電気に関する問題 | 中学受験　田中貴.com

2019年桜蔭中学の問題です。

実験1，2について，文章を読み，問いに答えなさい。

【実験1】電熱線に電漉装置をつなぐと，電熱線に電流を流そうとするはたらきが加わり，その結果，電流が流れる。この電流を流そうとするはたらきを電圧と呼び，Ⅴ（ボルト）という単位をつけた値で表す。
　同じ長さで太さの異なる2つの電熱線A，Bをそれぞれ200mLの水に入れた。それぞれの電熱線に電源装置をつないで10分間電流を流し，水の温まり方を調べた。下の表は，用いた電熱線と，電圧，電流，水の温度変化をまとめたものである。

問1 実験結果について述べた次の文章の空らん①～⑥にあてはまる語句を，それぞれ（ア．大き，　イ．小さ）から選び，記号で答えなさい。

　電熱線A，Bのどちらにも同じ大きさの電流が流れているとき，Aに加わる電圧の方が（　①　）く，Aの方が水の温度変化は（　②　）い。このことから，電熱線を流れる電流が同じであれば電圧が大きいほど水の温度変化が（　③　）くなることがわかる。また，電熱線A，Bのどちらにも同じ大きさの電圧が加わっているとき，Aに流れる電流の方が（　④　）く，Aの方が水の温度変化は（　⑤　）い。このことから，電熱線に加わる電圧が同じであれば電流が大きいほど水の温度変化が（　⑥　）くなることがわかる。

問2　右の図のように，電熱線A，Bを直列につなぎ，それぞれ200mLの水に入れ，電源装置をつないで2Aの電流を　10分間流し，水の温まり方を調べました。直列につないだ電熱線には，どちらにも同じ電流が流れますが，加わる電圧が異なります。どちらの電熱線で温めた水の方が温度変化が大きくなりますか。AまたはBの記号で答えなさい。

問3　右の図のように，電熱線A，Bを並列につなぎ，それぞれ200mLの水に入れ，電源装置をつないで9Vの電圧を　10分間加え，水の温まり方を調べました。並列につないだ電熱線には，どちらにも同じ電圧が加わりますが，流れる電流が異なります。どちらの電熱線で温めた水の方が温度変化が大きくなりますか。AまたはBの記号で答えなさい。

問4　電熱線A，Bはどちらの方が太いと考えられますか。AまたはBの記号で答えなさい。

【実験2】モーターは，電流を流すと娠咽転するが，逆に，軸を回転させることにより発電機としてはたらき，電流を取り出すことができる。
　右の図のように，豆電球と電流計をモーターの端子につなぎ，モーターの軸に糸のはしをとめて巻き付ける。糸のもう一方のはしにおもりをつけ，100cmの高さから地面まで落とすことでモーターの軸を回転させた。モーターの軸の直径は1cmである。おもりの重さを変え，おもりが100cm落ちるのにかかる時間と，豆電球に流れる電流を調べ
た結果が下の表である。

問5　実験2の装置は回転運動を電気に変えるしくみをもっています。このしくみをもたないものをつぎのア～カからすべて選び，記号で答えなさい。
　　　ア．太陽光発電　　　　　　イ．風力発電　　　　　　　ウ．火力発電
　　　エ．原子力発電　　　　　　オ．水力発電　　　　　　　カ．燃料電池

問6　表のaとbではどちらの値が大きいと考えられますか。aまたはbの記号で答えなさい。

問7　おもりは始めから終わりまで一定の速さで落ちたものとします。900gのおもりを用いた実験では，モーターの軸が1回転するのに何秒かかりましたか。円周率を3.14として計算し，四捨五入して小数第2位まで求めなさい。

問8　600gのおもりを用い，モーターの端子につなぐものを以下のア～エのようにして実験をしました。おもりが100cm落ちるのにかかる時間を比べるとどのようになりますか。かかる時間の短い順にア～エの記号を並べなさい。
　ア．豆電球を1つつないだ場合
　イ．発光ダイオードを1つ，光る向きにつないだ場合
　ウ．発光ダイオードを1つ，光らない向きにつないだ場合
　エ．1本の導線で2つの端子をつないだ場合

【解説と解答】

問l　同じ1Aの電流が流れているときAの電圧は12V,Bの電圧は9Vですから、Aの方が電圧が大きく温度変化も大きくなります。流れる電流が同じであれば、電圧が大きいほど、温度変化は大きくなります。同じ電圧がかかっているとき、例えば6Vの時に、Aに流れる電流の方が小さく、温度変化も小さくなります。電圧が同じであれば、電流が大きいほど温度変化が大きくなることがわかります。
（答え）①　ア　　②　ア　　③　ア　　④　イ　　⑤　イ　　⑥　ア

問2　図でAとBは直列につながれているので、流れる電流が同じになるから、Aの温度変化が大きくなります。
（答え）A　　
問3　図でAとBは並列につながれているので、電圧が同じになることからBの温度変化が大きくなります。
（答え）B　　
問4　同じ電圧をかけたとき、流れる電流はBの方が大きいことから、Bの抵抗が小さく、したがってBの方が太いと考えられます。
（答え）B　　
問5　タービンを回して発電しないものですから、太陽光と燃料電池になります。
（答え）ア，カ　　
問6　軸の回転が速いのでbbが大きくなります。
（答え）b　　
問7　モーターの軸の直径が1cmですから、円周は3.14cm。100cm落ちるので、100÷3.14＝31.8回転しています。それが8秒ですから、1回転あたり8÷31.8=0.2515･･･で0.25秒です。
（答え）0.25
問8　軸が回って電気が流れるとき、流れる電気の量が少ないほど早く落ちます。
（答え）ウ・イ・ア・工