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第三種電気主任技術者令和7年度 上期電力問 1

令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問1

難度標準

水力発電所の理論水力 P は位置エネルギーの式から P=ρgQH と表される。ここで H[m]は有効落差,Q[m³/s]は流量,g は重力加速度=9.8 m/s²,ρは水の密度=1 000 kg/m³ である。以下に理論水力 P の単位を検証することとする。なお,Pa は「パスカル」,N は「ニュートン」,W は「ワット」,J は「ジュール」である。

P=ρgQH の単位はρ,g,Q,H の単位の積であるから,kg/m³·m/s²·m³/s·m となる。これを変形すると,(ア)·m/s となるが,(ア)は力の単位(イ)と等しい。すなわち P=ρgQH の単位は(イ)·m/s となる。ここで(イ)·m は仕事(エネルギー)の単位である(ウ)と等しいことから P=ρgQH の単位は(ウ)/s と表せ,これは仕事率(動力)の単位である(エ)と等しい。ゆえに,理論水力 P=ρgQH の単位は(エ)となるが,重力加速度 g=9.8 m/s² と水の密度ρ=1 000 kg/m³ の数値 9.8 と 1 000 を考慮すると P=9.8QH[(オ)]と表せる。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

各量の単位を掛け合わせて整理する。

詳細Layer 2
展開

(kg/m³)·(m/s²)·(m³/s)·(m) = kg·m^(−3+1+3+1)·s^(−2−1) = kg·m²/s³

補足Layer 3
展開

これを(ア)·m/s の形に分けると kg·m²/s³ = (kg·m/s²)·(m/s) なので,(ア)= kg·m/s²。

ニュートンの運動方程式 F=ma より,kg·m/s² は力の単位 N に等しい → (イ)= N。

力×距離 N·m は仕事(エネルギー)の単位 J に等しい → (ウ)= J。

単位時間当たりの仕事 J/s は仕事率(動力)の単位 W に等しい → (エ)= W。

数値を代入すると ρg = 1 000 × 9.8 = 9 800 なので,

P = 9 800·QH [W] = 9.8·QH [kW] → (オ)= kW。

よって正しい組合せは (2) である。

各選択肢の解説

(1)

(ア)kg·m (イ)Pa (ウ)W (エ)J (オ)kJ

誤り。(ア)kg·m を用いると kg·m·m/s = kg·m²/s となり,求めた kg·m²/s³ と一致しない。(イ)Pa は圧力の単位(N/m²)で力の単位ではない。(ウ)W は仕事率の単位で仕事の単位ではなく,(エ)J は仕事の単位で仕事率の単位ではない。(オ)kJ はエネルギーの単位で,P=9.8QH の単位としては kW が正しい。

(2)

(ア)kg·m/s² (イ)N (ウ)J (エ)W (オ)kW

正しい。(ア)kg·m/s² を用いると (kg·m/s²)·(m/s) = kg·m²/s³ となり単位積と一致する。kg·m/s² は力の単位 N(イ),N·m は仕事の単位 J(ウ),J/s は仕事率の単位 W(エ)に等しく,9 800QH [W] = 9.8QH [kW] より(オ)は kW となる。

(3)

(ア)kg·m/s² (イ)Pa (ウ)J (エ)W (オ)kW

誤り。(イ)Pa は圧力の単位(1 Pa = 1 N/m²)であり,力の単位ではない。力の単位 kg·m/s² に等しいのは N である。その他の(ア)(ウ)(エ)(オ)は正しい。

(4)

(ア)kg·m (イ)N (ウ)J (エ)W (オ)kW

誤り。(ア)kg·m を用いると kg·m·m/s = kg·m²/s となり,kg·m²/s³ と一致しない。また kg·m は力の単位 N と等しくない。(イ)~(オ)は正しい。

(5)

(ア)kg·m/s² (イ)N (ウ)W (エ)J (オ)kJ

誤り。(ア)(イ)は正しいが,(ウ)と(エ)が入れ替わっている。N·m に等しい仕事の単位は J,J/s に等しい仕事率の単位は W である。また(オ)kJ はエネルギーの単位であり,9 800QH [W] = 9.8QH [kW] となるので kW が正しい。

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AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和7年度上期第三種電気主任技術者試験 電力科目 問1。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

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何が問われるか
本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
学習の進め方
正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
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