Ⅰ類Ｂ

技術（土木（一般方式）、建築（一般方式）、機械（一般方式）、電気（一般方式））

専 門 問 題令和 6 年施行

職員採用試験指示があるまで開いてはいけません。

注 意
1 ． 問題と解答用紙は別になっています。必ず解答用紙に解答してください。
2 ． 問題は試験区分ごとに５題あります。そのうち３題を選択して解答してください。
3 ． 解答時間は２時間です。
4 ． 解答に当たっては、解答用紙の表紙に記載された注意をよく読んでください。
5 ． この冊子は持ち帰ることができますが、解答用紙は絶対に持ち帰らないでください。
6 ． 係員による試験開始の指示の後、乱丁・落丁等がないことを確認した上で、解答を始めてください。
7 ． 問題のページは、次のとおりです。
土木（一般方式）
・・・・1ページ～3ページ
建築（一般方式）
・・・・５ページ～６ページ
機械（一般方式）
・・・・７ページ～８ページ
電気（一般方式）
・・・・９ページ～13ページ

土木（一般方式）
次の〔１〕～〔５〕の５題のうちから３題選択のこと〔１〕

構造力学に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。

（1） 図１のような断面を持つ単純支持ばりに、図２のような集中荷重が作用しているとき、曲げモーメントが最大となる位置での縁応力度を求めよ。
（2） （1）において、荷重作用点のすぐ左側におけるせん断力を求めよ。また、その場所における最大せん断応力度、フランジとウェブの接合部におけるせん断応力度を求めよ。
300 mm
20 mm
nn

460 mm

20 mm
20 mm
300 mm
図150kN4m4m
図2‒ 1‒

土木（一般方式）〔２〕

水理学に関する次の問いに答えよ。

（1） 開水路における常流と射流について、フルード数に言及して、それぞれ説明せよ。
（2） 下の図のような管水路で、断面１において流速 v 1 ＝ 2.0 ｍ/s、圧力p 1 ＝ 250kPaであるとき、次の問いに答えよ。ただし、重力加速度 ＝ 9.8 ｍ/s２、水の密度ρ
＝ 1,000 kg/m３、エネルギーの損失は考えないものとし、計算の過程も示すこと。
ア

断面２における流速v2 を求めよ。

イ

断面２における圧力p2 を求めよ。
断面 1（内径 1.8 ｍ）

v170 mv2
断面 2（内径 1.2 ｍ）

基準面

〔３〕

土質工学に関する次の問いに答えよ。

（1） 土のコンシステンシー限界を三つ挙げ、それぞれ説明せよ。
（2） 一次圧密及び二次圧密について、それぞれ説明せよ。

‒ 2‒

30 m

土木（一般方式）〔４〕

土木施工又は土木材料に関する次の問いに答えよ。

（1） コールドジョイントについて、対策に言及して説明せよ。
（2） 下の図のような鉄筋コンクリートのはりに曲げモーメントMｄ ＝ 50.0kN・m が作用するとき、鉄筋比 p、鉄筋の引張応力度σs 及びコンクリートの圧縮応力度σ’ｃ を 求 め よ 。 た だ し 、 D1 9 の 公 称 断 面 積 Aｓ＝ 2 8 6. 5 m m２、 中 立 軸 位 置 係 数
k ＝ 0.3とし、計算の過程も示すこと。

３- D1 9d＝600 ｍmb＝450 ｍm

〔５〕

都市計画又は衛生工学に関する次の問いに答えよ。

（1） 都市計画法第９条に定められた用途地域の種類を五つ挙げ、それぞれ説明せよ。
（2） 下水の排除方式を二つ挙げ、それぞれ説明せよ。

‒ 3‒

（このページは余白です。）‒ 4‒

建築（一般方式）
次の〔１〕～〔５〕の５題のうちから３題選択のこと〔１〕

都市計画又は建築計画に関する次の問いに答えよ。

（1） 都市計画法に定める市街化区域及び市街化調整区域について、区域区分に言及した上で、それぞれ説明せよ。
（2） 次の語句について説明せよ。
ア

マスターアーキテクト方式

イ

塔屋

〔２〕

建築構造又は構造力学に関する次の問いに答えよ。

（1） 一次設計及び二次設計について、それぞれ説明せよ。
（2） 下の図のような荷重 P を受ける梁１と梁２の荷重点に生じる弾性たわみをそれぞれδ1 、δ2 としたとき、それらの比δ1：δ2 を求めよ。ただし、梁１と梁２は等質・等断面とし、計算の過程も示すこと。
P
梁１L

LP

梁２L

〔３〕

建築法規に関する次の問いに答えよ。

（1） 建築基準法第42条に定める道路を三つ挙げ、それぞれ説明せよ。
（2） 次の語句について説明せよ。
ア地階イ

階数

‒ 5‒

建築（一般方式）
建築施工又は建築材料に関する次の問いに答えよ。

〔４〕（1） 工程表について、次の問いに答えよ。
ア

工程表の種類を三つ挙げ、それぞれ説明せよ。

イ

下の図のような工程表について、この工事のクリティカルパスと作業日数を求めよ。（解答例：Ｌ→Ｍ→Ｎ）

開始

A
4日

C
5日

B
4日

D
4日

F
9日
G
3日

E
6日

H
5日

J
6日

I4日

K
7日

(注)

及び終了はダミーを示す。

（2） 次の語句について説明せよ。
アレイタンスイ超音波探傷試験〔５〕

建築設備又は建築環境工学に関する次の問いに答えよ。

（1） ペリメーターレス空調について、エアフローウインドウ及びダブルスキンにも言及し、説明せよ。
（2） 容積55 ｍ３（床面積22 ｍ２、天井高2.5 ｍ）の室に大人が三人在室しているとき、安静時における必要換気量Q〔ｍ３/ｈ〕と必要換気回数 Nを求めよ。ただし、安静時の大人一人当たりのCO ２ 発生量を0.022 ｍ３/ｈ、CO ２ 濃度の許容値を0.1 ％、外気のCO２ 濃度を0.04 ％とする。なお、計算の過程も示すこと。

‒ 6‒

機械（一般方式）
次の〔１〕～〔５〕の５題のうちから３題選択のこと〔１〕

材料力学に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。

（1） 断面が正方形の角棒を引張荷重 P ＝ 160kNを受ける構造部材として使用する
とき、断面の最小の辺長 a〔mm〕を求めよ。ただし、角棒の引張強さσS ＝400N/mm2、構造部材の安全率 S ＝４とする。
（2） 下の図のように、丸棒１及び丸棒２を剛体の壁の間に隙間なく、また応力を生じることなく設置した。棒の温度を共にT 1 〔℃〕からT 2 〔℃〕へわずかに上昇させたとき、丸棒１に生じる応力σ1〔N/mm2〕を求めよ。ただし、棒のヤン
グ率は E〔N/mm2〕、線膨張係数はα〔/ ℃〕で共通とし、円周率はπとする。
なお、図の寸法の単位は〔mm〕とし、それぞれの棒には全体に一様な応力が生〔２〕φ2 D

φDじるものとする。

丸棒１

丸棒２

LL

熱力学又は熱機関に関する次の問いに答えよ。

（1） ある人が水を0.50Ｌ飲み、その全てを体温まで昇温させた後、肺及び皮膚から水蒸気として体外に排出したとき、水に加えられた熱量 Q〔kJ〕を求めよ。
ただし、飲んだ水の温度は７℃、体温は37 ℃、水の密度、比熱、気化熱はそれぞれ、1.0 kg/L、4.2kJ/(kg・K)、2400kJ/kgとし、計算の過程も示すこと。
（2） スターリングサイクルについて、次の問いに答えよ。
アp－v 線図及び T－s 線図を描き、各過程の状態変化を図に示せ。

イ

出力110PSのスターリングエンジンを１時間運転して、燃料を11.1 kg消費したとき、このエンジンの熱効率ηを求めよ。ただし、１PS ＝ 0.74kW、燃料の燃焼による発熱量は4.8×10 7 J/kgとし、計算の過程も示すこと。

‒ 7‒

機械（一般方式）〔３〕

流体力学又は流体機械に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。

２方向にθ＝ 60°で均等に分かれているとき、φD（1） 右の図のように、噴流が曲面状の板に衝突し、θ板に働く力 F〔Ｎ〕を求めよ。ただし、噴流の板F

密度ρ＝1200 kg/m3、流速V ＝ 10 m/s、直径D ＝ 20 mmとする。なお、重力と粘性の影響は受けないものとし、円周率π＝３とする。

θ（2） 地盤面を基準に、水面高さH1 ＝－4 ｍの地下水槽から水面高さH2 ＝16 ｍの高置水槽まで、流量 Q ＝3.6 m3/min、効率η＝70 ％のポンプで揚水するとき、軸動力P E 〔kW〕を求めよ。ただし、地下水槽及び高置水槽の水面高さは揚水に関係なく一定とし、管路の全損失ヘッドH L ＝８ ｍ、水の密度ρ＝1000 kg/m3、重力加速度 ＝10 ｍ/s2とする。

〔４〕

機械材料又は機械工作に関する次の問いに答えよ。

（1） FRPについて説明せよ。
（2） ろう接について説明せよ。

〔５〕

計測・制御又は管理工学に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。
（1） 次の微分方程式をラプラス変換を用いて解け。
（t ）
x t）
dx
d 2（＋3＋2x（t）=4dt 2dt）=0とする。
ただし、t ≥０、x（0）=1、x（1（0）（2） ある１台の装置を連続運転して、運転開始から120時間までの故障時間及び故障した時に要した修理時間の記録が次のように得られたとき、平均修復時間（MTTR）〔 ｈ〕、平均故障間隔（MTBF）〔 ｈ〕及び固有アベイラビリティを求めよ。
【 故障時間〔ｈ〕（運転開始より）】 ５，12 ，34 ，70 ，98 ，113
【 修理時間〔ｈ〕】

３， ２ ， １ ， １ ， ４ ， １‒ 8‒

電気（一般方式）
次の〔１〕～〔５〕の５題のうちから３題選択のこと〔１〕

数学に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。

（1） 円 x2 + y2 = 25 上の点（３，－4）における接線及び法線の方程式を求めよ。
（2） 放物線 y = x2－2 x－3と直線 y = x +1とで囲まれた図形の面積を求めよ。
（3） 周期2πの周期関数 f (x)のフーリエ級数展開を求めよ。
f (x)=x2       （0< x ≦2π）‒ 9‒

電気（一般方式）〔２〕

電気磁気学に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。

（1） 平行平板コンデンサの極板Ａ-Ｂ間が誘電率ε0〔F/m〕の空気で満たされ、直流電圧V ０ 〔Ｖ〕が印加されている。このコンデンサに、極板と同じ形状と同じ面積 S〔m2〕をもつ厚さ d〔ｍ〕、誘電率ε1〔F/m〕の固体誘電体を、下の図のよ
うに、位置Ｐ-Ｑ間に極板と平行に挿入したとき、コンデンサの静電容量 C １ 〔Ｆ〕を求めよ。ただし、直流電圧V ０ は一定で、コンデンサの端効果は無視できるものとする。
PAQdd2dε0

ε1ε0BV0（2） 下の図のように、点Oを中心とするそれぞれ半径１ ｍと半径２ ｍの円形導線
1の 4 と、それらを連結する直線状の導線からなる扇形導線がある。この導線に、図に示す向きに直流電流 I ＝４Ａを流したとき、点Ｏにおける磁界 H〔A/m〕の大きさを求めよ。ただし、扇形導線は同一平面上にあり、その巻き数は１巻きとする。

I1mO‒10‒2m電気（一般方式）〔３〕

発送配電及び電気機器に関する次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。
（1） 流域面積 A＝260 km2、年間降水量 B＝1600 mm、流出係数 C＝0.7の河川に最大使用水量が年間平均流量の２倍の流込み式発電所を設置するとき、次の問いに答えよ。ただし、取水口の標高を530 ｍ、放水口の標高を430 ｍ、損失落差を総落差の５％、水車効率ηt ＝88 ％、発電機効率ηg ＝ 97 ％とする。
ア

この河川の年間平均流量 Q〔m3/s 〕を求めよ。

イ

発電所の最大出力 P m 〔kW 〕を求めよ。

（2） パーセント抵抗降下 p ＝2.0 ％、パーセントリアクタンス降下 q ＝3.0 ％の変圧器があり、遅れ力率0.8の負荷に定格電流の70 ％の電流を供給して、二次電圧200Vで運転している。一次電圧の値を変えることなくこの変圧器を無負荷にしたときの二次電圧 V2 〔V〕の値を求めよ。

‒11‒電気（一般方式）〔４〕電子回路に関する次の問いに答えよ。

（1） エミッタホロワ回路について説明せよ。
（2） 次の問いに答えよ。ただし、計算の過程も示すこと。
ア

下の図のような回路において、V CC ＝10V、R1＝20kΩ、R２＝80kΩである
とき、動作点におけるエミッタ電流を１ mAとする抵抗R E〔kΩ〕の値を求めよ。ただし、動作点において、ベース電流はR2を流れる直流電流より十分小さく無視できるものとし、ベース-エミッタ間電圧は0.7Vとする。

C1R1VCC

C2vⅰ

イR2REvｏ

下の図は、使用する周波数において、アの二つのコンデンサのインピーダンスが十分に小さい場合の交流等価回路である。ここで、hie＝2.0kΩ、hfe＝100 、vi
R E はアで求めた値とするとき、入力インピーダンス i 〔kΩ〕の値を求めよ。
i
ただし、v i と i i は等価回路に示す入力電圧と入力電流である。
iⅰvⅰibh ie

h fe i bREvｏ

R 1R 2
R 1＋R 2‒12‒

電気（一般方式）〔５〕

情報・通信に関する次の問いに答えよ。

（1） 下の図のように、ドプラレーダを用いて移動体を前方30°の方向から測定したときのドプラ周波数 f ｄ ＝1.0〔kHz 〕であるとき、この移動体の移動方向の速度 v ０ 〔m/s 〕の値を求めよ。ただし、レーダの周波数 f ＝ 10〔GHz 〕、電波の速度 c ＝ 3.0×10 ８〔ｍ/ｓ〕、cos30°＝ 0.9 とし、計算の過程も示すこと。

移動体

移動方向30°レーダ（2） 下の図のような論理回路の入出力関係を示す論理式及び真理値表を求めよ。
ただし、正論理とし、A、B及びCを入力、Xを出力とする。
A
B
C

X

（3） 無線通信システムにおけるMIMOについて説明せよ。

‒13‒