問5 〔B〕 Kさんは. 電熱線の電気抵抗の大きさと発生する熱量について調べるために,次のような実験 を行った。 これらの実験とその結果について,あとの各問いに答えなさい。 ただし, 電流計や電圧計 を正しく接続した場合には,それらの器具の接続による測定値の変化は考えないものとし 回路に電 流を流しているときは, 電熱線の電気抵抗の大きさは変化しないものとする。 また, 電熱線から発生 する熱量は、すべて水の温度上昇に使われるものとする。 〔実験1] 図1のように、電源装置と4.0Ωの電熱線Aを導線でつなぎ, 発泡ポリスチレンのコップ に入った室温と同じ温度を示すくみ置きの水100gに浸した。電圧計が4.0Vを示すように回 路に電流を流し,電流を流した時間と水の上昇温度との関係を調べた。結果はグラフのよう になった。 温度計 電熱線A 発泡ポリスチレンの板 図1 P 電源装置 ガラス棒 発泡ポリスチ レンのコップ 水100g 電熱線A 電熱線B 電圧計。 stet oto 図2 DO 電流計 ×4.8 9'6 R 48 5.7.6 100g 電熱線A br 発泡ポリスチレンのコップ 水 22 水の上昇温度 3.0 2.5 2.0 〔実験2〕〔実験1] の電熱線Aと2.0Ωの電熱線Bを用い, 図2の模式図のように 並列回路と直列 回路をつくった。 それぞれの電熱線を発泡ポリスチレンのコップP~Sに入った室温と同じ 温度を示すくみ置きの水100gに浸し, 電圧計が6.0Vを示すように回路に電流を流して5分 後に水の上昇温度をそれぞれ調べた。 1.5 1.0 0.5 0 20 2 電熱線B 1 2 3 4 5 電流を流した時間 〔分〕 グラフ 2 IXR

比例 水の熱が逃げにくく 3. X: Y : 反比例 4. X:外の熱が水に伝わりやすく Y : 反比例 〔実験1] において, 2分間に電熱線Aから発生した熱量の大きさは何Jか。 もっとも適するもの を次の1~5の中から一つ選び、その番号を答えなさい。 2. 32 J 1. 8 J 3. 120 J 4.480 J (ウ)〔実験1]において, 電圧計が2.0Vを示すように回路に電流を流したとき、水の上昇温度を20℃に するためには何秒間電流を流す必要があるか。 もっとも適するものを次の1~4の中から一つ選び, その番号を答えなさい。 1.105秒 2.210秒 3.420秒 9 あ:Pに入れた電熱線Aの電力が一 9 2.あ:Qに入れた電熱線Bの電力が 3. あ:Sに入れた電熱線Bの電力が4 4.あ:Qに入れた電熱線Bの電力が3 5. 1200 J 4.840秒 (エ) 次の は,〔実験2〕についての先生とKさんの会話である。 文中の(あ),(い) にあてはまるものの組み合わせとしてもっとも適するものをあとの1~4の中から一つ選び、その番 号を書きなさい。また,( う )に適する値を書きなさい。 先生 「〔実験2〕において, 5分後の水の上昇温度がもっとも大きいコップの上昇温度はも っとも小さいコップの上昇温度の何倍になると考えられますか。」 4W Kさん 「はい, コップRに入れた電熱線Aの電力を1とすると, 水の上昇温度がもっとも大き コップ(), 水の上昇温度がもっとも小さいコップ(い)となるから,熱 量は時間が一定のとき電力に比例するので(う ) 倍になると考えられます。｣ 先生「そのとおりです。｣ い:Sに入れた電熱線Bの電力が い : Sに入れた電熱線Bの電力が- い : Qに入れた電熱線Bの電力が い : Pに入れた電熱線Aの電力が-

1.0Wでは14分, すなわち, 60s × 14=840s かかることになる。 (エ) Pの電熱線Aの電力は, 6V x- 6V 492 抵抗は, 6Ωなので, 流れる電流は, るから、 =9W Q の電熱線Bの電力は,6V× 6V 292 6V 692 =18W RとSの回路の合成 -=1A よって, Rの電熱線Aの電力は, 1A × 4Ω x 1A = 4W の電熱線Bの電力は, 1A×2Ω ×1A = 2W となる。 ■問6 (ア) 混合物なので, 沸騰している間は温度が上昇し続けるが, 混合物の割合が一定でないと温度が上昇する割合は