【一問一答クイズ】中学2年物理問題500問以上(理科)

Question 1

1.2Vの乾電池2個を直列につなぎ、そこに8.0Ωの抵抗器を1個つないだ直列回路において、回路を流れる電流の大きさは何A（アンペア）になりますか。小数を用いて答えなさい。

Accepted Answer

0.3 A。直列回路において、乾電池を直列につないだ時の全体の電圧は、それぞれの乾電池の電圧の和になります。この回路では1.2Vの乾電池が2個直列につながれているため、全体の電圧は1.2V + 1.2V = 2.4Vです。この電圧と8.0Ωの抵抗値を用いて、オームの法則（電流 = 電圧 ÷ 抵抗）により計算すると、2.4V ÷ 8.0Ω = 0.3Aとなります。

Question 2

12Ωの抵抗器と、抵抗値のわからない抵抗器Xを並列につないだ回路があります。電源装置の電圧を6Vに設定したところ、主回路（枝分かれする前の部分）を流れる電流の合計が1.5Aになりました。このとき、抵抗器Xの抵抗値は何Ωですか。

Accepted Answer

6Ω。まず、並列回路では各抵抗器に電源と同じ6Vの電圧が加わります。12Ωの抵抗器に流れる電流は 6V ÷ 12Ω = 0.5A です。主回路の電流が1.5Aなので、抵抗器Xに流れる電流は 1.5A - 0.5A = 1.0A となります。したがって、抵抗器Xの抵抗値は 6V ÷ 1.0A = 6Ω と求められます。あるいは、全体の合成抵抗が 6V ÷ 1.5A = 4Ω であることから、1/4 = 1/12 + 1/X の計算によって X=6 を導き出すことも可能です。

Question 3

真空放電管の電極に高電圧を加えたとき、マイナス極からプラス極に向かって放出される、光の筋のようなものの名称と、その正体である粒子の組み合わせとして最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

名称：陰極線、粒子の正体：電子。真空放電によってマイナス極からプラス極に向かって飛び出す粒子の流れを陰極線と呼びます。この陰極線は、マイナスの電気を帯びた非常に小さな粒子である「電子」の流れであることが判明しています。

Question 4

南北方向に張った導線の真下に方位磁針を置き、南から北へ電流を流す実験において、方位磁針のN極が東を指すことが確認された。次に、電流の向きは変えずに、方位磁針を導線の真下から「導線の真上」に移動させた場合、方位磁針のN極が指し示す向きはどうなるか。最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

磁界の向きが逆になるため、西を指す。。直線電流のまわりには同心円状の磁界が発生している。右ねじの法則を適用すると、電流が南から北へ流れているとき、磁界の向きは導線の真下では東向きだが、導線の真上では反対の西向きとなる。したがって、方位磁針を導線の真上に置くと、N極は西を指すようになる。

Question 5

消費電力が1200Wの電気ポットを2分間使用したとき、電気ポットが消費した電力量（発生した熱量）をジュール（J）で表した数値として適切なものはどれか。

Accepted Answer

144000ジュール。電力量や熱量をジュール（J）で求める場合、時間の単位は「秒」を用いる必要がある。2分間は120秒であるため、1200W × 120秒 を計算すると144000Jとなる。ワット時を求める計算と混同せず、単位に合わせて時間を「秒」にするか「時間」にするかを使い分けることが重要である。

Question 6

3ボルトの電圧をかけて電熱線で水を温めたところ、5分経過するごとに水温が0.9度ずつ一定の割合で上昇し、20分後には3.6度上昇していました。このまま同じ条件で加熱を続けた場合、加熱開始から25分後の「水の温度上昇」は何度になると推測されますか。

Accepted Answer

4.5度。5分間で0.9度ずつ上昇するという一定の割合（比例関係）が確認できます。加熱開始から25分後までの温度上昇を求めるには、5分間の上昇値である0.9度を5倍（25分 ÷ 5分 = 5）することで算出できます。したがって、0.9 × 5 ＝ 4.5度となります。

Question 7

二つの抵抗器が直列に接続された回路において、回路全体の電気抵抗を調べるための実験装置の構成として、正しい説明を選びなさい。

Accepted Answer

電流計を回路に対して直列に接続し、電圧計を二つの抵抗器全体をまたぐように並列に接続する。電気抵抗を求めるには、オームの法則（抵抗＝電圧÷電流）を用いる必要があります。回路全体を流れる電流を測るためには、電流計を回路の道筋に割り込ませる「直列」でつなぎます。一方で、回路全体にかかる電圧を測るためには、測りたい区間の両端に電圧計を「並列」でつなぐ必要があります。

Question 8

コイルの中の磁界が変化することによって、コイルに電圧が生じ、電流が流れる現象を何といいますか。

Accepted Answer

電磁誘導。コイルを貫く磁力線の本数が変化するなど、磁界の変化が起こると、その変化を妨げる方向に電圧が生じます。この現象を電磁誘導と呼び、このとき流れる電流を誘導電流といいます。

Question 9

電気器具などが、一定の時間内に消費する電気エネルギーの大きさを表す量と、その単位の組み合わせとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

電力（単位：W）。電気エネルギーが光や熱、音などに変わる際、1秒あたりのエネルギーの大きさを表す量を電力といいます。これにはW（ワット）という単位が使われます。電力量は消費したエネルギーの総量を指し、電圧は電流を流そうとするはたらき、電流は電気の流れそのものを指すため、定義が異なります。

Question 10

ある電熱線を1本だけ電源装置につないだ回路があります。この回路に、同じ抵抗値を持つもう1本の電熱線を並列に追加したとき、回路全体を流れる電流の大きさと合成抵抗はどのように変化しますか。

Accepted Answer

回路全体の電流は2倍になり、合成抵抗は2分の1になる。並列つなぎでは、各枝にかかる電圧は電源の電圧と等しくなります。同じ抵抗を並列に追加すると、それぞれの枝に同じ大きさの電流が流れるため、回路全体を流れる電流（各枝の電流の和）は1本のときの2倍になります。電圧が一定で電流が2倍になるということは、オームの法則により、回路全体の抵抗（合成抵抗）が2分の1に減少したことを示します。

Question 11

10Vの電源に、抵抗器III（5Ω）を直列につなぎ、さらにその先に抵抗器Iと抵抗器IIを並列につないだ回路を構成しました。抵抗器IIIに流れる電流が0.8Aであったとき、並列部分である抵抗器Iおよび抵抗器IIの両端に加わっている電圧は何Vですか。

Accepted Answer

6V。直列回路において、各部分に加わる電圧の和は電源電圧に等しくなります。この回路では、抵抗器IIIにかかる電圧と、並列部分（抵抗器I・II）にかかる電圧の合計が10Vになります。オームの法則より、抵抗器IIIにかかる電圧は 5Ω × 0.8A ＝ 4V です。したがって、並列部分にかかる電圧は、電源全体の10Vから抵抗器IIIが消費する4Vを差し引いた6Vとなります。

Question 12

ある電熱線に2.0Vの電圧をかけて電流を流したところ、1分間で水の温度が0.2℃上昇しました。同じ装置を用い、電圧を2.0Vのまま一定に保って電流を流し続けたとき、電流を流し始めてから4分後における水の上昇温度は何℃になると予測されますか。ただし、発生した熱量はすべて水の温度上昇に使われるものとします。

Accepted Answer

0.8℃。電力が一定のとき、水の上昇温度は電流を流した時間に比例するという性質があります。1分間で0.2℃上昇していることから、時間が4分間（4倍）になれば、上昇温度も0.2℃ × 4 ＝ 0.8℃となります。このように、時間の経過に正比例して温度が上がっていくのがこの実験の特徴です。

Question 13

コイルに電流を流して磁界を発生させる実験において、電流の大きさを1.5Aから4.5Aに増やし、その他の条件をすべて一定に保った場合、コイル付近の磁界の強さはもとの何倍になると考えられますか。

Accepted Answer

3倍。導線やコイルによってつくられる磁界の強さは、流れる電流の大きさに比例するという法則があります。電流が1.5Aから4.5Aへと3倍に増加しているため、比例関係に基づき、磁界の強さも同様に3倍になります。

Question 14

温度の異なる物体が直接ふれ合っているとき、高温の部分から低温の部分へ、物質を移動させることなく熱が直接移動する現象を何というか、最も適切な名称を選びなさい。

Accepted Answer

熱伝導。物体が互いに「接触」している際に、高温部から低温部へ「熱の移動」が起こる現象を熱伝導と呼びます。これは物質そのものが移動する「対流」とは異なり、物質を構成する粒子の振動などが隣へと伝わることでエネルギーが移動する仕組みです。

Question 15

40オームの抵抗器と10オームの抵抗器を並列に接続した回路があります。この回路全体の合成抵抗の値として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

8オーム。並列回路の合成抵抗の逆数は、各抵抗器の抵抗値の逆数の和で求められます。式に当てはめると「1/40 + 1/10 = 1/40 + 4/40 = 5/40」となります。この5/40という値は合成抵抗の逆数であるため、分母と分子を入れ替えた40/5を計算することで、合成抵抗は8オームと算出されます。単純に値を足して50オームとしたり、逆数をとるのを忘れて0.125オームとしたりしないよう注意が必要です。

Question 16

抵抗の値が3.0Ωである電熱線を、水が入った発泡ポリスチレンのカップに入れ、電源装置、スイッチ、電流計を直列につなぎました。また、電熱線の両端の電圧を測るために電圧計を並列につなぎました。この電熱線に6.0Vの電圧を加えたとき、電流計が示す電流の強さとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

2.0A。オームの法則により、回路を流れる電流の強さは電圧に比例し、抵抗に反比例します。電流(A)＝電圧(V)÷抵抗(Ω)の式から、6.0V ÷ 3.0Ωを計算すると2.0Aとなります。電圧と抵抗を掛け合わせて18.0Aとしたり、抵抗を電圧で割って0.5Aとしたりしないよう注意が必要です。

Question 17

磁石による磁界の中に置かれた導線に電流を流したとき、導線が磁界から受ける力の変化について説明したものとして、科学的に正しい記述はどれですか。

Accepted Answer

電流の値を大きくすると、磁界から受ける力は強くなる。磁界から受ける力の強さは、流れる電流の大きさと磁界の強さに関係しています。電流を大きくすると、それに比例して導線が受ける力も強くなるという原理があります。電流の向きを逆にしても力の向きが変わるだけで強さは変わりません。また、磁石を遠ざける操作は磁界を弱めることになるため、力は弱まります。

Question 18

誘導コイルと真空放電管の各電極を配線でつなぎ、真空放電管に高い電圧をかけて放電を起こさせる実験を行います。このとき、誘導コイルの内部で電圧が発生する仕組みとして最も適切な説明はどれですか。

Accepted Answer

コイル内部の磁界を変化させることで、電圧を生じさせている。。電磁誘導の現象において、電圧が発生するためには「磁界の変化」が不可欠です。磁石を動かしたり、一方のコイルに流れる電流を断続させたりして磁界を変化させることで、もう一方のコイルに電圧を発生させることができます。静電気や熱による現象とは根本的に原理が異なります。

Question 19

電磁誘導によって発生する電流をより大きくするための条件として、適切な記述はどれですか。

Accepted Answer

コイルの巻き数を多くし、磁石を動かす速さを速くする。。誘導電流の大きさは、単位時間あたりの磁界の変化が大きいほど強くなります。そのため、磁石を速く動かして急激に磁界を変化させる、より強い磁石を使用する、あるいは磁界の変化を受けるコイルの巻き数を増やすといった方法が有効です。

Question 20

抵抗が10Ωの豆電球Aと、抵抗が20Ωの豆電球Bを、導線を用いて並列につなぎ、電源装置に接続して点灯させた。このとき、豆電球Aと豆電球Bの明るさはどのようになるか。理由とともに適切な説明を選べ。

Accepted Answer

並列回路では各豆電球にかかる電圧が等しいため、抵抗の小さい豆電球Aに流れる電流が大きくなり、豆電球Aの方が明るく光る。。並列回路では、それぞれの豆電球にかかる電圧は電源の電圧と等しくなります。オームの法則（電流＝電圧÷抵抗）により、電圧が一定であれば、抵抗が小さい豆電球ほど流れる電流は大きくなります。電力は電圧と電流の積（P=VI）であるため、電圧が同じ条件では、電流がより多く流れる抵抗の小さい豆電球Aの方が消費電力が大きくなり、豆電球Bよりも明るく光ります。

Question 21

磁界の中に置かれた導線が、電流から受ける力の大きさをより強くしたいとき、行うべき操作として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

導線に流れる電流を大きくする。磁界中で電流が受ける力の大きさは、流れる電流の強さと、磁石による磁界の強さに比例します。そのため、電流をより大きくするか、より強い磁石を使用することで、導線が受ける力を強くすることができます。極の入れ替えや電流の向きの変更は、力の向きを変える操作であり、大きさには影響しません。

Question 22

棒磁石を積んだ台車が斜面を下り、水平面上に設置された検流計付きのコイルを通り抜ける実験を行います。磁石のN極を先頭にしてコイルに近づけ、そのまま通り抜けさせたとき、検流計の針の動きとして適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

磁石が近づくときに針が振れ、磁石が遠ざかるときには逆の方向に針が振れる。磁界の変化の向きによって、流れる誘導電流の向きが決まります。磁石のN極が近づくときと、N極が遠ざかるとき（またはS極が遠ざかるとき）では、コイル内部の磁界の変化が逆になるため、検流計の針が振れる向きも逆になります。磁石がコイルから完全に離れると磁界の変化がなくなるため、針は中央の「0」の位置に戻ります。

Question 23

材質や太さが一定の金属線において、金属線の長さと電気抵抗の大きさにはどのような関係がありますか。適切なものを選択してください。

Accepted Answer

電気抵抗は金属線の長さに正比例する。金属線の材質と太さが一定である場合、電流の通りにくさを示す電気抵抗は、金属線の長さに比例して大きくなるという性質があります。したがって、長さが2倍、3倍になれば、電気抵抗の値も2倍、3倍になります。

Question 24

水平に置かれたＵ字型磁石のＮ極とＳ極の間に導線を配置し、電流を流したところ、導線が磁石の外側へとはじき出される向きに力を受けました。この実験装置において、磁石のＮ極とＳ極を上下逆に入れ替え、さらに電流を流す向きも反対にしたとき、導線が受ける力の向きはどうなりますか。

Accepted Answer

磁石の外側へとはじき出される向き（もとの向きと同じ）。磁界の中で電流が受ける力の向きは、フレミングの左手の法則によって決まります。力の向きは「磁界の向き」または「電流の向き」のどちらか一方を逆にすると反対になりますが、両方の向きを同時に逆にした場合は、力の向きは変化せず、もとの向きと同じになります。この問題では磁石の極（磁界）と電流の向きの両方を入れ替えているため、受ける力の向きは変わりません。

Question 25

乾電池、導線、豆電球を用いた回路の一部を切り離し、その間にさまざまな物体を挟んで豆電球が点灯するかどうかを調べる実験を行った。豆電球が点灯する物体に共通する性質と、その理由の説明として最も適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

挟んだ物体が金属などの導体であり、電気抵抗が小さいため電流が流れた。。豆電球を点灯させるためには、回路全体に電流が流れる必要がある。金属に代表される導体は、電気抵抗が非常に小さいという特徴があるため、回路の一部に組み込んでも電流の流れを妨げず、豆電球に十分な電流を供給することができる。

Question 26

断熱材で作られたカップに100gの水と電熱線を入れ、5分間電流を流したところ、水の温度が14.0度から18.0度に上昇しました。この実験結果から考察される「電熱線の発熱量」と「水が得た熱量」の関係、およびその理由として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

水が得た熱量は電熱線の発熱量よりも小さくなる。これは発生した熱の一部が、周囲の空気中などへ放出されたためである。。電熱線に電流を流すと熱エネルギーが発生しますが、そのすべてが水に伝わるわけではありません。実験器具や周囲の空気中へ熱が放出されるため、実際に計算される「水が得た熱量」は、理論上の「電熱線の発熱量（電力×時間）」よりも必ず小さな値になります。

Question 27

水の中に熱い銅、アルミニウム、鉄をそれぞれ入れて温度変化を観察する実験を行いました。百八十秒間にわたる観測において、いずれの金属を用いた場合でも、水が最高温度に達した後に共通して見られる現象として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

どの金属の場合も、最高温度に達した後は緩やかに温度が下降する。高温の金属を水に入れると、金属から水へ熱が移動して水の温度が上がりますが、水が最高温度に達した後は、水と周囲の空気との温度差によって水から外部へ熱が逃げていきます。この放熱現象により、金属の種類に関わらず、時間経過とともに水温は緩やかに下降していく曲線を描きます。

Question 28

コイルの内部を貫く磁界が変化することによって、コイルの中に電圧が生じて電流が流れる現象を何といいますか。また、そのとき流れる電流の名称として正しい組み合わせを選びなさい。

Accepted Answer

現象：電磁誘導、電流：誘導電流。コイルを貫く磁界が変化した際に電圧が生じる現象を電磁誘導と呼びます。この電磁誘導によってコイルに流れる電流は、誘導電流と定義されています。磁石をコイルに対して動かしたり、コイル自体を磁界の中で動かしたりすることで発生します。

Question 29

複数の抵抗器を並列につないだ回路において、ある1つの抵抗器に流れる電流の大きさが、他の抵抗器を接続したり切り離したりしても変化せず、一定に保たれる理由として最も適切な説明はどれですか。

Accepted Answer

並列回路の各枝路に加わる電圧が、電源の電圧と同じで常に一定だから。並列回路では、それぞれの抵抗器が電源に対して独立した道すじを作っています。このため、どの道すじにも電源と同じ電圧が直接加わります。個々の抵抗器の抵抗値が変わらない限り、加わる電圧が一定であれば、そこを流れる電流の大きさも他の枝路の状態に影響されず一定となります。

Question 30

U字形磁石のN極を上に、S極を下に配置し、磁界が上から下に向かって発生している場所にコイルを設置しました。コイルに電流を流したところ、コイルが特定の向きに回転を始めました。この装置において、コイルの回転の向きを逆にするための操作として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

磁石のN極とS極の上下を入れかえて、磁界の向きを逆にする。。磁界の中で電流が流れるコイルが受ける力の向きは、「磁界の向き」と「電流の向き」の2つの組み合わせによって決まります。コイルの回転する向き（受ける力の向き）を逆にするには、磁界の向きか電流の向きのどちらか一方を逆にする必要があります。磁石の上下を入れかえてN極とS極の配置を逆にすると、磁界の向きが逆転するため、コイルが受ける力の向きも逆になり、回転の向きが変化します。

Question 31

ある電源装置に抵抗器aを接続したところ、0.2Aの電流が流れた。次に、この抵抗器aに対して抵抗器bを並列に接続したところ、抵抗器bには0.3Aの電流が流れた。このとき、回路の分岐前の地点を流れる電流の大きさとして正しいものはどれか。

Accepted Answer

0.5A。並列回路においては、各抵抗器に流れる電流の合計が、回路の分岐前の全体電流に等しくなるという法則があります。抵抗器aを流れる電流が0.2A、並列に追加した抵抗器bを流れる電流が0.3Aであるため、これらを合計した 0.2A + 0.3A = 0.5A が、回路の分岐前を流れる電流の大きさとなります。

Question 32

電流を流したコイルの周囲にできる磁界の様子を、方位磁針をたくさん並べて調べたとき、その方位磁針のN極が指す向きをなめらかにつないだ線を何といいますか。また、その線の性質として正しいものを次の中から選びなさい。

Accepted Answer

磁力線といい、磁界の強いところほど線の間隔が密になっている。。磁界の向きを連ねた線を磁力線と呼びます。磁力線はN極から出てS極へ向かい、途中で交差したり枝分かれしたりすることはありません。また、磁力線が密に集まっている場所ほど磁界が強く、コイルの内部や開口部付近では非常に密度が高くなります。

Question 33

電力量の単位である「1ワット時（Wh）」を、熱量や仕事の単位である「ジュール（J）」に換算すると、何ジュールに相当しますか。

Accepted Answer

3600ジュール。電力量（J）は「電力（W）×時間（秒）」で求められます。1ワット時（Wh）は、1Wの電力を1時間使用したときの電力量を指します。1時間は3600秒であるため、計算式は 1W × 3600s ＝ 3600J となります。1分（60秒）と混同しないよう注意が必要です。

Question 34

真空放電管（クルックス管）の中で観察される、電子の流れである陰極線について、外部から電界（電圧）を加えたときの性質として正しいものはどれか。

Accepted Answer

陰極線はマイナスの電気を帯びた粒子の流れであるため、プラス極側に引き寄せられて曲がる。。陰極線は、陰極から放出された電子という粒子の流れである。電子はマイナスの電気を帯びているという性質がある。電気の基本原理として、異なる符号の電気（プラスとマイナス）は引き合うため、陰極線の通路の上下に電極を設置して電圧をかけると、陰極線はプラス極側の方向へと電気的な力を受けて曲がる。

Question 35

同じ電圧を複数の抵抗器にそれぞれ加えたとき、流れる電流の大きさと抵抗値の間にはどのような関係が成立しますか。最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

電流の大きさは抵抗の値に反比例する。オームの法則（電圧＝抵抗×電流）の式を変形すると、電流＝電圧÷抵抗となります。この式から、電圧が一定であれば、抵抗の値が2倍、3倍となるにつれて、流れる電流の大きさは2分の1、3分の1となることがわかります。このように、抵抗の比の逆数が電流の比となる関係を反比例といいます。

Question 36

回路全体の電流の強さを大きくするために、複数の抵抗器をつなぐ方法と回路全体の抵抗（合成抵抗）の関係について説明したものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

抵抗器を並列につなぐと、合成抵抗が各抵抗器の抵抗よりも小さくなり、回路全体の電流の強さは大きくなる。。並列回路では、それぞれの抵抗器に加わる電圧が等しく、回路全体を流れる電流は各抵抗器を流れる電流の和になります。そのため、抵抗器を並列に増やしていくほど、回路全体としての電流の通り道が増えることになり、合成抵抗は小さくなって電流の強さは大きくなります。

Question 37

2種類の電熱線aと電熱線bを用いて、電圧と電流の関係を調べる実験を行いました。電圧を0Vから順に大きくしていったとき、得られるデータの特徴として正しい説明はどれですか。

Accepted Answer

電圧が2倍、3倍になると、電流の値も2倍、3倍になり、グラフは原点を通る直線を示す。オームの法則に基づくと、電熱線に流れる電流と加わる電圧は比例関係にあります。電圧を大きくするとそれに伴って電流も一定の割合で増加するため、電圧が2倍、3倍になれば電流も同様に2倍、3倍となります。このとき、電圧0V、電流0mAの地点（原点）を起点とした右肩上がりの直線が描かれることになります。

Question 38

金属のように電気をよく通す物質を「導体」と呼ぶのに対し、ポリ塩化ビニルのように電気をほとんど通さない物質の名称として正しいものはどれか。

Accepted Answer

絶縁体（不導体）。電気抵抗が非常に大きく、内部に自由電子をほとんど持たないため電流を流しにくい物質は、絶縁体または不導体と呼ばれる。代表的な例としてポリ塩化ビニル、ゴム、ガラスなどが挙げられる。

Question 39

異なる2種類の物体をこすり合わせたときに、一方がプラス、もう一方がマイナスの電気を帯びる現象を何といいますか。また、その原因となる粒子の移動について正しく述べたものはどれですか。

Accepted Answer

静電気といい、マイナスの電気を持つ電子が移動することで起こる。。異なる物体をこすり合わせると、一方の物体からもう一方の物体へマイナスの電気を持つ「電子」が移動します。これにより、電子を失った物体はプラスに、電子を受け取った物体はマイナスの電気を帯びるようになります。この現象を静電気の帯電と呼びます。原子核を構成する陽子は、物体をこすり合わせる程度では移動しません。

Question 40

電圧計には測定範囲を切り替えるための「300V」「15V」「3V」という3つのマイナス端子があります。この電圧計を15Vの端子に接続して電圧を測定する場合、目盛り盤の読み方と最小目盛りの値の組み合わせとして正しいものはどれか。なお、目盛り盤にはそれぞれの端子に対応した3段の数値が記されています。

Accepted Answer

最大値が15である中段の目盛りを読み、最小目盛りは0.5Vとして扱う。。電圧計で測定を行う際は、選択したマイナス端子の測定範囲（最大値）に対応する目盛りを読み取る必要があります。15V端子を使用した場合は、最大値が15となっている目盛り盤の数値を確認します。このとき、0から15の間は通常30個の小さな区切りで構成されているため、1目盛りあたりの値（最小目盛り）は15V ÷ 30 ＝ 0.5Vとなります。

Question 41

コイルの中にある磁石を動かしたり、コイルの近くで磁界を変化させたりしたときに、コイルに電圧が生じて電流が流れる現象を何というか。

Accepted Answer

電磁誘導。コイルを貫く磁石による磁界が変化することで、その変化を妨げる向きに電圧が発生する現象を電磁誘導と呼びます。この原理は、身の回りの発電機などにも広く応用されています。

Question 42

ビーカーに入った水の中に電熱線を沈め、6Vの電圧をかけて1.5Aの電流を5分間流し続けたとき、電熱線から発生した発熱量は何J（ジュール）になるか求めなさい。

Accepted Answer

2700J。発生する熱量は「電圧(V) × 電流(A) × 時間(秒)」の式で求められます。この問題では、時間は5分間であるため、秒単位に換算して300秒（5分 × 60秒）として計算する必要があります。したがって、6V × 1.5A × 300秒 ＝ 2700Jとなります。時間を「分」のまま計算しないよう注意が必要です。

Question 43

磁界の中に置かれた導線に電流を流したとき、導線には磁界から力がはたらきます。このとき「電流の向き」「磁界の向き」「力の向き」の3つの関係について正しく述べたものはどれですか。

Accepted Answer

電流、磁界、力の向きは、互いに垂直な関係にある。磁界の中に置かれた導線に電流を流すと、電流の周りにできる磁界と、もともとある磁界が干渉し合い、導線に力が発生します。この「電流の向き」「磁界の向き」「力の向き」の3つは、フレミングの左手の法則で示されるように、それぞれが互いに直角（垂直）になる性質を持っています。

Question 44

消費電力6Wの電熱線を用いて、容器に入った100gの水を5分間加熱したところ、水の温度が4.0度上昇しました。同じ容器に同じ量の水を入れ、電熱線を消費電力18Wのものに変えて、同じく5分間加熱した場合、水の温度は何度上昇すると考えられますか。

Accepted Answer

12.0度。水の質量と加熱時間が一定であるとき、水の温度上昇量は電熱線の消費電力に比例します。この実験では消費電力が6Wから18Wへと3倍になっているため、上昇温度も元の4.0度の3倍である12.0度になります。電力量（J）＝電力（W）×時間（s）の式からも、電力が3倍になれば発生する熱量も3倍になることが分かります。

Question 45

複数の抵抗器を組み合わせた回路全体における抵抗を「合成抵抗」といいます。直列回路と並列回路における合成抵抗の特徴を説明したものとして、最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

直列回路の合成抵抗は各抵抗器の抵抗の和になり、並列回路の合成抵抗は各抵抗器の抵抗よりも小さくなる。。直列回路では電流の通り道が一本道であるため、抵抗器を直列につなぐほど電流が流れにくくなり、合成抵抗は各抵抗器の抵抗値の合計となります。一方、並列回路では電流の通り道が枝分かれして増えるため、回路全体としては電流が流れやすくなり、合成抵抗はつないだどの抵抗器の抵抗値よりも小さくなります。

Question 46

発泡ポリスチレンのコップに100gの水と6Ωの電熱線を入れ、電源装置で6.0Vの電圧をかけて電流を流した。このとき、電熱線で消費される電力は何W（ワット）か。

Accepted Answer

6.0W。まずオームの法則により、電熱線に流れる電流を求める。電流（A）＝ 電圧（V）÷ 抵抗（Ω）より、6.0V ÷ 6Ω ＝ 1.0Aとなる。電力（W）は「電圧 × 電流」で求められるため、6.0V × 1.0A ＝ 6.0Wと計算される。

Question 47

家庭での節電を考える際、100Vの電圧で0.6Aの電流が流れる白熱電球を、消費電力10.6WのLED電球に交換したとする。このとき、交換前の白熱電球の消費電力の値と、交換することによって節電（削減）された電力の組み合わせとして正しいものはどれか。

Accepted Answer

白熱電球：60W、削減された電力：49.4W。電気エネルギーが単位時間あたりに消費される大きさを消費電力といい、単位はワット（W）を使います。100Vで0.6A流れる白熱電球の消費電力は 100V × 0.6A = 60W です。この電球を 10.6W のLED電球に交換した場合、削減された電力は 60W - 10.6W = 49.4W となります。節電の指標を考える際は、電流の差だけではなく、電圧を掛け合わせた電力の差に注目する必要があります。

Question 48

電化製品における「消費電力」と「電力量」の関係について述べたものとして、適切なものはどれですか。

Accepted Answer

同じ電力量を消費する場合、消費電力が大きい電化製品ほど、使用した時間は短い。。電力量は「消費電力 × 時間」の式で成り立つため、電力量が一定であれば、消費電力と時間は反比例の関係になります。したがって、消費電力が大きい（パワーが強い）製品ほど、同じエネルギー（電力量）を消費するのにかかる時間は短くなります。電力量の算出には時間の単位として「秒」を用いるのが一般的であり、1Jは1Wの器具を1秒間使用したときの量です。

Question 49

並列回路において、電源から流れ出る全体の電流と、枝分かれしたそれぞれの道を流れる電流との間にはどのような関係がありますか。最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

枝分かれした各部分を流れる電流の大きさの和が、全体の電流の大きさに等しくなる。並列回路では、回路が途中で枝分かれしているため、電源から送り出された電流はそれぞれの道に分かれて流れます。このため、枝分かれする前の導線を流れる全体の電流は、それぞれの枝を流れる電流の和に等しくなります。これは直列回路において「どこでも電流の大きさが等しい」ことと混同されやすいため注意が必要です。

Question 50

6Vの電源に2つの電熱線Pと電熱線Qを並列につないだ回路において、回路全体の電流を測定したところ800mAであり、電熱線Qのみに流れる電流を測定したところ600mAでした。このときの電熱線Pの抵抗の値として正しいものを答えなさい。

Accepted Answer

30Ω。並列回路では、各枝に流れる電流の和が全体の電流に等しくなります。全体の電流が800mA、電熱線Qに流れる電流が600mAであることから、電熱線Pに流れる電流は 800 - 600 = 200mA（0.2A）であることがわかります。並列回路では各電熱線に加わる電圧は電源電圧と同じ6Vになるため、オームの法則により、電熱線Pの抵抗は 6 ÷ 0.2 = 30Ωと導き出されます。

Question 51

電源、スイッチ、電流計、電熱線ａ、電熱線ｂを一本の道筋でつないだ直列回路において、電熱線ｂの両端に加わる電圧を電圧計で測定したい。このとき、電圧計は測定したい電熱線ｂに対してどのように接続する必要があるか、最も適切な方法を選びなさい。

Accepted Answer

電熱線ｂに対して並列に接続する。回路内の特定の部品に加わる電圧を測定する場合、電圧計はその部品の両端に電流の通り道が枝分かれするように接続する必要があります。この接続方法を並列接続と呼びます。直列に接続してしまうと、電圧計の内部抵抗が非常に大きいため、回路全体に電流がほとんど流れなくなってしまいます。

Question 52

二つの異なる抵抗器を並列につないだ回路において、回路全体を流れる電流の大きさと、各抵抗器を流れる電流の大きさの関係、および回路全体の合成抵抗の性質について正しく説明しているものはどれですか。

Accepted Answer

回路全体を流れる電流は各抵抗器を流れる電流の和に等しくなり、回路全体の合成抵抗は、つないだどの抵抗器単体の抵抗値よりも小さくなる。。並列回路では、枝分かれした各分路を流れる電流の合計が、電源から流れ出る全電流と等しくなります。また、電圧を一定としたとき、並列に抵抗器を追加するほど電流が流れやすくなる（全電流が大きくなる）ため、回路全体の抵抗（合成抵抗）は、並列につないだどの抵抗器の抵抗値よりも必ず小さくなるという性質があります。

Question 53

電源装置、スイッチ、および2つの抵抗器を一列につないだ直列回路において、それぞれの抵抗器に加わる電圧と回路全体の電圧との関係について述べたものとして、正しいものはどれですか。

Accepted Answer

それぞれの抵抗器に加わる電圧の和が、回路全体の電圧と等しくなる。。直列回路では、電源から供給された電気のエネルギー（電圧）が各抵抗器に分配されるため、それぞれの場所で消費される電圧をすべて足し合わせると、電源が供給した回路全体の電圧と一致します。これは直列回路における電圧の基本的な性質です。

Question 54

電熱線Pに5.0Vの電圧を加えたときに1.0Aの電流が流れ、電熱線Qに4.0Vの電圧を加えたときに0.2Aの電流が流れることがわかっています。このとき、電熱線Qの電気抵抗の大きさは何Ωですか。数値として適切なものを選びなさい。

Accepted Answer

20.0Ω。オームの法則により、電気抵抗（Ω）は電圧（V）を電流（A）で割ることで求められます。電熱線Qにおいて、電圧が4.0Vのときに0.2Aの電流が流れているため、4.0 ÷ 0.2 ＝ 20.0Ωとなります。なお、電熱線Pの抵抗は 5.0 ÷ 1.0 ＝ 5.0Ωであり、電熱線Qの方が電流が流れにくい性質を持っていることがわかります。

Question 55

洗面化粧台の鏡には、裏側に張り巡らされた電熱線に電流を流して鏡をあたため、表面についた水滴を消す「くもり止め」の機能をもつものがあります。鏡の表面についた液体の水が、電熱線の熱によって気体の水蒸気に変化して消える現象を何といいますか。

Accepted Answer

蒸発。物質が熱エネルギーを得て、液体から気体へと状態が変化することを蒸発といいます。鏡の裏側に配置された電熱線に電流を流すことで発生した熱が、鏡の表面にある小さな水滴に伝わり、それらを水蒸気に変えることでくもりを解消しています。

Question 56

ヒーターを用いて一定量の水を温める実験を行いました。電流を流し始めてから2分、4分、6分と経過を観察したところ、水の温度上昇が経過した時間にともなって、一定の割合で大きくなっていくことが確認されました。この観察結果から導き出される結論として、最も適切な説明を選びなさい。

Accepted Answer

発生する熱量は、電流を流した時間に比例する。水の温度上昇が時間の経過とともに一定の割合で増えているということは、単位時間あたりに水に与えられる熱量が一定であることを示しています。このことから、電流を流す時間が2倍、3倍になると、発生する総熱量も2倍、3倍になるという比例関係が成り立っていることがわかります。

Question 57

電源装置、電流計、コイルを直列につないで実験を行う際、回路の中にさらに抵抗器を直列に挿入することがあります。このとき、抵抗器を組み込む主な目的として最も適切なものはどれですか。

Accepted Answer

回路を流れる電流を制限し、電流計などの機器の破損を防ぐため。電気抵抗の小さいコイルなどを回路に組み込む際、直接電源につなぐと大きな電流が流れすぎる「過電流」が発生することがあります。抵抗器を直列に挿入することで回路全体の抵抗値を大きくし、電流計の測定範囲を超えた電流が流れることによる故障や、回路全体の過熱といったトラブルを未然に防ぐ役割（電流制限）を果たします。

Question 58

10Ωの抵抗器と15Ωの抵抗器を、電源に対して並列に接続した回路があります。このとき、10Ωの抵抗器を流れる電流の大きさと、15Ωの抵抗器を流れる電流の大きさの比（10Ω：15Ω）として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

3：2。並列回路では、それぞれの抵抗器に加わる電圧が等しくなります。オームの法則（電圧＝抵抗×電流）より、電圧が一定のとき、流れる電流の大きさは抵抗値に反比例します。したがって、電流の比は抵抗値の逆数の比となるため、「1/10：1/15」を整数の比に直した「3：2」が導き出されます。抵抗値が小さい10Ωのほうに、より多くの電流が流れる点に注目するのがポイントです。

Question 59

電気抵抗が等しい2つの電熱線を用いた実験において、まず1つの電熱線に一定の電圧を加えて消費電力を測定しました。次に、同じ電圧を保ったまま、もう1つの電熱線を並列につなぎ足した場合、回路全体の消費電力はどう変化するか、正しい説明を選びなさい。

Accepted Answer

回路全体の電流の合計が増加するため、消費電力は大きくなる。。並列回路では、電熱線を増やすほど回路全体の電気抵抗が小さくなり、回路全体を流れる電流の合計が増加します。消費電力は「電圧 × 電流」で表されるため、電圧が一定であれば電流が増えるほど電力（ワット）も大きくなります。それぞれの電熱線が独立して電力を消費し、その合計が回路全体の電力となるため、並列につなぐ電熱線の数が増えるほど、全体の消費電力は増加します。

Question 60

電圧3Vの電源に2つの抵抗器を並列につなぎ、それぞれの抵抗器に流れる電流を500mA端子を用いた電流計で測定しました。一方の抵抗器に流れる電流が100mA、もう一方の抵抗器に流れる電流が150mAであったとき、150mAの電流が流れている方の抵抗器の抵抗値として正しいものはどれですか。

Accepted Answer

20Ω。並列回路では、それぞれの抵抗器に加わる電圧は電源電圧と等しくなるため、どちらの抵抗器にも3Vの電圧が加わります。オームの法則「抵抗(Ω)＝電圧(V)÷電流(A)」を用いて計算します。電流の単位をミリアンペアからアンペアに直すと、150mAは0.15Aなので、3(V) ÷ 0.15(A) ＝ 20(Ω)となります。

Question 61

電圧を横軸、電流を縦軸にとったグラフにおいて、原点を通る直線が描かれる2つの抵抗器a、bがあります。抵抗器aのグラフの傾きが抵抗器bよりも急であり、ある電圧において抵抗器aには抵抗器bの2倍の電流が流れることがわかっています。この2つの抵抗器を並列につなぎ、一定の電圧を加えたときの説明として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

抵抗器aを流れる電流が大きいため、抵抗器aの消費電力の方が大きくなる。。並列回路では各抵抗器に加わる電圧が一定となります。グラフの傾きが急である抵抗器aは、抵抗器bよりも同じ電圧に対して多くの電流を流す性質（抵抗値が小さい性質）を持っています。一定の電圧下において消費電力は電流の強さに比例するため、より多くの電流が流れる抵抗器aの方が消費電力は大きくなります。

Question 62

導線を何重にも巻いたコイルに検流計をつなぎ、その内部に棒磁石を出し入れして電流を発生させる実験を行いました。このとき発生する誘導電流をより大きくするための方法として、適切な操作をすべて組み合わせたものはどれですか。

Accepted Answer

磁石を速く動かす、磁力の強い磁石を使う、コイルの巻き数を増やす。電磁誘導によって発生する誘導電流の大きさは、コイルを貫く磁界の変化が急激であるほど大きくなります。そのため、磁石を速く動かして時間あたりの変化を大きくすること、磁界そのものが強い磁石を用いること、そして変化の影響を受ける導線の数（巻き数）を増やすことが有効な手段となります。

Question 63

電子てんびんの上に置いた磁石に対して、上から別の磁石の同じ極を近づけて反発させる実験を行いました。磁石間の距離を4.5cmに保った状態で、上の磁石を別の磁石に交換したところ、電子てんびんの示す値が200gから220gに増加しました。この実験結果から推測できる、新しく交換した磁石の性質として適切なものはどれですか。

Accepted Answer

交換前の磁石に比べて、より強い磁力による反発が生じている。電子てんびんの示す値が増加したということは、上の磁石が下の磁石を押し下げる力が強くなったことを意味します。磁石を近づけて反発させている場合、磁石間の距離が同じであれば、てんびんの値が大きくなるほど、そこにはたらいている磁力の大きさが強いと判断できます。

Question 64

スタンドに固定したコイルの真下に方位磁針を置いて実験を行います。コイルにある向きの電流を流したところ、方位磁針のN極が右側に振れました。次に、電流を流す向きを最初とは反対にした場合、方位磁針のN極の動きとして適切なものはどれですか。

Accepted Answer

方位磁針のN極が左側に振れる。コイルによって生じる磁界の向きは、流れる電流の向きによって決まります。電流の向きを逆にすると、発生する磁界の向きも逆になるため、方位磁針が受ける磁気の力の向きも反対となり、N極は最初とは逆の左側に振れることになります。

住所	宮城県仙台市太白区八木山弥生町16-17
運営会社	ARINA partners株式会社
代表者	高橋渉
連絡先	info@arinna.co.jp
連絡先②	0568-50-2677

【一問一答クイズ】中学2年物理問題500問以上(理科)

【電流・磁界】一問一答チェックリスト（全100問）

直列回路における電流の計算

並列回路における電圧と合成抵抗

陰極線の性質

直線電流がつくる磁界と方位磁針の振れ

電力量の算出

水の温度上昇と加熱時間

直列回路の合成抵抗

電磁誘導

消費電力の合計

並列回路の合成抵抗と電流

並列回路と直列回路の複合計算

電力一定時における上昇温度と時間の比例性

電流の大きさと磁界の強さ

熱伝導

並列回路の合成抵抗

オームの法則による電流の算出

磁界から受ける力の変化

電磁誘導

電磁誘導

消費電力と明るさの関係

磁界中で電流が受ける力

電磁誘導

金属線の長さと抵抗の比例関係

磁界と電流の向きの変化による力の方向

導体

電熱線の発熱量と水が得た熱量の差異

水の温度の差

電磁誘導

並列回路における各枝路の電流

モーターの磁界と回転の向き

並列回路における電流の和

コイルがつくる磁界

ワット時とジュールの換算

陰極線の偏向

電圧が等しいときの電流と抵抗の比

並列回路の合成抵抗と電流

オームの法則による電流と電圧の比例関係

絶縁体（不導体）

静電気の帯電

電圧計の最小目盛り

電磁誘導

発熱量の算出

磁界から電流が受ける力

電力と温度上昇の比例関係

合成抵抗の規則性

電力

消費電力の節電率

電力量の計算

並列回路の電流の法則

回路全体の合成抵抗

電圧計の接続方法

並列回路における全体の電流の性質

直列回路における電圧の性質

電気抵抗の比較

蒸発と熱

熱量と時間・電流の比例関係

回路における抵抗器による電流制限

並列回路における電流の分流

並列回路の消費電力

並列回路の分岐電流とオームの法則

同一電圧下における消費電力の比

誘導電流を大きくする方法

磁力の強さと質量の関係

コイルの周囲にできる磁界

電圧の変化に伴う消費電力の変化

二つのコイル間における相互誘導現象

電力量の算出

電流が作る磁界と外部磁界の合成

電子の電荷

並列回路における合計発熱量

電気抵抗の算出

誘導電流

右ねじの法則による磁力線の向き

直流

消費電力の比較

家庭用配線の並列回路

実験における初期水温の制御

電力と熱量および抵抗の関係