電力 電流のはたらきを調ベるため,次の実験1,2を行った。 [愛媛県)
の水の上昇温度は,1分後が
年
(実験1] 抵抗の値が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との間に加える電圧を6.0V
に保ち,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,点Pと点Qとの間に加える電
圧を6.0Vに保ち,5分間電流を流しながら水温を測定した。
表は,その結果を表したものである。
[実験2] 図1の電熱線aを,電熱線a
0.8℃, 2分後が1.6℃, 3分後
が2.4℃, 4分後が3.2℃, 5分
後が4.0℃。
(3) 5分後の水の上昇温度は,
電熱線a:24.4-16.4=8.0[℃]
電熱線b:20.4-16.4=4.0[℃]
水の上昇温度は電力に比例する
ので,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
は,8.0:4.0=2:1
(42 (3)より,実験1で電熱線 b
を用いたときに回路に流れる電
流は,電熱線aを用いたときの半
分なので,1.5A。よって, 電熱
線bの抵抗は,6.0÷1.5=4
[Q] P=I°Rより, 電流が同じ
とき,電力は抵抗に比例するので,
消費電力は電熱線bのほうが大
(9点×5)
図1,
電源装置
スイッチ
ガラス棒
口
電圧計
Q
-発泡ポリスチレン容器
Tー水
へ電熱線a
電流計
(室温は16.4℃である)
電流を流し始めて
と電熱線bを直列につないだものに からの時間(分)
0
1
2
3
4
5
かえて,点Pと点Qとの間に加える電
圧を6.0Vに保ち, 電流を流しながら水温を測定した。
ただし,実験1.2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, 熱の移動
は電熱線から水への移動のみとし, 電熱線で発生する熱は全て水温の上昇に使われるものとする。
水温
電熱線a
16.4
18.0
19.6
21.2
22.8
24.4
[℃) | 電熱線b
16.4
17.2
18.0
18.8
19.6
20.4
(1) 実験1で,電熱線aに流れる電流の大きさは何Aか。
図2
5.0
(3.0
A)
(2) 実験1で,電熱線bに電流を流し始めてからの時間と,
電流を流し始めてからの水の上昇温度との関係はどうな
るか。表をもとに,その関係を表すグラフを図2にかけ。
(3) 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,最も簡単な整数比で書け。
(2
4.0
3.0
2.0
1.0
きい。
(5) 実験1より,電熱線bの電
力は,(1.5(A))× 4[2]=D9[W]
水温が4℃上昇するのに5分か
かったので熱量は, 9[W]× 5
× 60[s) = 2700【J] また実験
2で,全体の抵抗は, 2 +4 =
6[2), 電力は, (6[V])* = 6
[Q)= 6[W] 水温が4℃上昇
1
4 5
2
3
電流を流し始めてからの時間[分)
(4) 次の文の①, @の{
のを1つずつ選び, その記号を書け。
実験2で,電熱線aと電熱線bのそれぞれに流れる電流の大きさを比べると, ①(ア 電熱線a
が大きい, イ 電熱線bが大きい, ウ 同じである}。
また, 実験2で, 電熱線aと電熱線bのそれぞれが消費する電力を比べると, ②(ア 電熱線a
が大きい, イ 電熱線bが大きい, ウ 同じである)。 ん
(5))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か。 次のア~エか
ら選べ。
ア 100秒後
}の中から, それぞれ適当なも
(0 ウ,②
イ)
( ウ )
するのにかかる時間を「sとす
ると,6[W]×r [s]= 2700[J]
1= 450[s)
エ 900秒後
ウ 450秒後
イ 200秒後
57
電流を流し始めてからの水の上昇温度C
