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021 問題4 物体の運動とエネルギーについて,次のような実験を行った。 これについてあとの各問いに答えなさい。 【実験】 右の図のように台 1, 台 2, 水平面をな P 磁石 めらかに接続し、水平面の真ん中には水 平面を取り囲むようにコイルを設置した。 コイルの両端は, 水の入ったビーカーに 入れている電熱線に接続されている。 こ の状態で台1の点に小さな磁石を静かに 置くと、磁石は台1からすべりおり始め、 水平面を通過したあと, 台 2 を上昇して いった。 その後、 磁石は一瞬静止し, 今 度は台 2 をすべりおりていき、 再び水平 面を通過して台を上昇していくような往復運動をしたが、だんだんと往復の振れ幅が小さくなっていき 水平面上で静止した。このとき, 初めに台をすべりおりていくときの様子をデジタルビデオカメラで撮 影し, その映像を元に一定時間ごとの平均の速さを求めた。 また, この実験を一定回数繰り返して行っ たときのビーカーの水の温度上昇を測定した。 これらの一連の実験を, 磁石の質量を1.0kgと2.0kgの 2種類, 磁石を置く位置をP(水平面からの高さ40cm)とQ(水平面からの高さ20cm) の2種類, 繰り返 しの回数を50回と100回の2種類のそれぞれについて、 これらの条件を組み合わせて4種類の実験 (A, B, C, D) を行い, その結果を記録した。 実験結果を下の表にまとめた。 なお, 台や水平面と磁石 の間の摩擦や、磁石にはたらく空気抵抗は無視できるものとする。 また、電熱線以外の導線部分では 熱は発生せず、発生した熱はすべて水の温度上昇に使われたものとする。 さらに、 使用する磁石の磁 力の強さは質量に関係なく等しいものとし、 地球の磁気など外部の磁気の影響と磁石がコイルの中を 通過するとき以外のコイルに流れる電流が作る磁界の影響は無視できるものとする。 -9- 実験 A B C D 実験 A B C D 磁石の質 量 (kg) 1.0 2.0 1.0 2.0 磁石を置 いた位置 P P Q Q 繰り返しの 回数(回) 100 100 100 50 1台2 電熱線 140 140 140 水の温度 上昇(℃) 3.4 ピーカー 6.8 1.7 1.7 ウ.斜面からの垂直抗力 コイル R Q 水平面 平均の速さ(cm/s) 0~0.1s 0.1~0.2s 0.2~0.3s 0.3~0.4s 0.4〜0.5s 0.5~0.6s 0.6~0.7s 0.7~0.8s 0.8~0.9s 0.9~1.0s 20 60 100 140 179 219 259 280 280 280 20 60 100 179 219 259 280 280 280 20 60 100 179 198 198 198 188 188 20 60 100 179 198 198 198 188 188 台1 (1) 平均の速さはどのようにして求めるか。 最も適切なものを、次のア~エから一つ選んでその記号を書け。 ア. (移動した距離)÷(かかった時間) イ. (移動した距離)×(かかった時間) ウ.(かかった時間)÷(移動した距離) エ (かかった時間)×(移動した距離) (2) この実験で磁石が斜面をすべりおりている間に受けている力として正しいものを、次のア~エからすべて 選んで, その記号を書け。 ア. 重力 イ. 磁力 エ斜面に沿って平行な方向の速さ

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実力チェック問題 別冊 解答·解説 P.4 【実験】右の図のように,蛍光板を入れた真空放電管 (クルックス管)の電極A, Bの間に大きな電圧を加 えると,電極Aから陰極線が出た。その後,真空放 電管をはさむようにS極を手前にしてU字形磁石を 1 (35%。 U字形磁石 近づけ 近づけた。 陰極線 実験の結果,陰極線はどうなるか。 電極A ア 上に曲がる。 イ 下に曲がる。 ウ 変化しない。 エ 消える。 スリット 蛍光板 電極B 〈鹿児島県) 直列回路における電気抵抗と,電流がつくる磁界につい て,次の実験を行った。ただし,抵抗器とコイル以外の 電気抵抗および, 地球のもつ磁気の影響は考えないもの |2 図1 とする。 抵抗器R コイルP 【実験】図1に示した回路図にしたがって回路をつくった。 コイルPは,エナメル線を巻いてつくったもので箱に差 し込んである。図1中のa, bはコイルPが箱の上面と交 わる部分である。a, b間の真ん中の位置Xに磁針を置き, 電圧を一定にして電流を流しながら磁針を移動させて磁 界のようすを調べた。 図2は, 実験において電流を流した ときの磁針のようすを真上から見たときの模式図であり, a, b, Xの位置関係を示している。Yは磁針をaを中心 に時計回りに移動させていき,移動し終わったときの位置 を示している。 コイルP エナメル線 b 図2 Y X }から最も適切なものを1つずつ選び,記号で答えなさい。 実験において,コイルPの箱より上の部分を流れる電流の向きは① ア a→b イ b→al である。磁針を図2のXからYまでaを中心に時計まわりにゆっくり移 (27%)(1) 次の文中の 動させていくとき, 磁針のN極の指す向きは② ウ 時計回り エ 反時計回り の方向に動く。 (2) 次のア~エのうち, 図2中のYの位置に磁針があるときの磁針のようすを図2中にかき 込むものとして最も適しているものを1つ選び, 記号で答えなさい。 48% ア イ ウ エ 〈大阪府) 23

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