大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和5年度(2023年度)本試験
問14 (物理基礎(第3問) 問3(1))
問題文
授業で再生可能エネルギーについて学んだ。家の近くに風力発電所(図1)があるので見学に行き、風力発電について探究活動を行った。
さらに電力やエネルギーに関心をもったため、発電所から家庭までの送電について調べたところ、図3に示すようなしくみで送電されていることがわかった。発電所から送電線に電力を送り出す際の交流電圧をV、送電線を流れる交流電流をI、送電線の抵抗をrとする。ただし、VやIは交流の電圧計や電流計が表示する電圧、電流であり、これらを使うと交流でも直流と同様に消費電力が計算できるものとする。
次の文章中の空欄( A )に入れる値として最も適当なものを、選択肢のうちから一つ選べ。
発電所から電力を送り出すとき、送電線の抵抗rによって生じる電力損失(発熱による損失)を小さく抑えたい。たとえば、この電力損失を10−6倍にするためには、Iを( A )にすればよい。このとき、発電所から同じ電力を送り出すためには、Vを( B )にしなければならない。
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問題
大学入学共通テスト(理科)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問14(物理基礎(第3問) 問3(1)) (訂正依頼・報告はこちら)
授業で再生可能エネルギーについて学んだ。家の近くに風力発電所(図1)があるので見学に行き、風力発電について探究活動を行った。
さらに電力やエネルギーに関心をもったため、発電所から家庭までの送電について調べたところ、図3に示すようなしくみで送電されていることがわかった。発電所から送電線に電力を送り出す際の交流電圧をV、送電線を流れる交流電流をI、送電線の抵抗をrとする。ただし、VやIは交流の電圧計や電流計が表示する電圧、電流であり、これらを使うと交流でも直流と同様に消費電力が計算できるものとする。
次の文章中の空欄( A )に入れる値として最も適当なものを、選択肢のうちから一つ選べ。
発電所から電力を送り出すとき、送電線の抵抗rによって生じる電力損失(発熱による損失)を小さく抑えたい。たとえば、この電力損失を10−6倍にするためには、Iを( A )にすればよい。このとき、発電所から同じ電力を送り出すためには、Vを( B )にしなければならない。
- 10−6倍
- 10−3倍
- 103倍
- 106倍
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この過去問の解説 (2件)
01
電力損失はrI2で表されます。
よってこれを10-6倍にするにはIを10-3倍にする必要があります。
これが正解です。
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02
解答 A: 10−3倍
解説
電力損失と電流の関係を問う問題です。
電圧V、抵抗r、電流I、電力損失P'とします(V=rI)。
P' = VI = rI2 = V2/r
となりますが、送電線のrを固定してIを変える問題なので、
P' = rI2
の式を使って考えることになります。
P'を10-6倍にするには、
Iは10−3倍にするべきであることがわかります。
よって答えは A: 10−3倍 となります。
この選択肢が正解となります。
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