【高卒認定試験物理基礎】令和1年度1回目 ポイント解説その3

今回は高卒認定試験物理基礎の令和1年度第1回のポイント解説の続きをしていきます。

前回の記事はこちらから。

【高卒認定試験物理基礎】令和1年度1回目 ポイント解説その2
今回は高卒認定試験物理基礎の過去問のポイント解説です。どのような問題が出題されているのか、どのような知識が必要か、どのように解くのがよいのかなど把握して過去問演習をより効果的に行えるようにしましょう。

大問5についてです。

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大問5

大問5は電流、電力、電力量、私たちの生活と物理学の関係についての出題がありました。

問1

電流に関する問題です。

導線に1Aの電流が流れており、この導線の断面を2s間に通過する電気量を求めます。

まず、電気量の単位[C](クーロン)が用いられるので、選択肢の②、④、⑤は単位が異なるので誤りです。

なので、①か③になるか計算をしてみましょう。

1[C]1[A]の電流が1[s]間に運ぶ電気量の大きさであるので、\(I\)[A]の電流が\(t\)[s]間流れた時の導体の断面を通過する電気量の大きさ\(Q\)[C]は

\[
Q=It
\]

となります。

よって、1[A]の電流が2[s]間流れたときには

\[
\begin{align}
Q&=1\times 2\\
&=2\ \ \ \mbox{[C]}
\end{align}
\]

となります。

問2

電力に関する問題です。

電力は以下の式で求めることができました。

電力

抵抗に流れる電流を\(I\)、抵抗にかかる電圧を\(V\)、抵抗を\(R\)とすると、電力\(P\)は
\[
P\ =\ IV\ =\ I^2R\ =\ \frac{V^2}{R}
\] と表される

今回はLEDにかかる電圧と電流が分かっているので\(P=IV\)を利用します。

導線の抵抗は無視できるので電流の導線での損失はなく、LEDにも\(0.02\)[A]流れるので、電力\(P\)は

\[
\begin{align}
P&=IV\\
&=3\times 0.02\\
&=0.06\ \ \ \mbox{[W]}
\end{align}
\]

となります。

問3

電力量に関する問題です。

WhをJに変換します。

Whは1時間に1Wの電力で仕事をするということなので

\[
1\ \mbox{[Wh]}=1\ \mbox{[W]} \times 1\ \mbox{[h]}
\]

です。

これを1秒間にする仕事に直します。

\(1\ \mbox{[h]}\ =\ 60 \times 60\ \mbox{[s]}\)であるので

\[
\begin{align}
1\ \mbox{[Wh}=1\ \mbox{[W]} \times 1\ \mbox{[h]}\\
&=1\ \mbox{[W]} \times 60 \times 60\ \mbox{[s]}\\
&=3600\\
&=3.6\times 10^3\ \ \ \mbox{[W•s]}
\end{align}
\]

となります。

1[W]=1[J/s]であるので

\[
1\ \mbox{[Wh]}=3.6\times 10^3\ \ \ \mbox{[J]}
\]

です。

今回2.5[W•s]が何[J]かを求めるので2.5[W•s]は1[W•s]の2.5倍であることから

\[
\begin{align}
2.5\ \mbox{[Wh]}&=2.5 \times 3.6\times 10^3\\
&=2.5 \times 3600
\end{align}
\]

を計算すればOKです。

問4

わたしたちの生活と物理学の関係の問題です。

選択肢を1つ1つ確認していけばOKです。

①は最大摩擦力についてです。

最大摩擦力\(F_0\)\(F_0=\mu N\)で表されます。

力のつりあいを考えると\(N=mg\)であるので、最大摩擦力は\(F_0=\mu mg\)となります。

小惑星の重力が非常に小さいということから、小惑星上の物体にかかる重力も小さくなります。

すると、\(F_0=\mu mg\)の\(mg\)部分が小さくなるということなので、最大摩擦力も小さくなります。

よって「大きくなり」という部分は誤りです。

誤りの選択肢を見つける問題であるので、①が正解となります。

あとの②〜⑤の選択肢は正しい内容です。

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まとめ

今回で令和1年度第1回目の物理基礎の解説は終了です。

公式を覚えて当てはめる練習だけではなく、単位や定義、性質を理解しているかにも注意しながら日頃から学習しておくようにしましょう。

また、物理では図をかくことがポイントとなります。

問題を解く際には自分で図をかいて考える習慣をつけるようにしておきましょう。

今回はここまでとなります。

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