共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問13 (物理基礎(第3問) 問3)

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7年度(2025年度)追・再試験 問13(物理基礎(第3問) 問3) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章Aを読み、後の問いに答えよ。

A  複数の乾電池を使う機器には、「新しい乾電池と古い乾電池を一緒に使わないでください」といった注意書きがよくあるが、ここではその理由を考える。

次の文章中の空欄( ア )・( イ )に入れる値を示す記号の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

乾電池は長時間使用すると内部電圧が下がり、抵抗値が大きくなる。二つの乾電池を並列に接続する機器に、内部電圧が1.50V,抵抗値が0.80Ωである新しい乾電池と、長時間使用し、内部電圧が1.10V,抵抗値が1.20Ωとなった古い乾電池をセットする。

機器のスイッチが入っていないとき、図3で示す回路となる。
この場合、二つの乾電池の電圧が異なるために、機器のスイッチが入っていなくても二つの乾電池の電圧の差0.40Vによって電流が流れることになり、その大きさは( ア )である。
また、二つの乾電池内の抵抗で消費される電力は( イ )となる。
さらに、古い方の乾電池には単独で抵抗につないだときとは逆向きの電流が流れることになり、乾電池の急激な劣化、発熱、液漏れを引き起こして大変危険なのである。

( ア )に入る値
(a) 0.20A
(b) 0.65A
(c) 0.83A

( イ )に入る値
(d) 0.080W
(e) 0.33W
(f) 0.85W
問題文の画像
  • ア:(a)  イ:(d)
  • ア:(a)  イ:(e)
  • ア:(a)  イ:(f)
  • ア:(b)  イ:(d)
  • ア:(b)  イ:(e)
  • ア:(b)  イ:(f)
  • ア:(c)  イ:(d)
  • ア:(c)  イ:(e)
  • ア:(c)  イ:(f)

正解!素晴らしいです

残念...

この過去問の解説 (3件)

01

正解は「ア:(a)0.20A イ:(d)0.080W」です。

 

この問題では、オームの法則と電力の計算式を使って、乾電池に流れる電流と、内部抵抗で消費される電力を求めます。

新しい乾電池と古い乾電池では、電圧が異なります。そのため、並列に接続すると、機器のスイッチが入っていなくても、電圧の差によって電流が流れます。

 

まず、2つの乾電池の電圧の差を求めます。

1.50-1.10=0.40V

電流は2つの乾電池の内部抵抗を通って流れるため、抵抗値を足し合わせます。

0.80+1.20=2.00Ω

 

オームの法則より、

電流=電圧÷抵抗なので、

0.40÷2.00=0.20A

したがって、ア=(a)0.20Aです。

 

次に、内部抵抗で消費される電力を求めます。

電力=電流²×抵抗という式を使います。

 

2つの乾電池の内部抵抗で消費される電力の合計は、

0.20²×2.00=0.080Wとなります。

したがって、イ=(d)0.080Wです。

参考になった数0

02

正答は「ア:(a) イ:(d)」です。

 

直列回路のため、回路全体の抵抗は二つの乾電池の内部抵抗の和となります。

0.80+1.20=2.00(Ω)

 

電位差が0.40Vのため、この回路の起電力は0.40Vです。

 

電流は、オームの法則にしたがって、下記となります。

I=V/R=0.20(A)

 

よって空欄(ア)は(a)となります。

 

 

二つの乾電池内の抵抗で消費される電力は、P=IVより求められます。

P=IV=0.20×0.40=0.080(W)

 

よって空欄(イ)は(d)となります。

選択肢1. ア:(a)  イ:(d)

この選択肢が適当です。

まとめ

回路全体の電圧が二つの乾電池の電位差となるのは、電位平衡のためなどの考え方もできますが、最もわかりやすいのは回路を水の流れにたとえた場合でしょう。

 

新しい乾電池は高さ1.50(mでもkmでも大丈夫です)のところにあります。

古い乾電池は高さ1.1mのところにあります。

この二つをつなぐ川が流れています。

 

川はもちろん高い方から低いほうへと流れるため、電流は新しい乾電池から古い乾電池へと流れます。

川は二つの乾電池の高さの差だけの勢いで流れます。

これが「回路全体の起電力が電位差となる理由」です。

 

電位差の分だけが起電力となるため、古い乾電池が1.1Vの電圧をもっていようと関係ありません。

川が標高1.1mにあろうが、川にとって大事なのは0.40mの落差があることだけです。

 

 

古い乾電池の電圧1.1Vはどこにいったのか不思議に思うことがあれば参考にしてください。

参考になった数0

03

解答 ア:(a)  イ:(d)

 

アの解説

0.80Ωと1.20Ωの直列合成抵抗は

R=2.00Ωです。これに電圧V=0.40Vがかかるので、

電流をIとするとオームの法則より、

I=V/R=0.40V/2.00Ω=0.20A

よって答えは ア:(a) となります。

 

イの解説

消費電力Pは

P=IV=0.20A×0.40V=0.080W

と計算できます。

よって答えは イ:(d) となります。

選択肢1. ア:(a)  イ:(d)

この選択肢が正解となります。

参考になった数0