聖光学院中学 理科 問題解説★2015年(H27年)

こんにちは。今日は2015聖光学院理科の第4問(5)～(10)を解説してまいります。

第4問　物理　電気回路

［実験4］　図5のような回路をつくり、電源の電圧をいろいろと変えたときの電熱線に流れる電流を調べると、図6のような結果になりました。


［実験5］　図7・8のように、2個の電熱線をつなぎ、電源の電圧を6〔ボルト〕にして、それぞれの電熱線に流れる電流を調べました。


(5)　図7の回路で、電熱線Aに流れる電流は何〔アンペア〕ですか。
(6)　図8の回路で、電熱線Bの抵抗値は何〔ボルト/アンペア〕ですか。ただし、答えが割り切れない場合は、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

［実験6］　図9のように、4個の電熱線をつなぎ、電源の電圧をある値にして、それぞれの電熱線に流れる電流を調べました。電熱線Cの抵抗値を計算したら、15〔ボルト/アンペア〕でした。


(7)　電熱線Cに流れる電流は何〔アンペア〕ですか。
(8)　電源の電圧は何〔ボルト〕ですか。

［実験7］　図10のように、豆電球と電熱線をつなぎ、電源の電圧を17〔ボルト〕にして、豆電球と電熱線に流れる電流を調べました。また、図11は、図2と図6の結果をまとめて描いたものです。


(9)　豆電球と電熱線には同じ電流が流れていました。豆電球のに流れる電流は何〔アンペア〕ですか。
(10)　電熱線の抵抗値は何〔ボルト/アンペア〕ですか。ただし、答えが割り切れない場合は、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

(5)　電熱線が並列つなぎなら図5と同じなので、グラフより0.55〔アンペア〕と分かります。答　0.55〔アンペア〕
(6)　電熱線が直列つなぎなら、電圧は6÷2＝3〔ボルト〕ずつかかり、図6より0.45〔アンペア〕、抵抗値は
3÷0.45＝6.66…⇒6.7〔ボルト/アンペア〕になります。答　6.7〔ボルト/アンペア〕
(7)　抵抗値が15〔ボルト/アンペア〕なので、(電源の電圧)＝15×(流れる電流)となっているところを探します。
この関係を図6に書き入れると以下のような赤い直線が描けます。

この直線上の点はすべて抵抗値が15〔ボルト/アンペア〕になるので交点における電流の値を読みとると0.6〔アンペア〕であることが分かります。　　答　0.6〔アンペア〕
(8)　電熱線Cに流れる電流が0.6なので、　並列つなぎの電熱線1個に流れる電流は0.6÷3＝0.2〔アンペア〕になります。電流が0.2〔アンペア〕流れているとき、図6より電圧は1かかります。よって電源の電圧は1＋9＝10〔ボルト〕になります。　
答　10〔ボルト〕
(9)　豆電球と電熱線に同じ電流が流れるので横線を描きます。赤い直線と曲線の交点、赤い直線と黒い直線の交点の電圧の値を読み取り、それらの和が17になるところを探しましょう。　答　0.55〔アンペア〕

(10)　赤い直線と曲線の交点は(電圧、電流)＝(6、0.55)なので、抵抗値は6÷0.55＝10.9090...⇒10.9〔ボルト/アンペア〕　になります。
答　10.9〔ボルト/アンペア〕