2020年 早稲田中学の問題です。
新品の乾電池、手回し発電機、豆電球、発光ダイオード（LED）、電流計、スイッチを用いて、図1の①～⑤の回路を作り、実験1～実験4を行いました。これについて以下の問いに答えなさい。
ただし、用いた豆電球とLEDはすべて同じ種類であるとします。また、図2のように、LEDには長い足と短い足があることに注意しなさい。
【実験1】①、②のスイッチを入れると、②の豆電球の方が明るく光りました。このとき①、②の電流計は、それぞれ250mA、430mAを示しました。
【実験2】③の手回し発電機のハンドルを時計回りに一定の速さで回すと、豆電球は実験1の①と同じ明るさで光り、電流計は250mAを示しました。ハンドルを回す速さをゆっくりと上げると、それにともなって豆電球は明るくなり、電流計の示す値は大きくなりました。ある速さに達したところで、豆電球は実験1の②と同じ明るさになり、電流計は430mAを示しました。
【実験3】④のスイッチを入れると、LEDは光り、電流計は20mAを示しました。また、⑤の手回し発電機のハンドルを時計回りに一定の速さで回すと、⑤のLEDは④のLEDと同じ明るさで光り、電流計は20mAを示しました。この状態からハンドルを回す速さをゆっくりと下げると、それにともなってLEDは暗くなり、電流計の示す値が小さくなりました。ある速さに達したところで、LEDが光らなくなり、電流計はOmAを示しました。LEDが光らなくなった速さで③の手回し発電機のハンドルを時計回りに回すと、豆電球は実験1の①よりも明るく光り、電流計は300mAを示しました。
【実験4】⑤のLEDを逆向き（短い足を手回し発電機の＋側、長い足を電流計の＋側）につなぎ、手回し発電機のハンドルを時計回りに回しました。すると、回す速さにかかわらずLEDは光りませんでした。電流計は常に0mAを示しました。
問1 実験1と実験2からわかることは何ですか。ふさわしいものを2つ選び、記号で答えなさい。
ア 豆電球は、電流の流れる向きに関係なく光る。
イ 豆電球は、大きな電流が流れるとより明るく光る。
ウ 豆電球は、つないだ乾電池の個数に関係なく同じ明るさで光る。
エ 手回し発電機のハンドルを回す向きを変えると、流れる電流の向きも変わる。
オ 手回し発電機のハンドルを速く回すほど、大きな電流を流すことができる。
問2 図3のような回路を作ったとき、光る豆電球をすべて選び、記号で答えなさい。
問3 図4のような4つの回路を作ったとき、光るLEDをすべて選び、記号で答えなさい。
問4 図5のような回路を作ったとき、光るLEDをすべて選び、記号で答えなさい。
問5 乾電池は使い続けると施寵することが知られています。図1の②と④のスイッチを同時に入れると、豆電球の方がLEDよりも早く明かりが消えました。新品の乾電池を用いて、図6のような回路を作ったとき、どのような現象が起きますか。もっともふさわしいものを選び、記号で答えなさい。ただし、乾電池の箋稀は豆電球やLEDの寿命に比べて短いものとします。
ア 豆電球とLEDはいずれも光り、豆電球の明かりが先に消える。
イ 豆電球とLEDはいずれも光り、LEDの明かりが先に消える。
ウ 豆電球とLEDはいずれも光り、同時に消える。
エ 豆電球のみ光り、しばらくたつと消える。
オ 豆電球とLEDはいずれも光らない。
【解説と解答】
問1 豆電球は、大きな電流が流れるとより明るく光ります。手回し発電機のハンドルを速く回すほど、大きな電流を流すことができます。
（答え）イオ
問2 LEDは長い方がプラスであれば光りますが、逆ですと光りません。イの上の部分でショートが起こるのでイに電流は流れ図、アは短い方にプラスが繋がっているので流れません。ウの豆電球だけが光ります。
（答え）ウ
問3 実験3からLEDは乾電池２個直列でつないだ電圧でないと光りません。したがってエ。
（答え）エ
問4 乾電池２個直列の電圧がかかるのはウだけです。アは短い方がプラスにつながっています。
（答え）ウ
問5 ここで電圧は乾電池直列２個分ですが、最初はどちらもひかります。しかし、電圧が２個分ないとLEDは光らないので、先に消えます。
（答え）イ
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