波動・電気（波の性質・オームの法則・電力） ── 問題
基礎
- 振動数 4 Hz、波長 3.8 m の波が伝わる速さは何 m/s ですか。
- 振動数 426 Hz のおんさと 421 Hz のおんさを同時に鳴らすと、1 秒間に何回のうなりが聞こえますか。
- 5 Ω の抵抗に 9 V の電圧を加えると、流れる電流は何 A ですか。
- 消費電力 40 W の電気器具を 5 時間使ったときの電力量は何 kWh ですか。
- 波が障害物の背後やすき間の先に回り込む現象について、名称と特徴の組み合わせとして妥当なものはどれですか。 （ア 反射 ── 入射角と反射角が等しい イ 回折 ── 波長が短いほど目立つ ウ 回折 ── 波長が長いほど目立つ エ 屈折 ── 波長が長いほど目立つ undefined 干渉 ── 波長が短いほど目立つ）
- 音の三要素（高さ・大きさ・音色）と波の量の対応として妥当なものはどれですか。 （ア 高さは波形、大きさは振幅、音色は振動数で決まる イ 高さは振動数、大きさは波長、音色は速さで決まる ウ 高さは速さ、大きさは振幅、音色は振動数で決まる エ 高さは振幅、大きさは振動数、音色は波形で決まる undefined 高さは振動数、大きさは振幅、音色は波形で決まる）
- 家庭の電気配線について、妥当なものはどれですか。 （ア 器具を多くつなぐほど全体の合成抵抗が大きくなり、流れる電流の合計は減る イ 直列につながれているため、1 つの器具が切れると他の器具も使えなくなる ウ 各器具は直列につながれているため、どの器具にも同じ電流が流れる エ 各器具は並列につながれているため、どの器具にも同じ電圧がかかり、1 つを切っても他は使える undefined 並列につながれているため、器具を増やしても回路全体の消費電力は変わらない）
標準
- がけに向かって音を出したところ、5.2 秒後に反射音が聞こえた。音を出した位置からがけまでの距離は何 m ですか。音の速さを 340 m/s とする。
- 5 Ω と 3 Ω の抵抗を並列に接続したときの合成抵抗は何 Ω ですか。
- 20 Ω の電熱線に 6 V の電圧を加えたときの消費電力は何 W ですか。
- 抵抗 13 Ω の電熱線に 3 A の電流を 20 秒間流したとき、発生する熱量は何 J ですか。
- 同じ材質の導線で、長さを 4 倍、断面積を 1/4 倍にすると、抵抗はもとの何倍になりますか。 （ア 1/16 倍 イ 4 倍 ウ 1 倍 エ 16 倍）
- 電磁波のうち、可視光線より波長が短く、日焼けの原因になるとともに殺菌にも利用されているものはどれですか。 （ア γ 線 イ X 線 ウ 赤外線 エ 電波 undefined 紫外線）
発展
- 6 V の電源に 5 Ω と 3 Ω の抵抗を直列につないだ。3 Ω の抵抗にかかる電圧は何 V ですか。
- 7 Ω の抵抗に、12 Ω と 6 Ω の抵抗を並列にしたものを直列につないだ。全体の合成抵抗は何 Ω ですか。
- 消費電力 250 W の器具を 1 日 6 時間、10 日間使った。電気料金を 1 kWh あたり 31 円とすると、料金は何円ですか。
波動・電気（波の性質・オームの法則・電力） ── 解答
基礎
- 15.2 v ＝ fλ ＝ 4 × 3.8 ＝ 15.2 m/s。（周期 T ＝ 1/f ＝ 0.25 秒で 1 波長 3.8 m 進む、と考えても同じ）
- 5 うなりの回数（1 秒あたり）＝ 振動数の差 ＝ |426 − 421| ＝ 5 回。
- 1.8 オームの法則 V ＝ RI → I ＝ V ÷ R ＝ 9 ÷ 5 ＝ 1.8 A。
- 0.2 40 W ＝ 0.04 kW。電力量 ＝ 電力 × 時間 ＝ 0.04 kW × 5 h ＝ 0.2 kWh。
- ウ 回折 ── 波長が長いほど目立つ 回折 ── 波長が長いほど目立つ。反射・屈折・回折・干渉は「何が起こるか」で区別する。回折は波長が長いほど目立ち、屈折で変わらないのは振動数、干渉は重ね合わせの結果で通り過ぎれば元に戻る。
- undefined 高さは振動数、大きさは振幅、音色は波形で決まる 振動数が大きいほど高い音、振幅が大きいほど大きい音、波形の違いが音色（同じ高さ・大きさでも楽器で音が違う理由）。音の速さは高さや大きさによらず空気中で約 340 m/s。
- エ 各器具は並列につながれているため、どの器具にも同じ電圧がかかり、1 つを切っても他は使える 家庭の配線は並列。並列では各器具に電源電圧（100 V）がそのままかかり、器具を増やすほど合成抵抗は小さくなって電流の合計と消費電力は増える（だからブレーカーが落ちる）。
標準
- 884 音は往復しているので、進んだ距離は 340 × 5.2 ＝ 1768 m。がけまでは半分の 884 m。
- 1.875 並列接続の合成抵抗：1/R ＝ 1/5 ＋ 1/3 より R ＝ (5 × 3) ÷ (5 ＋ 3) ＝ 1.875 Ω。並列にすると、どの抵抗より小さくなる。
- 1.8 電流 I ＝ V ÷ R ＝ 6 ÷ 20 ＝ 0.3 A。電力 P ＝ VI ＝ 6 × 0.3 ＝ 1.8 W。（P ＝ V²/R でも同じ）
- 2340 ジュール熱 Q ＝ I²Rt ＝ 3² × 13 × 20 ＝ 2340 J。（電圧は V ＝ RI ＝ 39 V なので Q ＝ VIt でも同じ）
- エ 16 倍 R ＝ ρL/S。長さに比例し、断面積に反比例する。4 ÷ 1/4 ＝ 16 倍。
- undefined 紫外線 紫外線。電磁波は波長の長い順に 電波 → 赤外線 → 可視光線 → 紫外線 → X 線 → γ 線。波長が短いほど振動数とエネルギーが大きい。
発展
- 2.25 直列なので電流は共通。I ＝ 6 ÷ (5 ＋ 3) ＝ 0.75 A。3 Ω の電圧 ＝ 3 × 0.75 ＝ 2.25 V。（電圧は抵抗の比 5 : 3 に分かれる）
- 11 並列部分：(12 × 6) ÷ (12 ＋ 6) ＝ 4 Ω。これと 7 Ω が直列なので 7 ＋ 4 ＝ 11 Ω。
- 465 電力量 ＝ 0.25 kW × 6 h × 10 日 ＝ 15 kWh。料金 ＝ 15 × 31 ＝ 465 円。
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/koumuin/shizen/zn-03/test/ ／ 問題は毎回の表示で数が変わります。印刷したものはその一例です。
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