理科 第1章
物理
問題編
力・圧力・電流・仕事の数値計算
① 導入
力・圧力・電流・仕事を、実験の測定値から計算する章です。重力加速度は特記がない限り g＝10 N/kg とします。
② 基本概念
- 重さ＝質量×g、圧力＝力÷面積
- オームの法則：V＝IR、仕事：W＝Fs
- 直列では電流が等しく、並列では電圧が等しい
③ 図解・実験データ
直列回路： + ──[ 2Ω ]──[ 4Ω ]── -
並列回路： + ──┬──[ 2Ω ]──┬── -
└──[ 4Ω ]──┘
ばねばかりの実験
質量(kg) 0.20 0.50 0.80
重さ(N) 2.0 5.0 8.0④ 例題
質量0.60 kgの物体の重さは何Nか。
40 Nの力が0.20 m²に垂直にはたらく。圧力は何Paか。
6 Vを3 Ωの抵抗につないだ。電流は何Aか。
10 Nの力で箱を力の向きに3.0 m動かした。仕事は何Jか。
⑤ 基本問題
図の直列回路（2 Ωと4 Ω）の合成抵抗は何Ωか。
同じ直列回路に12 Vを加える。回路全体の電流は何Aか。
図の並列回路（2 Ωと4 Ω）に12 Vを加える。2 Ωを流れる電流は何Aか。
同じ並列回路で4 Ωを流れる電流は何Aか。回路全体の電流も考える。
底面積0.050 m²の箱（重さ150 N）を床に置く。床への圧力は何Paか。
⑥ 標準問題
ばねばかりの表から、質量1.2 kgの物体の重さを予想すると何Nか。
電圧と電流を測った。3 Vで0.50 A、6 Vで1.0 A、9 Vで1.5 Aであった。抵抗は何Ωか。
500 gの物体を高さ2.0 mまで持ち上げた。重力に逆らってした仕事は何Jか。
12 V・2.0 Aの電熱線を30秒使った。電力は何Wか。
⑦ 応用・入試形式
電圧と電流の測定（電熱線X） 電圧(V) 2.0 4.0 6.0 電流(A) 0.40 0.80 1.20 ばねの実験（電熱線とは別のばね） 質量(g) 100 200 300 伸び(cm) 2.0 4.0 6.0
上の表は電熱線Xに加えた電圧と流れた電流の関係である。電熱線Xの抵抗は何Ωか。
電熱線Xを7 Ωの電熱線と直列につなぎ、その全体を12 Ωの電熱線に並列につないだ。回路全体の合成抵抗は何Ωか。（まず直列部分、次に並列部分の順に計算しなさい）
上のばねの実験表から、あるおもりをつるすとばねが9.0 cm伸びた。このおもりの質量は何gか。比例の関係を使って求めなさい。
ばねの伸びとおもりの質量が比例していると判断できる理由を、表の数値にふれて40字程度で説明しなさい。
⑧ 確認テスト
制限時間15分。単位も答えに付けよう。
質量1.5 kgの重さは何Nか。
60 Nを0.30 m²に加える圧力は何Paか。
8 V、4 Ωの電熱線を流れる電流は何Aか。
15 Nで4 m動かした仕事は何Jか。
⑨ 完全解説
解説編では、各式に数値を代入して単位まで確認します。