第1問
(1)
電流は+の電気より、電源の+極から出て、イへと流れます。
図を正面から見て、イでは電流は上から下に流れているので、『塾技 理科80』の右手のグーより、イはS極です。
図を正面から見て、アでは電流は上から下に流れているので、『塾技 理科80』の右手のグーより、アはN極です。
図を正面から見て、ウでは電流は下から上に流れているので、『塾技 理科80』の右手のグーより、ウはN極です。
図を正面から見て、エでは電流は下から上に流れているので、『塾技 理科80』の右手のグーより、エはS極です。
(2)
アとウはN極、イとエはS極で、互いに退け合うので、電機子は反時計回り(B)に回ります。
第2問
(1)
電流は+の電気より、電源の+極から流れるので、図のU字型磁石を正面から見て、電流は右から左に流れます。
『塾技 理科80』の右手のパーより、アルミニウムのパイプにはaの向きに力が発生するので、aの向きに動きます。
(2)
磁極の向き、電流の向き両方を逆向きにしているので、アルミニウムのパイプは(1)と同じく、aの向きに動きます。
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第3問
(1)
電流は+の電気より、電源の+極から流れるので、図のソレノイドコイルを正面から見て、電流は下から上に流れます。
ゆえに、『塾技 理科80』の右手のグーより、磁界の向きは、筒の外側ではA→B、筒の内側ではB→Aです。
(2)
選択肢のソレノイドコイルを正面から見て、電流が下から上に流れているものを選べばよいので、答えはイとウです。
(3)
ソレノイドコイルでは、コイルの巻き数が多いほど磁界が強くなり、また内部に鉄心があると磁界が強くなるので、答えはアです。
第4問
(1)
図より、Aは直列回路、Bは並列回路です。
(2)
Aの直列回路の合成抵抗は、6Ω+2Ω+4Ω=12Ω、オームの法則より、回路全体に流れる電流の大きさは、12V/12Ω=1Aです。
Bの並列回路では、それぞれの抵抗に加わる電圧の大きさが等しいので、オームの法則より、オは6Aです。
並列回路では、オームの法則より「電流の比=抵抗の逆比」が成り立つので、エは6×1/3A=2A、カは6×1/2=3Aです。
以上より、オが最も多く電流が流れます。
(3)
・A
Q[J]=IVt=I2Rtより、抵抗が最も小さいイの発熱量が最も小さく、その値は、Q[J]=12×2×t=2tです。
・B
Q[J]=IVt=V2/R×tより、抵抗が最も大きいエの発熱量が最も小さく、その値は、Q[J]=122/6×t=24tです。
時間tを同じと考えることで、発熱量の比較ができるので、発熱量が最も小さいのはイです。
(4)
カの抵抗はエの2/3倍で、Q[J]=IVt=V2/R×tより、発熱量はエの3/2倍となり、その値は、Q[J]=24t×3/2=36tです。
t=5×60sより、Q[J]=36×5×60=18×6×100=108×100=10800J