消防設備士 甲種2類「基礎的知識（機械・電気）」の一問一答

消防設備士 甲種2類の基礎的知識（機械・電気）に関する一問一答（全58問）の正解と解説の一覧です。上の一問一答で実際に解いてから、ここで復習・確認できます。

1. 問1．パスカルの原理により、密閉された液体の一部に加えた圧力は、液体のすべての部分に同じ大きさで伝わる。

   正解：○（正しい）

   解説：パスカルの原理は、密閉容器内の静止流体の一点に加えた圧力が、流体全体に減衰することなく等しく伝わることを示す。油圧ジャッキやプレッシャー・プロポーショナーの動作原理の基礎となる。

2. 問2．ゲージ圧とは、絶対圧に大気圧を加えた圧力のことである。

   正解：×（誤り）

   解説：この記述は誤り。ゲージ圧は大気圧を基準（ゼロ）として測った圧力であり、絶対圧＝ゲージ圧＋大気圧の関係になる。したがってゲージ圧は絶対圧から大気圧を差し引いた値であり、記述は逆になっている。

3. 問3．断面積0.02平方メートルのピストンに600Nの力を加えたとき、ピストンにかかる圧力として正しいものはどれか。

   • ア．30kPa
   • イ．12kPa
   • ウ．3kPa
   • エ．300kPa

   正解：ア．30kPa

   解説：圧力＝力÷面積で求める。600N÷0.02平方メートル＝30000Pa＝30kPaとなる。

4. 問4．水の密度を1000kg/立方メートル、重力加速度を9.8m/s²とすると、水深10mの位置における水圧（ゲージ圧）はおよそ98kPaである。

   正解：○（正しい）

   解説：静水圧はp＝ρghで求める。1000×9.8×10＝98000Pa＝98kPaとなり、記述は正しい。これは水頭10mが約98kPaに相当することを意味する。

5. 問5．水の密度を1000kg/立方メートル、重力加速度を9.8m/s²とするとき、圧力196kPa（ゲージ圧）に相当する水頭はいくらか。

   • ア．10m
   • イ．20m
   • ウ．50m
   • エ．100m

   正解：イ．20m

   解説：水頭h＝p÷(ρg)で求める。196000÷(1000×9.8)＝196000÷9800＝20mとなる。

6. 問6．連続の式によれば、非圧縮性流体が断面積の変化する管を流れるとき、断面積が大きいほど流速は速くなる。

   正解：×（誤り）

   解説：この記述は誤り。連続の式Q＝A×v（流量一定）より、流量が一定なら断面積Aと流速vは反比例する。したがって断面積が大きいほど流速は遅くなり、断面積が小さいほど速くなる。記述は逆である。

7. 問7．内径が一定の配管内を流量0.6立方メートル/minで水が流れている。管の断面積が0.005平方メートルのとき、管内の平均流速はおよそいくらか。

   • ア．1.0m/s
   • イ．0.5m/s
   • ウ．2.0m/s
   • エ．3.0m/s

   正解：ウ．2.0m/s

   解説：流速v＝Q÷Aで求める。流量0.6立方メートル/minを毎秒に直すと0.6÷60＝0.01立方メートル/s。v＝0.01÷0.005＝2.0m/sとなる。

8. 問8．ベルヌーイの定理は、粘性や摩擦損失を無視できる理想流体において、流線上で圧力エネルギー・運動エネルギー・位置エネルギーの総和が一定に保たれることを示す。

   正解：○（正しい）

   解説：ベルヌーイの定理は、非圧縮・非粘性の理想流体で、単位体積あたりの圧力・速度水頭・位置水頭の和（総エネルギー）が流線上で保存されることを表す。ベンチュリ管による薬剤混合の原理でもある。

9. 問9．ベンチュリ管は、管の断面積を絞った部分で流速が減少し圧力が上昇することを利用しており、この上昇した圧力で泡消火薬剤を吸引する。

   正解：×（誤り）

   解説：ベルヌーイの定理より、絞り部では流速が増して圧力が低下する。この負圧（低下した圧力）を利用して薬剤を吸引・混合するのがライン・プロポーショナー方式である。流速が減少し圧力が上昇するとする記述は誤り。

10. 問10．内径100mmの管が内径50mmの管に接続されている。太い管内の流速が1m/sのとき、細い管内の流速はいくらか。

    • ア．0.5m/s
    • イ．2m/s
    • ウ．8m/s
    • エ．4m/s

    正解：エ．4m/s

    解説：連続の式A1v1＝A2v2を用いる。断面積は内径の2乗に比例するため、内径が半分になると断面積は4分の1になる。流量一定なら流速は4倍となり、1×4＝4m/sとなる。

11. 問11．渦巻ポンプ（遠心ポンプ）は、羽根車の回転による遠心力で水にエネルギーを与え、圧力を高めて送水するポンプである。

    正解：○（正しい）

    解説：渦巻ポンプは羽根車（インペラ）の高速回転で生じる遠心力によって水の速度エネルギーを高め、それを渦巻室（ケーシング）で圧力エネルギーに変換して送水する。消火設備の加圧送水装置に広く用いられる。

12. 問12．ポンプの全揚程とは、実揚程から配管の摩擦損失水頭を差し引いたものである。

    正解：×（誤り）

    解説：全揚程は、実際の揚水高さ（実揚程）に配管やバルブでの摩擦損失水頭、および必要放水圧力に相当する水頭を加えたものである。差し引くのではなく加えるため、記述は誤り。

13. 問13．ポンプのキャビテーションに関する記述として、正しいものはどれか。

    • ア．吸込側の圧力が飽和蒸気圧より低くなり、水が局所的に気化して気泡を生じる現象である
    • イ．水温が低いほど発生しやすくなる現象である
    • ウ．吐出側の圧力が高すぎるときに気泡が発生する現象である
    • エ．羽根車の回転が遅すぎるときに発生する現象である

    正解：ア．吸込側の圧力が飽和蒸気圧より低くなり、水が局所的に気化して気泡を生じる現象である

    解説：キャビテーションは、ポンプ吸込側などで局所的に圧力がその温度における飽和蒸気圧より低下し、水が気化して気泡（空洞）が発生し、それが崩壊して振動・騒音・壊食を招く現象である。吸込揚程が過大な場合や水温が高い場合に起きやすい。

14. 問14．キャビテーションを防止するためには、ポンプの吸込揚程を大きくとることが有効である。

    正解：×（誤り）

    解説：吸込揚程を大きくすると吸込側の圧力がより低下し、飽和蒸気圧を下回りやすくなるためキャビテーションが発生しやすくなる。防止するには吸込揚程を小さくする（水源をポンプに近づける等）ことが有効であり、記述は誤り。

15. 問15．全揚程50m、吐出量が毎分0.6立方メートルのポンプを考える。水の密度1000kg/立方メートル、重力加速度9.8m/s²とするとき、このポンプの理論水動力（損失を無視した水に与える動力）はおよそいくらか。

    • ア．約0.49kW
    • イ．約4.9kW
    • ウ．約2.9kW
    • エ．約29kW

    正解：イ．約4.9kW

    解説：水動力P＝ρ×g×Q×Hで求める。吐出量0.6立方メートル/minは0.01立方メートル/s。P＝1000×9.8×0.01×50＝4900W＝約4.9kWとなる。

16. 問16．管路を流れる水の直管部の摩擦損失水頭は流速に正比例するため、流速が2倍になると損失もちょうど2倍になる。

    正解：×（誤り）

    解説：ダルシー・ワイスバッハの式より、直管の摩擦損失水頭は流速の2乗に比例する。流速が2倍になれば損失は2の2乗＝4倍になり、2倍ではない。正比例とする記述は誤り。

17. 問17．応力とは、材料に外力が加わったとき、その内部に生じる単位面積あたりの抵抗力のことである。

    正解：○（正しい）

    解説：応力は、外力に対して材料内部に生じる単位断面積あたりの内力であり、応力＝荷重÷断面積で表される。引張応力・圧縮応力・せん断応力などがある。

18. 問18．断面積4平方センチメートルの丸棒に8000Nの引張荷重が作用しているとき、棒に生じる引張応力はいくらか。

    • ア．2MPa
    • イ．200MPa
    • ウ．20MPa
    • エ．2000MPa

    正解：ウ．20MPa

    解説：応力＝荷重÷断面積で求める。断面積4平方センチメートル＝0.0004平方メートル。8000÷0.0004＝20000000Pa＝20MPaとなる。

19. 問19．ひずみとは、材料に生じた変形量を元の長さで割った値であり、単位をもたない無次元量である。

    正解：○（正しい）

    解説：縦ひずみは伸び（変形量）を元の長さで除した比であり、長さ÷長さで無次元となる。応力とひずみの比例定数が縦弾性係数（ヤング率）である。

20. 問20．引張強さが400MPaの材料を、許容応力80MPaで使用する場合の安全率はいくらか。

    • ア．2
    • イ．3
    • ウ．4
    • エ．5

    正解：エ．5

    解説：安全率＝基準強さ÷許容応力で求める。400÷80＝5となる。安全率が大きいほど余裕をもった設計となる。

21. 問21．炭素鋼は、炭素含有量が増えるほど一般に硬さと引張強さが増すが、粘り強さ（延性）は低下する傾向がある。

    正解：○（正しい）

    解説：炭素鋼は炭素量が増えると硬く強くなる一方、伸びや靱性といった延性は低下してもろくなる傾向がある。用途に応じた炭素量の選定が重要である。

22. 問22．ステンレス鋼は、炭素含有量を高めることで表面に不動態皮膜を形成し、優れた耐食性をもつ合金鋼である。

    正解：×（誤り）

    解説：ステンレス鋼の耐食性は主にクロムを一定量以上含むことで表面に緻密な不動態皮膜を生じることに由来する。耐食性の主因は炭素ではなくクロムであり、記述は誤り。

23. 問23．金属材料の性質を表す用語のうち、外力を受けて破壊せずに大きく変形（伸び）できる性質を表すものはどれか。

    • ア．延性
    • イ．脆性
    • ウ．剛性
    • エ．硬さ

    正解：ア．延性

    解説：延性は、材料が引張力を受けて破断せずに細長く伸びる性質を指す。脆性は逆にわずかな変形で割れる性質、剛性は変形しにくさ、硬さは表面の傷つきにくさを表す。

24. 問24．オームの法則によれば、抵抗が一定のとき、導体に流れる電流は加えた電圧に比例する。

    正解：○（正しい）

    解説：オームの法則V＝IRより、抵抗Rが一定ならば電流Iは電圧Vに比例する。電気回路計算の最も基本となる法則である。

25. 問25．抵抗20オームに10Vの電圧を加えたとき、流れる電流はいくらか。

    • ア．5A
    • イ．0.5A
    • ウ．2A
    • エ．0.2A

    正解：イ．0.5A

    解説：オームの法則I＝V÷Rで求める。10÷20＝0.5Aとなる。

26. 問26．5オームと15オームの抵抗を直列に接続したときの合成抵抗はいくらか。

    • ア．3.75オーム
    • イ．10オーム
    • ウ．20オーム
    • エ．75オーム

    正解：ウ．20オーム

    解説：直列接続の合成抵抗は各抵抗の和で求める。5＋15＝20オームとなる。

27. 問27．6オームと3オームの抵抗を並列に接続したときの合成抵抗はいくらか。

    • ア．18オーム
    • イ．4.5オーム
    • ウ．9オーム
    • エ．2オーム

    正解：エ．2オーム

    解説：並列接続の合成抵抗は積÷和で求める。(6×3)÷(6＋3)＝18÷9＝2オームとなる。

28. 問28．同じ抵抗値Rの抵抗を3本並列に接続すると、合成抵抗はRの3倍になる。

    正解：×（誤り）

    解説：等しい抵抗をn本並列に接続すると合成抵抗はR÷nになる。3本ならR÷3となり、3倍ではなく3分の1になる。記述は誤り。

29. 問29．10オームの抵抗2本を並列にしたものに、さらに5オームの抵抗を直列に接続した回路全体の合成抵抗はいくらか。

    • ア．10オーム
    • イ．5オーム
    • ウ．15オーム
    • エ．25オーム

    正解：ア．10オーム

    解説：まず10オーム2本の並列は(10×10)÷(10＋10)＝100÷20＝5オーム。これに5オームを直列に加えるので5＋5＝10オームとなる。

30. 問30．直列回路では、各抵抗に流れる電流は等しく、各抵抗にかかる電圧は抵抗値に比例して分配される。

    正解：○（正しい）

    解説：直列回路は電流の通り道が1本なので各素子を流れる電流は等しい。一方、各抵抗の電圧降下はV＝IRより抵抗値に比例して分圧される。記述は正しい。

31. 問31．並列回路では、各抵抗にかかる電圧は等しく、各抵抗に流れる電流は抵抗値に比例して分配される。

    正解：×（誤り）

    解説：並列回路では各素子に同じ電圧がかかる。しかし電流はI＝V÷Rより抵抗値に反比例して分流するため、抵抗値が小さいほど多く流れる。比例するとする記述は誤り。

32. 問32．30Vの電源に、20オームと40オームの抵抗を直列に接続した。40オームの抵抗にかかる電圧はいくらか。

    • ア．10V
    • イ．20V
    • ウ．24V
    • エ．15V

    正解：イ．20V

    解説：直列回路の電流はI＝30÷(20＋40)＝30÷60＝0.5A。40オームにかかる電圧はV＝0.5×40＝20Vとなる。分圧の考え方で30×40÷60＝20Vとしても同じ。

33. 問33．電力Pは、電圧Vと電流Iを用いてP＝V×Iで表され、抵抗Rを用いるとP＝I²×Rとも表せる。

    正解：○（正しい）

    解説：電力P＝VIが基本であり、オームの法則V＝IRを代入するとP＝I²R、またP＝V²÷Rとも表せる。いずれも同じ電力を異なる変数で表した式である。

34. 問34．100Vの電源に接続された抵抗に2Aの電流が流れているとき、この抵抗で消費される電力はいくらか。

    • ア．50W
    • イ．100W
    • ウ．200W
    • エ．400W

    正解：ウ．200W

    解説：電力P＝V×Iで求める。100×2＝200Wとなる。

35. 問35．抵抗値5オームの導体に4Aの電流が流れているとき、この抵抗で消費される電力はいくらか。

    • ア．100W
    • イ．20W
    • ウ．40W
    • エ．80W

    正解：エ．80W

    解説：電力P＝I²×Rで求める。4の2乗＝16、16×5＝80Wとなる。

36. 問36．電磁誘導とは、コイルを貫く磁束が時間的に変化するとき、コイルに起電力が生じる現象である。

    正解：○（正しい）

    解説：ファラデーの電磁誘導の法則により、コイルを貫く磁束が変化すると、その変化を妨げる向きに誘導起電力が生じる。変圧器や発電機、リレーの動作原理の基礎である。

37. 問37．フレミングの左手の法則は、磁界中の電流が受ける力（電磁力）の向きを求めるのに用いられ、電動機の回転原理を説明する。

    正解：○（正しい）

    解説：フレミングの左手の法則は、磁界・電流・力の三者の向きの関係を示し、磁界中の導体に電流が流れたときに受ける力の向きを表す。電動機（モータ）が回転する原理を説明する。

38. 問38．正弦波交流において、最大値が141Vのとき、その実効値はおよそいくらか。

    • ア．100V
    • イ．71V
    • ウ．141V
    • エ．200V

    正解：ア．100V

    解説：正弦波交流の実効値は最大値÷√2で求める。141÷1.41＝約100Vとなる。家庭用100Vの交流はこの実効値を表している。

39. 問39．正弦波交流の実効値が200Vのとき、その最大値はおよそいくらか。

    • ア．141V
    • イ．283V
    • ウ．200V
    • エ．400V

    正解：イ．283V

    解説：最大値は実効値×√2で求める。200×1.41＝約283Vとなる。実効値200Vの正弦波交流は約283Vの波高値をもつ。

40. 問40．交流回路における力率とは、皮相電力に対する有効電力の割合を表し、1に近いほど電力が効率よく利用されている。

    正解：○（正しい）

    解説：力率＝有効電力÷皮相電力であり、電圧と電流の位相差の余弦（cosθ）に等しい。力率が1に近いほど無効分が少なく、電力が有効に消費される。誘導電動機では力率改善が課題となる。

41. 問41．三相誘導電動機は、回転磁界と回転子との速度差（すべり）が全くゼロの状態で最も大きなトルクを発生する。

    正解：×（誤り）

    解説：三相誘導電動機は、回転磁界と回転子の間にすべり（速度差）があることで回転子に電流が誘導され、トルクが生じる。すべりがゼロだと誘導電流が流れずトルクは発生しない。記述は誤り。

42. 問42．電磁リレーは、コイルに電流を流して電磁石とし、その吸引力で接点を開閉することで、小さな電流で大きな電流の回路を制御できる。

    正解：○（正しい）

    解説：電磁リレーはコイルの電磁力で可動接点を動かし、別回路の接点を開閉する。制御用の小電流で主回路の大電流を入り切りでき、消火設備の制御盤や起動回路に用いられる。

43. 問43．絶縁抵抗は電気機器や配線の絶縁性能を表す指標であり、その値が小さいほど絶縁状態が良好であることを示す。

    正解：×（誤り）

    解説：絶縁抵抗は絶縁物を通じて漏れる電流の流れにくさを表し、値が大きいほど漏れ電流が少なく絶縁が良好である。値が小さいほど良好とする記述は逆であり誤り。絶縁抵抗の低下は漏電や地絡の原因となる。

44. 問44．12Vの電源に抵抗を接続したところ3Aの電流が流れた。この抵抗値はいくらか。

    • ア．0.25オーム
    • イ．9オーム
    • ウ．4オーム
    • エ．36オーム

    正解：ウ．4オーム

    解説：オームの法則R＝V÷Iで求める。12÷3＝4オームとなる。

45. 問45．60Wの電熱線を100Vで使用したとき、流れる電流はいくらか。

    • ア．1.67A
    • イ．0.06A
    • ウ．6A
    • エ．0.6A

    正解：エ．0.6A

    解説：電力P＝V×Iより電流I＝P÷Vで求める。60÷100＝0.6Aとなる。

46. 問46．金属材料に繰返し荷重が長期間作用すると、静的な引張強さより小さい応力であっても破壊することがあり、これを疲労破壊という。

    正解：○（正しい）

    解説：疲労破壊は、繰返し応力により材料内部に微小な亀裂が発生・進展して起こる破壊で、静荷重に対する強さより小さい応力でも生じる。振動を受ける機械部品や配管支持部の設計では疲労を考慮する必要がある。

47. 問47．青銅は、銅と亜鉛の合金である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。青銅は銅とすずの合金であり、銅と亜鉛の合金は黄銅である。青銅は耐食性・耐摩耗性に優れ弁やポンプ部品に、黄銅は加工性に優れ管継手や金具類に用いられる。

48. 問48．水平面上の物体に働く最大静止摩擦力は、接触面に垂直に作用する力（垂直抗力）に比例し、見かけの接触面積の大小には関係しない。

    正解：○（正しい）

    解説：最大静止摩擦力Fは摩擦係数をμ、垂直抗力をNとするとF＝μNで表され、垂直抗力に比例する。接触面積の大小は摩擦力の大きさに影響しないことが摩擦の法則として知られている。

49. 問49．焼なましは、鋼を硬くして強度を高めるために行う熱処理である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。焼なましは鋼を軟らかくして内部応力を除去し、加工性を改善するために高温に加熱して炉中などで徐冷する熱処理である。鋼を硬くするのは加熱後に急冷する焼入れであり、焼入れ後には粘りを与える焼戻しを行う。

50. 問50．温度が一定のとき、一定質量の気体の体積は圧力に反比例するため、圧力を2倍にすると体積は2分の1になる。

    正解：○（正しい）

    解説：ボイルの法則により、温度一定では気体の圧力Pと体積Vの積PVは一定に保たれる。したがって圧力が2倍になれば体積は2分の1になる。加圧送気や泡の膨張を扱ううえで基礎となる法則である。

51. 問51．1個の動滑車を用いて荷物をつり上げると、必要な力は荷物の重さの約2分の1になり、ロープを引く距離も2分の1で済む。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。動滑車ではロープ2本で荷重を支えるため必要な力は約2分の1になるが、ロープを引く距離は荷物を上げる高さの2倍必要となる。仕事の原理により、力で得をした分だけ距離で損をするので仕事の量は変わらない。

52. 問52．導体の電気抵抗は、導体の長さに比例し、断面積に反比例する。

    正解：○（正しい）

    解説：電気抵抗Rは、抵抗率をρ、長さをL、断面積をAとするとR＝ρL/Aで表される。同じ材質であれば、長い導線ほど抵抗は大きく、太い導線ほど抵抗は小さくなる。

53. 問53．電圧計の測定範囲を拡大するには、電圧計と並列に倍率器を接続する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。倍率器は電圧計と直列に接続する抵抗であり、電圧の大部分を倍率器に分担させることで測定範囲を拡大する。並列に接続して測定範囲を拡大するのは電流計に用いる分流器である。

54. 問54．長さ0.5mのスパナの端に、柄と直角に120Nの力を加えてボルトを回すとき、ボルトに働く力のモーメントはいくらか。

    • ア．30N・m
    • イ．60N・m
    • ウ．120N・m
    • エ．240N・m

    正解：イ．60N・m

    解説：力のモーメントMは、力Fと回転中心から力の作用点までの距離Lの積で求められる。M＝120N×0.5m＝60N・mとなる。力の大きさが同じでも柄が長いほどモーメントは大きくなる。

55. 問55．質量100kgの物体を6秒間で3mの高さまで一定の速さで巻き上げるのに必要な動力はおよそいくらか。ただし重力加速度は9.8m/s²とし、損失は無視する。

    • ア．490W
    • イ．980W
    • ウ．1470W
    • エ．2940W

    正解：ア．490W

    解説：物体を持ち上げる仕事WはW＝mgh＝100×9.8×3＝2940Jである。動力Pは仕事を時間で割った値なので、P＝2940J÷6s＝490Wとなる。動力は単位時間あたりの仕事の量を表す。

56. 問56．静電容量4マイクロファラドと6マイクロファラドのコンデンサを並列に接続したときの合成静電容量はいくらか。

    • ア．2.4マイクロファラド
    • イ．5マイクロファラド
    • ウ．10マイクロファラド
    • エ．24マイクロファラド

    正解：ウ．10マイクロファラド

    解説：コンデンサを並列に接続したときの合成静電容量は各静電容量の和となり、4＋6＝10マイクロファラドである。抵抗の合成とは逆に、コンデンサは並列で和、直列で逆数の和の逆数となる点に注意する。

57. 問57．周波数50Hzの交流回路に自己インダクタンス0.2Hのコイルを接続したとき、このコイルの誘導リアクタンスはおよそいくらか。ただし円周率は3.14とする。

    • ア．15.7オーム
    • イ．31.4オーム
    • ウ．62.8オーム
    • エ．125.6オーム

    正解：ウ．62.8オーム

    解説：誘導リアクタンスはXL＝2πfLで求められる。XL＝2×3.14×50×0.2＝62.8オームとなる。誘導リアクタンスは周波数に比例して大きくなる。

58. 問58．一次巻線100回、二次巻線400回の変圧器の一次側に交流100Vを加えたとき、二次側に生じる電圧はいくらか。ただし損失は無視する。

    • ア．25V
    • イ．100V
    • ウ．200V
    • エ．400V

    正解：エ．400V

    解説：変圧器の一次・二次の電圧比は巻数比に等しく、V2＝V1×N2/N1で求められる。V2＝100×400/100＝400Vとなる。二次巻数が一次巻数より多い昇圧変圧器の例である。