物理大好き受験生のための演習問題
～ 問題の名称と分野・項目 ～
第1回 （2022/02/22） ～面白いと思ってもらえるかな～
問題1 暗黒物質存在の観測的根拠 （8頁） [ 347 KB ] PDF ➡
力学（ 円運動, 万有引力, 仕事とエネルギー ） 電磁気 ( 磁場 ) 波動 ( ドップラー効果 ) 原子物理（ 振動数条件 ）
問題1の解説 （大学生向き） （16頁） [ 537 KB ] PDF ➡
磁気双極子モーメントの相互作用 E-H対応とE-B対応 量子力学による磁気モーメントの相互作用 古典電磁気学を基にしたフェルミ接触相互作用の導出 光のドップラー効果
問題2 モルフォ蝶はなぜ青く見えるのか （11頁） [ 415 KB ] PDF ➡
波動 ( 薄膜の干渉, 回折格子と単スリットによる回折 )
問題3 電磁推進船とMHD発電 （12頁） [ 430 KB ] PDF ➡
電磁気 ( ローレンツ力, 誘導起電力, 直流回路, ジュール熱, エネルギー変換 )
第2回 （2022/07/10） ～電場と磁場と荷電粒子の運動～
問題4 飛行時間型質量分析器とイオン線形加速器 （10頁） [ 380 KB ] PDF ➡
力学（ 運動方程式, 等加速度運動 ） 電磁気 ( 電場, 電位 )
問題5 コッククロフト・ウォルトン回路とヴァン デ グラーフ発電機 （11頁） [ 559 KB ] PDF ➡
電磁気 ( コンデンサー回路, ガウスの法則, 電場と電位 )
問題6 炭素14年代測定法の高精度化 （9頁） [ 464 KB ] PDF ➡
原子物理 ( 原子核反応, 半減期 ) 電磁気 ( 電場, 磁場, ローレンツ力, 電流 )
第3回 （2022/09/27） ～遊び・おもちゃと物理学～
問題7 ブランコの共振とパラメータ励振 （13頁） [ 400 KB ] PDF ➡
力学（ 単振り子, 単振動, 共振, 力学的エネルギー保存則, 面積速度一定の法則, 仕事とエネルギー ）
問題8 おもちゃのモーター （8頁） [ 362 KB ] PDF ➡
電磁気 ( 誘導起電力, キルヒホッフの法則, 電磁力, 仕事とエネルギー )
問題9 浮沈子とガリレオ温度計 （8頁） [ 317 KB ] PDF ➡
力学（ 力のつりあい, 水圧, 浮力 ） 熱力学（ ボイルの法則 ）
第4回 （2023/01/23） ～冷却いろいろ～
問題10 逆カルノーサイクルによるヒートポンプ （9頁） [ 333 KB ] PDF ➡
熱力学（ 等温変化, 断熱変化, カルノーサイクル, 熱機関, 熱効率, 逆カルノーサイクル, 暖房機, 冷房機, 成績係数 ）
問題11 ゼーベック効果とペルティエ効果 （ 追加説明 2023/08/27 ） （10頁） [ 472 KB ] PDF ➡
電磁気 ( ゼーベック効果, 熱電起電力, 熱電対, 熱電堆, 熱電発電機, ペルティエ効果, ヒートポンプ, 冷却器 ) 原子物理 ( アルファ崩壊, 反応熱 )
問題12 レーザー冷却 （ 追加説明 2023/08/27 ） （11頁） [ 467 KB ] PDF ➡
力学（ 等加速度運動, 運動量保存則 ） 熱力学（ 絶対温度, 分子運動論 ） 波動 ( ドップラー効果 ) 電磁気 ( 磁気モーメント, 磁場内での位置エネルギー, ゼーマン効果 ) 原子物理 ( エネルギー準位, ボーアの振動数条件, スペクトル )
第5回 （2023/05/28） ～より高く, より遠くへ～
問題13 熱気球とガス気球の最大到達高度 （9頁） [ 402 KB ] PDF ➡
力学（力のつりあい） 熱力学（ 状態方程式, 浮力 ）
問題14 スイングバイ （改訂版）（9頁） [ 358 KB ] PDF ➡
力学 ( 万有引力, 面積速度一定の法則, 力学的エネルギー保存則, 座標変換 )
問題15 宇宙ヨット （ 追加説明 2023/08/27 ） （13頁） [ 417 KB ] PDF ➡
力学（ 等加速度運動, 万有引力, 円・楕円・双曲線軌道, 面積速度一定の法則,力学的エネルギー保存則） 原子物理 ( 光子の運動量とエネルギー, 放射圧 )
問題15の解説 （大学生向き）（2023/09/11） （13頁） [ 378 KB ] PDF ➡
特殊相対論，エネルギー・運動量テンソル，相対論的運動方程式，レーザーの放射圧, 宇宙ヨットの運動
第6回 （2024/02/014） ～瓢箪から駒・棚から牡丹餅～
問題16 星のまたたき （ 2004年度東北大学前期入試問題 ） （6頁） [ 389 KB ] PDF ➡
波動（ 光の屈折 ）
問題17 音響光学素子によるレーザー光の回折 （10頁） [ 388 KB ] PDF ➡
波動（ 超音波の進行波と定常波, レーザー光の屈折・反射・回折, ドップラー効果と光行差, 光子と音子の相互作用 ）
問題18 光子気体の断熱膨張 （8頁） [ 299 KB ] PDF ➡
原子物理（ 光子のエネルギーと運動量, 光圧 ） 熱力学（ 断熱膨張, 熱力学第一法則 ） 波動（ 空洞放射 ）
第7回 （2024/05/07） ～地球科学を高校物理で考える～
問題19 浅水波（津波）の速さと振幅 （8頁） [ 310 KB ] PDF ➡
力学（ 仕事とエネルギー, 非圧縮性流体, 連続の式, ベルヌーイの式 ） 波動（水面波, 波の速さと振幅とエネルギー ）
問題20 フェーン現象と乾燥断熱減率 （9頁） [ 369 KB ] PDF ➡
熱力学（ 状態方程式,
熱力学第一法則, 定圧変化, 断熱変化, ポアソンの式, 凝縮熱, 気体のつりあい ）
問題21 大気中を流れる電流と落雷 （8頁） [ 346 KB ] PDF ➡
電磁気 ( ガウスの法則, 電場, 電位, 起電力, 放電, 電流, 電気抵抗率 )
第8回 （2024/09/03） ～推進力いろいろ～
問題22 ロケットの加速 ～ ツィオルコフスキーの公式 ～ （7頁） [ 442 KB ] PDF ➡
力学（ 運動量保存則, ロケットの運動方程式, 運動量と力積の関係 ）
問題23 自転車の加速と減速 （9頁） [ 443 KB ] PDF ➡
力学（ 力のつりあい, 力のモーメントのつりあい, 運動方程式, 静止摩擦力, 動摩擦力, 角速度と接線速度, 仕事とエネルギー）
問題24 超伝導リニアの加速と浮上および案内 （13頁） [ 638 KB ] PDF ➡
力学（ 運動方程式, 空気の抵抗力 ） 電磁気 ( 平行電流間に働く力, 電磁誘導に関するファラデイの法則, 自己誘導起電力, 回路の式, 三相交流 )
第9回 （2024/11/21） ～物理定数測定の歴史～
問題25 光速度の測定 （8頁） [ 362 KB ] PDF ➡
力学（ 惑星の円運動, ケプラーの第三法則 ）波動（ 光行差, 反射の法則 ）
問題26 電子の比電荷と電気素量の測定 （10頁） [ 408 KB ] PDF ➡
電磁気（ 電場, 磁場, 荷電粒子の運動, 浮力, 粘性抵抗力 ）
問題27 プランク定数の測定 （8頁） [ 382 KB ] PDF ➡
原子物理（ 光電効果, 光電管, 阻止電圧, 飽和電流, 仕事関数 ）
第10回 （2025/02/20） ～技術は進む～
問題28 光ピンセット （7頁） [ 398 KB ] PDF ➡
力学（ 運動量変化, 力積 ） 波動（ 光の屈折 ） 原子物理（ 光子の運動量 ）
問題29 キブル天秤 （8頁） [ 421 KB ] PDF ➡
力学（ 力と力のモーメントの釣り合い ） 電磁気（ 誘導起電力, 電位差, 回路の式, 電磁力 ）
問題30 宇宙エレベーター （10頁） [ 313 KB ] PDF ➡
力学（ 等速円運動, 仕事とエネルギー, 力学的エネルギー保存則, 回転座標系, 遠心力, 力の釣り合い ）