0$ である。

なめらかな水平面上で、2 つの小球が一直線上を運動して衝突する場合を考える。2 つの小球には、衝突の間も水平方向の外力ははたらかないものとする。この衝突について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　反発係数（はねかえり係数）は、衝突前に 2 球が近づく速さに対する、衝突後に 2 球が遠ざかる速さの比で表される。
• イ　反発係数が 0 より大きく 1 より小さい衝突では、衝突の前後で 2 球の運動量の和が減少する。
• ウ　反発係数が 1 の衝突では、衝突の前後で 2 球の運動エネルギーの和は変化しない。
• エ　反発係数が 0 の衝突では、衝突後に 2 球は一体となって同じ速度で運動する。
• オ　反発係数がとりうる値の範囲は、0 以上 1 以下である。