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理科 中学生

お願いします! 中学理科、電磁誘導の問題です。丸をつけた4番の問題の答えが「エ」になるのですが、その理由がわかりません。(私は「ア」だと思っていました。)どなたか説明してくださると嬉しいです!

4 モーターについて調べるために, 次の実験(1),(2),(3)を順に行った。 (1) 図1のように、エナメル線を巻いてコイルをつくり,両端部分はまっすぐ伸ばして、 P P側のエナメルは完全に,Q側のエナメルは半分だけをはがした。このコイルをクリップ 極を上にして磁石を置きモーターを製作した。これを図2のよ でつくった軸受けにのせて、なめらかに回転することを確認してから、コイルの下に N うな回路につないで電流を流した。 回路の AB間には,電流の 向きを調べるため LED(発光ダイオード) を接続して,この部 分を電流がAからBの向きに流れるときに赤 色が, BからAの向きに流れるときに青色が 点灯するようにした。 また, コイルが回転する ようすを調べたところ, 10回転するのにちょ うど4秒かかっていた。 クリップ でつくっ た軸受け エナメルを 半分はがす エナメルを 完全にはがす 図 1 スイッチ 電池 B 青色 LED N極 A 赤色 (2) コイルの下にあった磁石を, 図3や図4のよ うに位置や向きを変え,それぞれの場合につい てコイルが回転する向きを調べた。 LED 磁石 下面はS極 回転の向き 図2 N極 Q (3) コイルのQ側に半分残していたエナメルを 全部はがしてからコイルを固定した。 図5のよ うにコイルのすぐ近くで棒磁石を 回転させ,そのときコイルを流れ る電流のようすをオシロスコープ で調べた。 図6は,このときのコ イルと棒磁石の位置関係を模式的 に表したものである。 01 S極 P Q- 図3 図 4 Cl 回転軸 オシロスコープ P 回転軸 8880 ooo 棒磁石 図5 コイル 棒磁石 図6 このことについて, 次の1,2,3,4の問いに答えなさい。 1 実験(1)において、二つの LED のようすを説明する文として,最も適切なものはどれか。 ア 赤色のみ点滅し, 青色は点灯しない。 ウ 赤色と青色が同時に点滅する。 イ 赤色は点灯せず, 青色のみ点滅する。 エ 赤色と青色が交互に点滅する。 2 実験(1)において, 1分間あたりのコイルの回転数を求めよ。 3 実験(2) で,図3や図4のように磁石を置いたとき, コイルが回転する向きは,実験(1)のとき に対してそれぞれどうなるか。 「同じ」 または 「逆」のどちらかの語で答えなさい。 4 実験(3)において,図6のように棒磁石がコイルの近くをくり返し通り過ぎていく。オシロス コープで観察される波形のようすを示す模式図として,最も適切なものはどれか。 電 0 Bit ア 時間・ + 電 0 流 +1 電 0 流 時間→ イ + 電 0 流 時間 ウ エ 時間→

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自分の答えと合っているか確認したいので、よろしければ、こちらの問題を解いて下さい!

4 3 発光ダイオードや豆電球などの明るさと消費電力について調べるため,次の実験1,2を行いま した。これに関して, あとの(1)~(3)の問いに答えなさい。 実験 1 ① 発光ダイオードと豆電球を用いて, 図のような回路を組み立てた。 ② 次に、スイッチSを入れずに、 電圧計の示す値が2.0Vになるよう にして電圧を加えたところ, 豆電 球だけが光り, 電流計は 300mA を示した。 図 電源装置 完 豆電球 ③ ②のあと, スイッチSを入れて から、電圧計の示す値が2.0Vに なるようにして電圧を加えたとこ 発光ダイオード スイッチS 電流計 電圧計 ろ,発光ダイオードと豆電球のどちらも光り, 電流計は320mAを示した。 実験2 ① 100Vで使用したときの消費電力がそれぞれ, 8WのLED電球 (発光ダイオード を使用した電球) と, 60Wの白熱電球を準備した。 2 ①のLED電球と白熱電球にそれぞれ100Vの電圧を加えると、ほぼ同じ明るさ 光った。 ③②の状態を3分間続けたあと、赤外線カメラ (サーモグラフィー) でLED電球と 白熱電球の表面温度を測定したところ、白熱電球はLED電球に比べかなり高温に なっていた。 (1)次の文章は, 実験1の結果について述べたものである。 あとの(a), (b) の問いに答えなさい。 実験1において, ③のときの豆電球の明るさは、②のときの明るさと比べて ✗ これは、③のときに豆電球に流れる電流の大きさが ②のときと比べて y からであ る。また、③のときの発光ダイオードの消費電力は Z Wであった。 (a) 文章中の X にあてはまることばとして最も適当なものを,X群, Y群の ア~ウのうちからそれぞれ一つずつ選び、その符号を答えなさい。 X群 ア 変わらなかった イ 明るくなった ウ暗くなった Y群 ア 変わらなかった イ 大きくなった ウ 小さくなった 1 (b) 文章中の Z にあてはまる最も適当な数値を答えなさい。 (2)実験2の①、②から、家庭において100Vの電圧で使用するとき, 60Wの白熱電球を8Wの LED電球にとりかえることで,消費する電力量を1分間あたり何節約することができるか。 (3)実験2の③の結果から, 実験2の②では, LED電球と白熱電球はほぼ同じ明るさで光るのに、 白熱電球に比べLED電球の消費電力が小さい理由として最も適当なものを、次のア~エのうち から一つ選び、その符号を答えなさい。 ア 光エネルギーに変換される熱エネルギーが白熱電球よりも小さいから。 イ光エネルギーに変換される熱エネルギーが白熱電球よりも大きいから。 ウ熱エネルギーに変換される電気エネルギーが白熱電球よりも小さいから。 エ熱エネルギーに変換される電気エネルギーが白熱電球よりも大きいから。 宅 -3-

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理科 中学生

(5)の解き方を詳しくお願いします。 答えは、Xで60Ωになります。

A 【問 4】 各問いに答えなさい。 I 太郎さんは、クリスマスツリーなどに使われる飾りの電球が、豆電球から発光ダイオード (LED)に 変わったことに興味をもち、これらの性質を比べるために、次のような観察と実験を行った。 〔観察) 市販されている飾りの導線のカバーを取り除くと, 図1のように、LEDが直列につながっている部分があった。 [実験 1] ① 図2のような回路をつくった。PとQは電流計 電圧計 のいずれかである。 図 1 LED A B C 図2 +D ② 回路全体の電球に加える電圧を3.0V とし、 同じ電球を 図3のように直列に1つずつ増やしながら、 1つの電球 に加わる電圧と流れる電流の値, 電球の明るさを調べ, 表1にまとめた。 図 3 ③図2の回路で, 豆電球を豆電球型のLEDに交換し、 実験1の②と同様の操作で調べ, 表2にまとめた。 表 1 表2 回路全体の 1 (2) 3 電球の数 回路全体の 電球の数 1 (2 3 電圧(V) 3.0 1.5 1.0 電流 [A] 0.60 0.40 0.32 電圧(V〕 電流(A) 3.0 1.5 1.0 0.50 0.18 0.03 上から見た 豆電球の 上から見た 豆電球型の LEDの 明るさ 少し明るい 暗い! 非常に暗い 明るさ 非常に明るい 明るい 少し明るい 太郎さんは、 表2で、電流の値の変わり方が豆電球の場合と比べて大きいことに気づき、 LEDの性質を 調べたところ, LEDは流してもよい大きさを超えた電流を流すと寿命が短くなることを知った。 そこで 抵抗器を用いてLEDに加わる電圧と流れる電流の大きさを調整しようと、次のような実験を行った。 〔実験2〕 図4のX, Yのような回路 をつくり,電源装置の電圧を3.0V とし, LEDに電流を流した。 図 4 X LED 抵抗器 Y 電源装置 スイッチ

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(2)がなぜエになるのか詳しく解説をお願いします。

【問 4】 各問いに答えなさい。 I 太郎さんは、クリスマスツリーなどに使われる飾りの電球が、豆電球から発光ダイオード (LED)に 変わったことに興味をもち、これらの性質を比べるために,次のような観察と実験を行った。 〔観察) 市販されている飾りの導線のカバーを取り除くと, 図1のように, LEDが直列につながっている部分があった。 [実験 1 〕 図2のような回路をつくった。 PとQは電流計 電圧計 のいずれかである。 回路全体の電球に加える電圧を3.0Vとし、 同じ電球を 図3のように直列に1つずつ増やしながら、 1つの電球 に加わる電圧と流れる電流の値, 電球の明るさを調べ, 表1にまとめた。 図 1 LED A B 図2 P D 図3 図2の回路で、豆電球を豆電球型のLEDに交換し, 実験1の②と同様の操作で調べ, 表2にまとめた。 表 1 回路全体の 1 (2 3 電球の数 回路全体の 電球の数」 1 (2 3 電圧(V〕 3.0 1.5 1.0 電圧[V] 3.0 1.5 1.0 電流 〔A〕 0.60- 0.40 0.32 電流 〔A〕 0.50 0.18 0.03 上から見た 上から見た 豆電球型の 豆電球の LEDの 明るさ 少し明るい 暗い 非常に暗い 明るさ 非常に明るい 明るい 少し明るい 太郎さんは、 表2で、 電流の値の変わり方が豆電球の場合と比べて大きいことに気づき, LEDの性質を 調べたところ, LEDは流してもよい大きさを超えた電流を流すと寿命が短くなることを知った。 そこで、 抵抗器を用いてLEDに加わる電圧と流れる電流の大きさを調整しようと、次のような実験を行った。 〔実験2〕 図4のX, Yのような回路 図 4 X をつくり, 電源装置の電圧を3.0V とし, LEDに電流を流した。 LED 抵抗器 Y 電源装置 スイッチ

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(3)についての質問です。 答えは図3が同じ、図4が逆です。 なぜこの答えになるのかが分かりません。 考え方を教えてください。

モーターについて調べるために、次の実験を行った。これについて、あと の問いに答えなさい。 実験 図1のように、エナメル線を巻 図1 りょう いてコイルをつくり、両端部分はまっ Q [ 栃木〕 得点UP の エナメルを 半分はがす エナメルを 完全にはがす すぐ伸ばして、P側のエナメルは完全 にQ側のエナメルは半分だけをはが した。このコイルをクリップでつくっ た軸受けにのせて、なめらかに回転することを確認してから、コイルの下 N極を上にして磁石を置きモーターを製作した。 これを図2のような回 路につないで電流を流した。 回路のAB間には,電流の向きを調べるため LEDを接続して、この部分を電流がAからBの向きに流れるときに赤色が, BからAの向きに流れるときに青色が点灯するようにした。また,コイル は10回転するのにちょうど4秒かかっていた。 図2 クリップで つくった 軸受け スイッチ 電池 B Q P 青色LED N極 A 赤色LED 下面はS極 磁石 回転の向き 実験 II コイルの下にあった磁石を, 図3や図4のように位置や向きを変 図3 図4 N極 それぞれの場合についてコイル Q Q P P S極 が回転する向きを調べた。 (1) 実験において、2つのLEDのようすを説明する文として,最も適切な ものはどれか。次のア~エの中から選び、記号で答えなさい。 [ てんめつ ア 赤色のみ点滅し, 青色は点灯しない。 イ 赤色は点灯せず,青色のみ点滅する。 ウ 赤色と青色が同時に点滅する。 こうご ェ 赤色と青色が交互に点滅する。 (2) 実験において, 1分間あたりのコイルの回転数を求めよ。 [ (1) LED ] が正しい るときだ (3)実験IIで、図3や図4のように磁石を置いたとき,コイルが回転する向き ] は、実験のときに対してそれぞれどうなるか。 「同じ」 または 「逆」の 図3[ どちらかの語で答えなさい。 ] 図4[ (3) コイル 向きは, に影響 ]

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(1)(3)の解説をして頂きたいです。 答え (1)ア (3)図3:同じ 図4:逆

7モーターについて調べるために,次の実験を行った。 これについて、あと の問いに答えなさい。 実験 図1のように,エナメル線を巻 図1 [栃木] 得点UP! りょうたん いてコイルをつくり,両端部分はまっ Q の すぐ伸ばして,P側のエナメルは完全 に, Q側のエナメルは半分だけをはが した。 このコイルをクリップでつくっ エナメルを 半分はがす エナメルを 完全にはがす じくう 2018 た軸受けにのせて, なめらかに回転することを確認してから、コイルの下 にN極を上にして磁石を置きモーターを製作した。 これを図2のような回 路につないで電流を流した。 回路のAB間には,電流の向きを調べるため LED を接続して,この部分を電流がAからBの向きに流れるときに赤色が, BからAの向きに流れるときに青色が点灯するようにした。 また,コイル は 10 回転するのにちょうど4秒かかっていた。 図2 125 クリップで つくった Q 軸受け スイッチ電池 B 500 青色LED N極 A 赤色LED I 8.0 オ100 下面はS極- 磁石 回転の向き 1000 ¥2000 t 実験 II コイルの下にあった磁石を, 図3 図4 図3や図4のように位置や向きを変 え、それぞれの場合についてコイル が回転する向きを調べた。 N TEVER Q Q. 101 P 10+ P (1) 実験において、 2つのLEDのようすを説明する文として,最も適切な (1) LED は,電流 ものはどれか。 次のア~エの中から選び, 記号で答えなさい。 [ てんめつ ア 赤色のみ点滅し, 青色は点灯しない。 イ赤色は点灯せず, 青色のみ点滅する。 ウ 赤色と青色が同時に点滅する。 こうご エ 赤色と青色が交互に点滅する。 ] が正しい向きに流れ るときだけ光る。 (2) 実験において, 1分間あたりのコイルの回転数を求めよ。 [ ] (3) 実験II で,図3や図4のように磁石を置いたとき, コイルが回転する向き は、実験のときに対してそれぞれどうなるか。 「同じ」 または 「逆」の どちらかの語で答えなさい。 図3[ (3) コイルが回転する 向きは、磁界の向き ] 図4 [ に影響される。 ]

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