Question

にの

2️⃣の(4)の解説お願いします(＞人＜;)
説明を読んでも理解できなくて、、、

2 電流による発熱 次の実験について,あとの問いに答えなさい。
〔実験1〕 2.0Ωの電熱線 a を用いて図1のような装置をつくった。 点
Pと点Qの間に6.0Vの電圧を加え,5分間電流を流しながら水温を測
定した。次に,電熱線 a を電熱線 b にかえて,同様の操作を行った。表
を電熱線にかえて
3A
はその結果である。 GW
2
1.5A
40
6W
4 6W
〔実験2〕 図1の電熱線aを,電熱線a と電熱線b を直列につないだもの
にかえて、点Pと点Qの間に 6.0Vの電圧を加え,
がら水温を測定した。 ただし, 実験1と2では,
水の量,電流を流し始めたときの水温, 室温は
同じであり,電熱線で発生する熱はすべて水温
じょうしょう
の上昇に使われるものとする。
5分間電流を流しな
電流を流し始めて
からの時間 〔分〕
水温 電熱線 a
[℃] 電熱線b
図1
1
16.4
18.0
16.4 17.2
90
(1) 実験1で,電熱線bに電流を流し始めてからの時間と水の上昇温度と言
の関係を表すグラフを,表をもとに図2にかきなさい。
(2) 実験1で,電熱線 a が消費する電力と電熱線 b が消費する電力の比を,
もっとも簡単な整数の比で表しなさい。
(3) 実験2で,電熱線aとbについて次の①, を比べるとどうなってい
るか。 あとのア~ウからそれぞれ選び, 記号で答えなさい。
① 電熱線に流れる電流の大きさ
⑩ 電熱線が消費する電力
ア 電熱線aが大きい。 イ 電熱線bが大きい。 ウ 電熱線aとbで
(4) 実験2で,電熱線に電流を流し始めてから, 水温が4.0℃上昇するのは何秒後
次のア~エから選び, 記号で答えなさい。
ア 100秒後
イ 200秒後
ウ 450秒後
エ 900秒後
(6点×5)
(1)
図2にかく。
(2) 2:1
(3)① ウ

5.0 V
= 0.50A +0.50A = 1.0A
10Ω
10
2
それぞれの電熱線で
の水の上昇温度は右の
表のようになる。
電流を流し始めてからの時間 [分]
水の上昇温度 電熱線 a
(°C)
0
1
2
3
4
5
0
1.6
3.2
4.8
電熱線 b 0
0.8
1.6 2.4
63
6.4
8.0
3.2
4.0
火
(2) 水の量は同じなので、水の上昇温度は電力と電流を流した時間に比例する。同じ
時間で水の上昇温度を比べると,電熱線 a:電熱線b =8.0:4.0=2:1
(3) ⓘ…直列回路なので,流れる電流の大きさは同じである。
･･･電力=電圧 × 電流 = 電圧 x-
電圧
より、電圧の大きさが同じとき,電力は抵
抵抗
抗に反比例する。実験1では,電熱線 aとbに加わる電圧が同じで,電力が電
熱線a:電熱線b=2:1 なので、抵抗は 電熱線a:電熱線 b =1:2
電力=電圧×電流=抵抗×電流×電流 より,電流の大きさが同じとき,電力
は抵抗に比例するので,直列回路では,電熱線bのほうが,電力が大きい。
(4) 抵抗は 電熱線a:電熱線b=1:2 より 電熱線b の抵抗は2.0Ω×2=4.0 Ω
よって, 直列回路全体の抵抗は 2.0Ω +4.0Ω =6.0Ω 電圧の大きさが同じとき,
電力は抵抗に反比例するので,電力は電熱線b: 直列回路=6.0:4.0=3:2
電熱線bでは, 水温が4.0℃上昇するのに5分 (300秒) かかっているので,直列回
$3
=450秒かかる。
路で同じ熱量を発生させるには 300秒x-
2
3 (1) 磁界の向きと電流の向きがどちらも逆になるので,動く向きは同じになる。また,
コイルに流れる電流が小さくなるので,動く大きさは小さくなる。
(2) 直列回路では,抵抗が大きくなるので,電流は小さくなり,コイルの動く大きさ
は小さくなる。 並列回路では, 回路全体に流れる電流はそれぞれの電熱線に流れる
電流の和になる。VIでは,回路全体に流れる電流は100mA+100mA=200mA
なり,電熱線A1つだけのときよりも流れる電流が小さくなる。
4 (1)図3で,電流が乾電池の+極から出て-極に入る向きに,右手の親指以外の4本
の指を合わせたとき,のばした親指の向きが,コイルの内側の磁界の向きになる。
実験の①と②では,コイルAに流れる電流の向きが逆になるので,コイルAがつ
くる磁界の向きも逆になり,コイルBに流れる電流の向きも逆になる。
(2)交流は,電流の向きと大きさが周期的に変化する。
(3)電力量〔Wh〕=電力 〔W〕 ×時間[h]より,充電していた時間は

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

ののひと

コツコツ数値を出しながら求める方法で回答します（長くなってしまいますがご了承ください）。
作業ごとに▼で区切ったので、自力で求められた部分は飛ばして読んでいただいてOKです。

▼実験1の電熱線aの場合の電力量を求める

（写真のメモ書きから、大丈夫かと思いますので、実験1の電熱線aに流れる電流の大きさの求め方は割愛します。）
実験1の電熱線aの場合、5分間の電力量〔J〕は次のように求められます。
電力量〔J〕
＝電力〔W〕×時間〔s〕
＝電流〔A〕×電圧〔V〕×時間〔s〕
＝3〔A〕×6.0〔V〕×（5×60）〔s〕
＝5400〔J〕
解説の表より実験1の電熱線aに5分間電流を流すと水が8℃上昇するので、5400〔J〕の電力量で水が8℃上昇することがわかります。

（補足）
電力〔W〕＝電流〔A〕×電圧〔V〕なので、実験1の電熱線aの電力は18Wになります。

▼実験2で消費する電力を求める

（こちらもメモ書きから大丈夫そうなので、電熱線bの抵抗の大きさ4Ωの求め方は割愛します。）
実験2の回路全体の電流と電圧の大きさは（メモ書きにあるので求め方は割愛しますが、）1Aと6.0Vですね。
したがって、実験2の回路全体で消費する電力は
電力〔W〕
＝電流〔A〕×電圧〔V〕
＝1〔A〕×6.0〔V〕
＝6〔W〕
となります。

▼実験2で水が4℃上昇するときの電力量に着目する

「▼実験1の電熱線aの場合の電力量を求める」の末尾に書いたように、5400〔J〕の電力量で水が8℃上昇するので、水が4℃上昇するときの電力量は2700〔J〕です。
この電力量を4℃上昇するのにかかった時間をt〔s〕とすると、電力量〔J〕＝電力〔W〕×時間〔s〕より、次の式のように表せます。
6〔W〕×t〔s〕＝2700〔J〕
t〔s〕＝450〔s〕
よって、答え450秒になります。

にの

とてもよく分かりました！ありがとうございます🙇‍♀️