共通テスト(理科) 過去問
令和5年度(2023年度)追・再試験
問72 (物理(第2問) 問5)

このページは閲覧用ページです。
履歴を残すには、 「新しく出題する(ここをクリック)」 をご利用ください。

問題

共通テスト(理科)試験 令和5年度(2023年度)追・再試験 問72(物理(第2問) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

AさんとBさんがスマートフォン(スマホ)の無線充電器の仕組みについて話をしている。

次の会話文の内容が正しくなるように、空欄( B )に入れる語句または図として最も適当なものを、選択肢のうちから一つ選べ。

Aさん:複数個のダイオードを使った図6のような回路もあるみたいだね。複雑だけど、電流はどのように流れているの?
Bさん:例えば、コイル2に誘導起電力が生じ、点bからダイオードに向かって電流が流れる場合を考えよう。このとき、電流は点bから( A )を順に通って点bに戻ってくるんだ。点aの電位が高い場合についても、同じように考えればいいんだ。
Aさん:それでは、抵抗で消費される電力はどうなっているんだろう?
Bさん:点ab間の電圧波形が図5となるとき、抵抗で消費される電力の時間変化は( B )のようになるよ。
Aさん:ダイオードにはこんな使い方があるんだね。抵抗の代わりにバッテリーを回路につなげば、送った電力でスマホを充電できそうだね。
問題文の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像

正解!素晴らしいです

残念...

この過去問の解説 (2件)

01

解答 以下の図を参照

 

解説

ab間の電圧Vabは

Vab=V0sin(2πt/T)

のように表せます。

このとき、cd間の電圧Vcdは

整流作用に注意して

Vcd=|V0sin(2πt/T)|

となります。

 

抵抗Rで消費される電力Pは

P=Vcd2/R

=(V02/R)・sin2(2πt/T)

=(1/2)・(V02/R)・[1-cos{2πt/(T/2)}]

となります。P0=V02/Rとして、

P=(P0/2)[1-cos{2πt/(T/2)}]

となります。

 

この式をグラフ化したものが正解となります。

とくに

・振幅がP0/2で周期T/2の正弦波

・最小値0、最大値P0

であることに注意してください。

選択肢3. 解答選択肢の画像

この選択肢が正解となります。

参考になった数1

02

電力を求める問題です。

まとめ

電力W=V2/Rで表されます。

その為、電圧よりもシャープな波形になるとともに、電圧ではマイナスの山がプラスの山になります。

よって、シャープですべてプラスの山になっている波形が回答となります。

参考になった数0