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臨床工学技士国家試験

検索元問題
第25回 午後 第53問
10件の類似問題
図の回路の出力電圧 $V$ [V] はどれか。ただし、ダイオードは理想ダイオードとする。...
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54
臨床工学技士国家試験 - 第34回 午前
正答率:71% 類似度 60.8% 解説あり
科目:
中分類: 電子工学
小分類: 電子回路
図の回路の電圧利得が $20 \text{dB}$ であるとき、$R [\text{k}\Omega]$ はどれか。ただし、Aは理想演算増幅器とする。
34-AM-54
1
1
2
2
3
5
4
7
5
10

解説

電圧利得が 20 dB のとき、線形利得は $A_v=10^{20/20}=10$。図は、入力 $V_i$ を 5 kΩと5 kΩの分圧で $V_+=V_i/2$ にし(理想OPで入力電流は流れず分圧は無負荷)、その電圧を非反転増幅回路で増幅する構成である。非反転増幅の利得は $A_{amp}=1+R_f/R_g=1+95\,[\mathrm{k\Omega}]/R$。全体利得は $A_{total}=(V_o/V_i)=(1/2)\times(1+95/R)$。これが 10 になるので、$10=(1/2)(1+95/R)\Rightarrow 1+95/R=20\Rightarrow R=95/19=5\,[\mathrm{k\Omega}]$。したがって R は 5 kΩ。

選択肢別解説

1
不正解

R=1 kΩ とすると $A_{amp}=1+95/1=96$、全体利得は $(1/2)\times 96=48$、$20\log_{10}48\approx33.6\,\mathrm{dB}$ で 20 dB にならないため不適。

2
不正解

R=2 kΩ とすると $A_{amp}=1+95/2=48.5$、全体利得は $(1/2)\times 48.5=24.25$、$20\log_{10}24.25\approx27.7\,\mathrm{dB}$。20 dB ではないため不適。

3
正解

R=5 kΩ とすると $A_{amp}=1+95/5=20$、全体利得は $(1/2)\times 20=10$、$20\log_{10}10=20\,\mathrm{dB}$ を満たす。よって正答。

4
不正解

R=7 kΩ とすると $A_{amp}=1+95/7\approx14.57$、全体利得は $(1/2)\times14.57\approx7.29$、$20\log_{10}7.29\approx17.3\,\mathrm{dB}$。20 dB に届かないため不適。

5
不正解

R=10 kΩ とすると $A_{amp}=1+95/10=10.5$、全体利得は $(1/2)\times10.5=5.25$、$20\log_{10}5.25\approx14.4\,\mathrm{dB}$。20 dB ではないため不適。

48
臨床工学技士国家試験 - 第24回 午後
正答率:81% 類似度 60.7% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
図の回路において、端子 a-b 間の合成抵抗はどれか。(医用電気電子工学)
24PM48-0
1
6R
2
3R
3
2R
4
R
5
R/2

解説

図の回路は、左右の節点(a・b)間に、(1) 上側の 3R、(2) 左上3R+右上3R の経路(直列で 6R)、(3) 左下R+右下R の経路(直列で 2R)、の3経路が並列に存在する形になる。これは中央の縦抵抗 R を含むブリッジが平衡(3R:3R = R:R)で、中央Rには電流が流れず取り除けるためである。したがって合成抵抗は、3R・6R・2Rの並列合成となり、$R_{ab}=\left(\tfrac{1}{3R}+\tfrac{1}{6R}+\tfrac{1}{2R}\right)^{-1}=\left(\tfrac{2+1+3}{6R}\right)^{-1}=\tfrac{6R}{6}=R$。よって正答は R。

選択肢別解説

1
不正解

誤り。上側の経路(3R)だけや上枝の直列(6R)のみを見た誤り。実際は 3R・6R・2R の並列で、合成は $R_{ab}=R$ と 6R より小さくなる。

2
不正解

誤り。3R は一枝の値であり並列合成ではこれより小さくなる。計算により $R_{ab}=R$。

3
不正解

誤り。並列合成は最小枝(2R)より必ず小さくなる。実際に計算すると $R_{ab}=R$。

4
正解

正しい。ブリッジが平衡(3R:3R = R:R)なので中央Rを除去でき、残りは 3R・6R・2R の並列。$R_{ab}=\left(\tfrac{1}{3R}+\tfrac{1}{6R}+\tfrac{1}{2R}\right)^{-1}=R$。

5
不正解

誤り。並列合成の結果は $R$ であり $R/2$ にはならない。

15
臨床工学技士国家試験 - 第20回 午後
類似度 60.6% 解説あり
科目:
中分類: 電子工学
小分類: 電子回路
図の回路で入力端子 a, b それぞれに同時に同じ電圧 $v_i$ の入力信号を加えた。出力信号 $v_o$ の電圧はどれか。ただし A は理想演算増幅器とする。
20PM15-0
1
$ -2 v_i $
2
$ -4 v_i $
3
$ -6 v_i $
4
$ -12 v_i $
5
$ -18 v_i $

解説

$本回路は非反転端子が接地された理想オペアンプの反転加算回路である。したがって反転入力端子は仮想接地となり電位は 0 V とみなせる。入力 a, b からの電流はそれぞれ I1 = (v_i - 0)/R1 = v_i/1 kΩ、I2 = (v_i - 0)/R2 = v_i/2 kΩ。これらが合流して帰還抵抗 Rf(=12 kΩ) に流れるので、KCLより I_f = I1 + I2 = v_i(1/1 kΩ + 1/2 kΩ) = 1.5 v_i/kΩ。出力電圧は反転端子側の電流と極性より v_o = - R_f I_f = -12 kΩ \times 1.5 v_i/kΩ = -18 v_i。$

選択肢別解説

1
不正解

反転加算器の一般式は $v_o = -\left(\frac{R_f}{R_1} + \frac{R_f}{R_2}\right) v_i$。$R_f=12\,\text{k}\Omega, R_1=1\,\text{k}\Omega, R_2=2\,\text{k}\Omega$ を代入すると $v_o=-18v_i$ であり、$-2v_i$ は不適。

2
不正解

同様に計算すると $v_o=-18v_i$。$-4v_i$ は抵抗比を誤った結果で誤り。

3
不正解

計算結果は $v_o=-18v_i$。$-6v_i$ は合成利得 $\frac{R_f}{R_1}+\frac{R_f}{R_2}$ を $6$ と取り違えた誤答。

4
不正解

$v_o=-18v_i$ が正しい。$-12v_i$ は $R_2\to\infty$(b入力なし)に相当する場合の値であり、本条件では不正解。

5
正解

理想オペアンプの仮想接地と KCL より $I_1=v_i/1\,\text{k}\Omega, I_2=v_i/2\,\text{k}\Omega$、合流電流は $1.5\,v_i/\text{k}\Omega$。よって $v_o=-12\,\text{k}\Omega\times 1.5\,v_i/\text{k}\Omega=-18v_i$ となり正しい。

49
臨床工学技士国家試験 - 第24回 午前
正答率:56% 類似度 60.5% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
図の回路で電圧計は 1.0V、電流計は 20mA を示した。抵抗値 R [Ω] はどれか。ただし、電流計の内部抵抗は 2.0Ω とする。(医用電気電子工学)
24AM49-0
1
45
2
48
3
50
4
52
5
55

解説

図より、電流計A(内部抵抗 r=2.0\Omega)と抵抗 R は直列、電圧計Vはその両端に並列で接続されている。電圧計の指示 1.0 V は直列合成抵抗 $(R+r)$ にかかる電圧、電流計の指示 20 mA はその回路電流である。よってオームの法則より $V=I(R+r)$。I=20 mA=0.020 A を用いて $1.0=0.020(R+2.0)$ から $R+2.0=50$ 、したがって $R=48\Omega$ となる。

選択肢別解説

1
不正解

誤り。R=45\Omega とすると合成は R+r=47\Omega、電流は $I=V/(R+r)=1/47\approx21.3\,\mathrm{mA}$ となり、指示 20 mA と一致しない。

2
正解

正しい。電圧計の 1.0 V は直列合成抵抗 $(R+r)$ にかかる電圧で、$V=I(R+r)$。$1.0=0.020(R+2.0)$ より $R+2.0=50$、$R=48\Omega$。

3
不正解

誤り。内部抵抗 r=2.0\Omega を無視して $R=V/I=1.0/0.020=50\Omega$ とした誤り。実際は R に r が直列に加わるため、R は 50 から r を差し引く必要がある。

4
不正解

誤り。R=52\Omega では合成が 54\Omega となり、$I=1/54\approx18.5\,\mathrm{mA}$ と 20 mA に一致しない。また、総抵抗 50\Omega に r=2\Omega を加える誤った処理に対応する。

5
不正解

誤り。R=55\Omega では合成が 57\Omega、$I=1/57\approx17.5\,\mathrm{mA}$ と指示値と一致しない。与条件 r=2.0\Omega を用いた $V=I(R+r)$ を満たさない。

23
第二種ME技術認定試験 - 第28回 午前
類似度 60.5%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
図の交流回路で、R、L、Cの両端の電圧(実効値)は図に示す値であった。電源電圧E(実効値)は何Vか。
img11202-23-0
1
√2
2
2
3
3
4
4
5
√6
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16
臨床工学技士国家試験 - 第21回 午後
類似度 60.3% 解説あり
科目:
中分類: 電子工学
小分類: 電子回路
図の回路において入力電圧 $v_i$ と出力電圧 $v_o$ の関係を表す式はどれか。ただし、Aは理想演算増幅器とする。
21PM16-0
1
$v_o = -\frac{1}{CR} \frac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}t}$
2
$v_o = -CR \frac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}t}$
3
$v_o = -\frac{1}{CR} \int v_i \mathrm{d}t$
4
$v_o = -CR \int v_i \mathrm{d}t$
5
$v_o = -\frac{R}{C} \int v_i \mathrm{d}t$

解説

画像の回路は、入力側がコンデンサC、帰還が抵抗R、非反転端子(+)が接地の反転構成である。理想オペアンプでは仮想接地より反転端子電位は約0 Vなので、入力コンデンサ電流は $i_C=C\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(V_i-0)=C\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}$。この電流がそのまま帰還抵抗を流れ、抵抗電流は $i_R=(0-V_o)/R=-V_o/R$。節点で $i_C=i_R$ より、$C\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}=-\frac{V_o}{R}$、従って入出力関係は $V_o=-CR\,\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}$。符号が負になるのは反転動作による。したがって正解は選択肢2である。

選択肢別解説

1
不正解

誤り。形は微分回路だが係数が逆である。導出より $V_o=-CR\,\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}$ が正しく、$-\frac{1}{CR}$ ではない。

2
正解

正しい。入力にC、帰還にRをもつ反転構成の理想微分回路であり、仮想接地と電流連続から $V_o=-CR\,\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}$ となる。

3
不正解

誤り。これは積分回路(入力に抵抗、帰還にコンデンサ)の関係式 $V_o=-\frac{1}{CR}\int V_i\,\mathrm{d}t$ であり、本回路(入力C・帰還Rの微分回路)には当てはまらない。

4
不正解

誤り。形が積分回路で係数も不適切。本回路は微分回路であり、正しい関係は $V_o=-CR\,\frac{\mathrm{d}V_i}{\mathrm{d}t}$。

5
不正解

誤り。積分形かつ係数が不正(次元的にも不整合)。理想積分回路の係数は $-\frac{1}{CR}$ であり、本回路は微分回路である。

49
臨床工学技士国家試験 - 第29回 午前
正答率:82% 類似度 60.2% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
図1の交流回路が共振状態にあるとき、抵抗の両端にかかる電圧を $V_R$ とする。図2の交流回路における電圧を $V$ とするとき、$V_R/V$ はどれか。
29AM49-0
1
$\frac{1}{2}$
2
$\frac{1}{\sqrt{2}}$
3
1
4
$\sqrt{2}$
5
2

解説

直列RLC回路のインピーダンスは $Z=R+j(\omega L-1/(\omega C))$。共振時は $\omega L=1/(\omega C)$ となり虚数成分が0、したがって合成インピーダンスは実数の $R$ のみ。よって図1では電源電圧と抵抗電圧が一致し $V_R=V_\text{src}=100\,\mathrm{V}$。図2は抵抗のみの直列回路で、理想電源に対して抵抗両端電圧 $V$ も電源電圧と等しく $V=100\,\mathrm{V}$。ゆえに比は $V_R/V=100/100=1$。なお共振角周波数は $\omega_0=1/\sqrt{LC}$(数値は比の計算には不要)。

選択肢別解説

1
不正解

$1/2$ となる条件は本設問には当てはまらない。共振時の直列RLCでは合成インピーダンスは $R$ のみで、抵抗電圧は電源電圧と等しいため、比は1である。

2
不正解

$1/\sqrt{2}$ は電力や実効値の文脈で現れやすいが、ここでは共振時に $V_R=V_\text{src}$、図2でも $V=V_\text{src}$ であるため、比は1となる。

3
正解

正しい。共振で $\omega L=1/(\omega C)$ となり $Z=R$。したがって図1で $V_R=V_\text{src}$。図2は抵抗のみで $V=V_\text{src}$。よって $V_R/V=1$。

4
不正解

$\sqrt{2}$ となる根拠はない。共振直列回路ではリアクタンスが打ち消し合い、抵抗電圧は電源電圧と等しくなるので比は1。

5
不正解

2倍にはならない。共振でもコイルやコンデンサ単体の電圧が大きくなることはあるが、抵抗電圧は電源電圧と等しく、比は1である。

56
臨床工学技士国家試験 - 第28回 午前
正答率:52% 類似度 60.2% 解説あり
科目:
中分類: 電子工学
小分類: 電子回路
図1の電圧 $v_i$ を図2の回路に入力したときの出力電圧 $v_o$ の波形はどれか。
ただし、A は理想演算増幅器とし、$v_o$ の初期値は 0V、$CR=1s$ とする。
28AM56-0
1
0sから1sで2Vまで増加、1sから2sで0Vまで減少する三角波。
2
0sから1sで-2Vまで減少、1sから2sで0Vまで増加する三角波。
3
0sから1sで2Vまで増加、1sから2sで-2Vまで減少する台形波。
4
0sから1sで-2Vまで減少、1sから2sで2Vまで増加する台形波。
5
正弦波状の波形。

解説

図2は反転形(ミラー)積分回路で、理想OPアンプかつ初期値 $v_o(0)=0$、$CR=1\,\mathrm{s}$ より入出力関係は $v_o(t)=-\frac{1}{CR}\int v_i(t)\,dt=-\int v_i(t)\,dt$、すなわち傾きは $\frac{dv_o}{dt}=-v_i$ となる。図1の入力は0–1 sで $v_i=+2\,\mathrm{V}$、1–2 sで $v_i=-2\,\mathrm{V}$ が交互に続く矩形波である。したがって0–1 sは傾き −2 V/s で $0\,\mathrm{V}\to -2\,\mathrm{V}$、1–2 sは傾き +2 V/s で $-2\,\mathrm{V}\to 0\,\mathrm{V}$ と直線的に変化する。この動作が繰り返されるため、出力は0 Vと −2 Vの間を往復する三角波となる。画像の選択肢図からは、この波形に一致するのは選択肢2である。

選択肢別解説

1
正解

誤り。選択肢1の波形は0→+2 V→0→+2 V…と正側に三角状に振れる。反転積分器では $\frac{dv_o}{dt}=-v_i$ のため、$v_i=+2\,\mathrm{V}$ の区間では出力は負方向(−2 V/s)へ直線的に下がり、初期値0 Vから −2 Vに到達するはずで正側へは上がらない。

2
不正解

正しい。0–1 sで $v_i=+2\,\mathrm{V}$ より傾き −2 V/s、$0\to -2\,\mathrm{V}$。1–2 sで $v_i=-2\,\mathrm{V}$ より傾き +2 V/s、$-2\to 0\,\mathrm{V}$。これが周期的に繰り返されるため、0 Vと −2 V間の三角波となる。

3
不正解

誤り。選択肢3は指数関数的に丸みを帯びた充放電状の波形で、受動RC回路の応答に近い。理想OPアンプの積分器では区間ごとに傾き一定の直線(三角波)となるため一致しない。

4
不正解

誤り。選択肢4も指数的な曲線で、直線的な傾きが得られる理想積分器の出力と合致しない。また0–1 sで負側へ直線的に −2 Vまで降下する特徴を満たしていない。

5
不正解

誤り。選択肢5は各立ち上がり付近で鋭い過渡を示す波形で、微分的応答に近い。積分器の出力は矩形入力に対し時間に対して線形に変化する三角波となる。

50
臨床工学技士国家試験 - 第30回 午後
重要度:標準 正答率:56% 類似度 60.2% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
図の正弦波交流回路で抵抗 R の両端の電圧が 60 V のとき、コイル L の両端の電圧 [V] はどれか。
30PM50-0
1
0
2
20
3
40
4
60
5
80

解説

正弦波のRL直列回路では、抵抗Rの電圧は電流と同相、コイルLの電圧は電流より90°進むため、電源電圧Eはベクトル的に $E^2=V_R^2+V_L^2$ の関係になる(直角三角形)。図より電源は100 V、与えられた抵抗電圧は60 Vなので、コイル電圧は $V_L=\sqrt{E^2-V_R^2}=\sqrt{100^2-60^2}=\sqrt{6400}=80$ V。したがって答えは80 V。

選択肢別解説

1
不正解

0 Vであればコイルに電圧降下が生じないが、RL直列で電源100 V・抵抗電圧60 Vの条件では $E^2=V_R^2+V_L^2$ を満たす必要があり、$V_L=80$ Vとなる。よって不適。

2
不正解

RL直列回路の電圧は直交関係にあり $E^2=V_R^2+V_L^2$。$E=100$ V、$V_R=60$ Vから $V_L=80$ Vであり、20 Vは一致しない。

3
不正解

同上のベクトル和より $V_L=\sqrt{100^2-60^2}=80$ Vである。40 Vは条件と矛盾。

4
不正解

抵抗電圧と同じ60 Vとなるのは一般には成立しない。$E^2=V_R^2+V_L^2$ より $V_L=80$ Vであり、60 Vは不正解。

5
正解

RL直列で $E^2=V_R^2+V_L^2$。$E=100$ V、$V_R=60$ Vより $V_L=\sqrt{100^2-60^2}=80$ V。これが正解。

19
臨床工学技士国家試験 - 第19回 午後
類似度 60.1%
科目:
中分類: 電子工学
小分類: 電子回路
図の回路は、端子A、Bの電圧の高低に従って端子Xに高か低の信号を出力する。信号電圧の高(E[V])および低(0[V])をそれぞれ1、0で表すと、正しい真理値表はどれか。ただし、ダイオードは理想ダイオードとする。
19PM19-0
19PM19-1
1
選択肢が設定されていません
2
選択肢が設定されていません
3
選択肢が設定されていません
4
選択肢が設定されていません
5
選択肢が設定されていません
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