問題編

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理科 第3章

電流・磁界・電磁誘導

問題編

【既習/完成/最低25問】オーム・直並列に加え、磁界・電磁石・電磁誘導の実験連鎖。

問題編 — 手を動かして記録を残す。まだ不安なら先に要点編で復習。

解く前に:この章の覚え方・戦い方

別冊を開かなくてよい。ここで対応表を指差し確認してから問題に入る。解けたあとも誤答はこの一覧に戻す。

覚え方この章の覚え方・語呂

語呂は「何と何が対応するか」が見えて初めて使える。下の矢印の左右を声に出してつなぐ。そのあと「なぜその性質/公式になるか」まで言える状態にする。

覚えの手がかり対応する答え
電流の向きと電子電流の矢印と電子の流れは逆 → 回路図の+→−は電流の向き(電流)
オームの法則V=IR(電圧=電流×抵抗) → 単位 V・A・Ω をそろえてから代入(電気)

必暗実験定石

変えた条件・そろえた条件・測定値を先に書く。覚え方より手順が本命。手順を言えたら「なぜその集め方/検出か」を一言添える。

  • 電流直列・並列を図で確認してから式/電流計は直列、電圧計は並列
  • 電池電子は−極から+極へ/電流の向きと逆
  • 電磁誘導磁界の変化で電流/コイルと磁石

戦い方理科の戦い方

知識で得点を確保し、計算・考察に時間を残す。単位を先に固定する。わからない用語は、定義→例→対比の順で戻す。

  • 手順知識問題で得点を確保し、計算・実験考察に時間を残す
  • 手順実験問題は「何を変えたか/何をそろえたか/何を測ったか」を先に書く
  • 手順単位・有効数字・グラフの軸を見直す。計算は式を残す
  • 手順生物・地学の用語は定義を一文で言えるかだけ確認して次へ
  • 手順毎日15分:学習中の単元の「受験で押さえる」を音読+書き
  • 手順毎日30〜50分:弱点単元の⑤⑥または⑦を1セット
  • 手順近い用語・近い年代・近い数値の取り違え
  • 手順問題文の一部だけ合っていて結論がずれる選択肢

① 導入

オームの法則と直列・並列回路に加え、磁界の観察と電磁誘導の実験を扱います。回路は数値で、磁界は「向き・変化の有無」で整理します。

学習のヒント

用語は定義と具体例(実験・図)で覚え、直列・並列や磁界・電磁誘導の違いも確認しましょう。計算問題は回路の条件と途中式を残してください。

② 基本概念

  • V=IR。単位は V・A・Ω。
  • 直列:電流はどこでも同じ。電圧は和。合成 R=R₁+R₂。
  • 並列:電圧は各枝で同じ。電流は和。合成抵抗は各抵抗より小さい。
  • 電流計は直列、電圧計は並列。
  • 磁界:磁力がはたらく空間。向きは方位磁針の N 極が指す向き。
  • 磁力線:磁界の向きを線で表したもの。N 極から出て S 極へ入る。
  • 電磁誘導:コイル内の磁界が変化すると誘導電流が流れる。静止では流れない。

③ 図解

電流計と電圧計

電流計=直列、電圧計=並列。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。

オームの法則グラフ

原点を通る直線。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。

直列と並列

直列:電流同じ。並列:電圧同じ。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。

磁界の変化と発電

磁界が変化するとき誘導電流が流れる(電磁誘導)。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。

電熱線Xの測定
電圧(V)  2.0  4.0  6.0
電流(A)  0.40 0.80 1.20

④ 例題

例1

6 V を 3 Ω につないだ電流は何 A か。

例2

12 V、2 A の抵抗は何 Ω か。

例3
【図】直列 2Ω・4Ω

合成抵抗は何 Ω か。

例4

電流計の正しいつなぎ方は直列か並列か。

⑤ 基本問題

5

8 V、4 Ω の電流は何 A か。

6

直列の 2 Ω と 4 Ω に 12 V。全体の電流は何 A か。

7
【図】並列 2Ω・4Ω

12 V を加えたとき 2 Ω の電流は何 A か。

8

同じ並列で 4 Ω の電流は何 A か。

9

並列全体の電流は何 A か(問7・8の和)。

10

電圧計のつなぎ方は直列か並列か。

11

200 mA を A に直すと何 A か。

12

棒磁石の N 極どうしを近づけたとき、どうなるか。

13

直列回路で電流はどこでも等しい。正しいか。

14

磁界の向きは、方位磁針のどの極が指す向きで表すか。

⑥ 標準問題

15

上の電熱線Xの表から抵抗は何 Ω か。

16

3 Ω と 6 Ω の直列合成は何 Ω か。

17

3 Ω と 6 Ω の並列。全体に 6 V。全体電流は何 A か。

18

電流計を並列につなぐと起こる問題を、内部抵抗に触れて40字で説明しなさい。

並列接続のリスク

19

電磁石を強くする方法を一つ答えなさい(電流・巻き数の観点から)。

20

コイルに棒磁石を入れたまま完全に静止させた。誘導電流は流れるか。理由を40字で説明しなさい。

磁界の変化

⑦ 応用・入試形式

北陽型:共有の実験設定を読んだうえで、(1)(2)…と条件を引きずって答える。大問Aは磁界・電磁誘導、大問Bは未知抵抗の連鎖。

【大問A】磁界・電磁誘導の実験(学習用・架空)

棒磁石・鉄粉・方位磁針・コイル+検流計を用意した。磁力線は N 極から出て S 極へ入るものとする。検流計は、誘導電流が流れると針が振れる。

21

(1) 棒磁石の端 P の近くに方位磁針を置くと、磁針の N 極が端 P の方を向いた。端 P は N 極か S 極か。

22

(2) 磁力がはたらく空間を何というか。

23

(3) 磁界の向きを線で表したものを何というか。

24

(4) 棒磁石の上に紙を置き、鉄粉を一様にまくとできる模様として最も適切なものはどれか。

ア:両極付近に鉄粉が集まり、曲線状に並ぶ
イ:鉄粉が磁石から離れた所だけに直線で並ぶ
ウ:中央だけに円形に集まり、両極には集まらない
エ:鉄粉がどこにも集まらず一様のまま
25

(5) コイルを検流計につなぎ、棒磁石の N 極をコイルに近づけると針が右に振れた。N 極をコイル内に入れたまま完全に静止させたとき、針はどうなるか。

26

(6) 続けて、静止させていた N 極をコイルから遠ざけると、針はどうなるか。

27

(7) 検流計の振れを大きくする実験操作として、適切でないものをすべて選びなさい(2つ)。

28

(8) この実験でコイルに電流が流れる現象の名称を答えなさい。

【大問B】回路実験の連鎖(学習用・架空)

電熱線 a・b・c の抵抗を調べる。電源の電圧は必要に応じて 10 V にそろえる。電熱線 a の抵抗はあらかじめ 20 Ω と分かっている。

実験メモ
① a だけ:電流 I=0.50 A(電圧は未知)
② a と b を直列:全体に 10 V、電流 I=0.20 A
③ b と c を直列:全体に 10 V、電流 I=0.10 A
④ 確認:求めた b と c を並列にし、全体に 10 V
29

(1) 実験①で、a にかかる電圧は何 V か。

30

(2) 実験②から電熱線 b の抵抗は何 Ω か。

31

(3) 実験③から電熱線 c の抵抗は何 Ω か(問30の b を用いる)。

32

(4) 実験④で、b と c を並列にしたときの合成抵抗は何 Ω か。

33

(5) 実験②と③で電流が 0.20 A から 0.10 A に減ったことから、c の抵抗が b より大きいと判断できる理由を40〜80字で説明しなさい。

直列|10V|0.20A|0.10A

34

(6) 実験④で合成抵抗が 21 Ω となり、b や c 単体より小さくなる理由を40〜80字で述べなさい。

並列|電流の道

⑧ 確認テスト

35

10 V、5 Ω の電流は何 A か。

36

直列 1 Ω+2 Ω の合成は何 Ω か。

37

オームの法則を式で答えなさい。

38

磁力線は N 極から出てどこへ入るか。

⑨ 完全解説

解説編で、磁界の向き・電磁誘導の「変化」、未知抵抗の連鎖計算を確認する。

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