-
![]()
A
ウ|H||R
3 入試問題に挑戦!!!
滑車(プーリー)付き
手回し発電機
手回し発電機のハンドルの部分を滑車(プーリ
ー)に替え、豆電球を光らせる実験を行った。
豆電球
右の図のように手回し発電機をスタンドに固
定し、豆電球1個と電流計と電圧計を接続した回
路を作成した。水の入った 500gのペットボトル
を滑車に固定してつり下げ、ペットボトルを落下
させることで滑車を回転させ、 電気を発生させ
ペットボトル
電圧計
スタンド
電流計
端子
た。
地面より1mの高さからペットボトルを落下させたとき、豆電球に流れる電流と電圧の大きさ及びペットボトル
が地面に着地するまでにかかる時間を測定した。ただし、電流と電圧
は、滑車(プーリー)の回転が一定のときの値を読み取った。表は、実験
を10回行った結果の平均の値である。
(1) 次の文は、この実験をまとめた文である。( ① )~( ③ )に当てはまる言葉や数値を答えなさい。
ペットボトルを持ち上げるのに必要な最小限の力の大きさは( ① )Nである。その際、ペットボトルを1m持ち
上げた仕事の大きさは( ② )Jである。これは、地面から1mの高さにあるペットボトルが持っている
電圧
電流
時間
0.25V
0.2A
8秒
(③ )エネルギーと等しい。そして、 その高さからペットボトルを落下させ、手回し発電機機を回転させることで
(③ )エネルギーから運動エネルギーに、 さらに電気エネルギーに変換され豆電球が光る。
(2) 表の実験結果より電力と電気エネルギーを求めなさい。ただし、電気エネルギーは電力量と同じである。
(3)この実験でペットボトルが持っていたエネルギーから電気エネルギーへの変換効率は何%か答えなさい。
(4)次の文の( ① )、( ② )に当てはまる語句の組み合わせとして、最も適当なものをア~力から1つ選び言
号で答えなさい。
ペットボトルが持っていたエネルギーから、 目的の電気エネルギーに変
換され なかったエネルギーの多くは( ① )エネルギーや音エネルギーに
変換される。変換前と比べて、変換後のエネルギーの総和は( ② )。
の
光
変化しない
光
と
大きくなる
小さくなる
変化しな
大きくな
2 5
33
の(L)
小さくわ
(2)電力 0.05W
電気エネルギー
0.4J
エ
8%
[解説]
(1) ② 5N × 1m =5J
③ 高いところにある物体がもつエネルギーを、 位置エネルギーという。
2)W=DV×Aより、 0.25V × 0.2A =0.05W
★電気エネルギー=電力量 0.05W × 8秒
3)
0.4J
× 100 =8%
5J
57
