共通テスト(理科) 過去問
令和8年度(2026年度)本試験
問14 (物理基礎(第3問) 問5)
問題文
次の文章を読み、後の問いに答えよ。
B 導体の中には、温度によって抵抗値が変化するものがある。このような導体を温度計として用いて、物質の比熱(比熱容量)を測定する装置について考える。
図1のように、抵抗器Aと抵抗器Bを直列につなぎ、電圧V0の電源と電圧計をつないだ回路をつくる。ここで、抵抗器Aの抵抗値RAは温度変化し、抵抗器Bの抵抗値は温度によらず常にR0であるとする。
図2のように、比熱を測定する試料をのせる試料台に図1に示した抵抗器Aを取りつけ、電圧Vの電源をつないだヒーターで試料台と試料を加熱する。ヒーターの抵抗値は温度によらず常にRであり、ヒーターで発生したジュール熱はすべて試料台と試料の温度上昇に使われるものとする。また、抵抗器Aの熱容量とそこで発生するジュール熱は無視できるものとし、試料台、試料、および抵抗器Aの温度は互いに等しいものとする。
試料をのせないで試料台を加熱する予備測定と、試料をのせた試料台を加熱する本測定を行う。二つの測定は、温度が同じ状態から開始する。試料をのせない予備測定では、時間tだけ加熱したところ、試料台の温度はΔTだけ上昇した。試料をのせた本測定では、試料台の熱容量に試料の熱容量が加わったため、試料と試料台の温度が同じΔTだけ上昇するのに必要な加熱時間は増加し、t′(t′>t)となった。
予備測定から求まる試料台の熱容量をCとする。試料の質量をm、試料の比熱をhとするとき、本測定で加えられた熱量Q′と予備測定で加えられた熱量Qとの比を表す式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
Q′/Q=( )
加えられた熱量の比は加熱時間の比に等しいことから、試料の比熱を求めることができる。
B 導体の中には、温度によって抵抗値が変化するものがある。このような導体を温度計として用いて、物質の比熱(比熱容量)を測定する装置について考える。
図1のように、抵抗器Aと抵抗器Bを直列につなぎ、電圧V0の電源と電圧計をつないだ回路をつくる。ここで、抵抗器Aの抵抗値RAは温度変化し、抵抗器Bの抵抗値は温度によらず常にR0であるとする。
図2のように、比熱を測定する試料をのせる試料台に図1に示した抵抗器Aを取りつけ、電圧Vの電源をつないだヒーターで試料台と試料を加熱する。ヒーターの抵抗値は温度によらず常にRであり、ヒーターで発生したジュール熱はすべて試料台と試料の温度上昇に使われるものとする。また、抵抗器Aの熱容量とそこで発生するジュール熱は無視できるものとし、試料台、試料、および抵抗器Aの温度は互いに等しいものとする。
試料をのせないで試料台を加熱する予備測定と、試料をのせた試料台を加熱する本測定を行う。二つの測定は、温度が同じ状態から開始する。試料をのせない予備測定では、時間tだけ加熱したところ、試料台の温度はΔTだけ上昇した。試料をのせた本測定では、試料台の熱容量に試料の熱容量が加わったため、試料と試料台の温度が同じΔTだけ上昇するのに必要な加熱時間は増加し、t′(t′>t)となった。
予備測定から求まる試料台の熱容量をCとする。試料の質量をm、試料の比熱をhとするとき、本測定で加えられた熱量Q′と予備測定で加えられた熱量Qとの比を表す式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
Q′/Q=( )
加えられた熱量の比は加熱時間の比に等しいことから、試料の比熱を求めることができる。
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問題
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共通テスト(理科)試験 令和8年度(2026年度)本試験 問14(物理基礎(第3問) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)
次の文章を読み、後の問いに答えよ。
B 導体の中には、温度によって抵抗値が変化するものがある。このような導体を温度計として用いて、物質の比熱(比熱容量)を測定する装置について考える。
図1のように、抵抗器Aと抵抗器Bを直列につなぎ、電圧V0の電源と電圧計をつないだ回路をつくる。ここで、抵抗器Aの抵抗値RAは温度変化し、抵抗器Bの抵抗値は温度によらず常にR0であるとする。
図2のように、比熱を測定する試料をのせる試料台に図1に示した抵抗器Aを取りつけ、電圧Vの電源をつないだヒーターで試料台と試料を加熱する。ヒーターの抵抗値は温度によらず常にRであり、ヒーターで発生したジュール熱はすべて試料台と試料の温度上昇に使われるものとする。また、抵抗器Aの熱容量とそこで発生するジュール熱は無視できるものとし、試料台、試料、および抵抗器Aの温度は互いに等しいものとする。
試料をのせないで試料台を加熱する予備測定と、試料をのせた試料台を加熱する本測定を行う。二つの測定は、温度が同じ状態から開始する。試料をのせない予備測定では、時間tだけ加熱したところ、試料台の温度はΔTだけ上昇した。試料をのせた本測定では、試料台の熱容量に試料の熱容量が加わったため、試料と試料台の温度が同じΔTだけ上昇するのに必要な加熱時間は増加し、t′(t′>t)となった。
予備測定から求まる試料台の熱容量をCとする。試料の質量をm、試料の比熱をhとするとき、本測定で加えられた熱量Q′と予備測定で加えられた熱量Qとの比を表す式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
Q′/Q=( )
加えられた熱量の比は加熱時間の比に等しいことから、試料の比熱を求めることができる。
B 導体の中には、温度によって抵抗値が変化するものがある。このような導体を温度計として用いて、物質の比熱(比熱容量)を測定する装置について考える。
図1のように、抵抗器Aと抵抗器Bを直列につなぎ、電圧V0の電源と電圧計をつないだ回路をつくる。ここで、抵抗器Aの抵抗値RAは温度変化し、抵抗器Bの抵抗値は温度によらず常にR0であるとする。
図2のように、比熱を測定する試料をのせる試料台に図1に示した抵抗器Aを取りつけ、電圧Vの電源をつないだヒーターで試料台と試料を加熱する。ヒーターの抵抗値は温度によらず常にRであり、ヒーターで発生したジュール熱はすべて試料台と試料の温度上昇に使われるものとする。また、抵抗器Aの熱容量とそこで発生するジュール熱は無視できるものとし、試料台、試料、および抵抗器Aの温度は互いに等しいものとする。
試料をのせないで試料台を加熱する予備測定と、試料をのせた試料台を加熱する本測定を行う。二つの測定は、温度が同じ状態から開始する。試料をのせない予備測定では、時間tだけ加熱したところ、試料台の温度はΔTだけ上昇した。試料をのせた本測定では、試料台の熱容量に試料の熱容量が加わったため、試料と試料台の温度が同じΔTだけ上昇するのに必要な加熱時間は増加し、t′(t′>t)となった。
予備測定から求まる試料台の熱容量をCとする。試料の質量をm、試料の比熱をhとするとき、本測定で加えられた熱量Q′と予備測定で加えられた熱量Qとの比を表す式として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
Q′/Q=( )
加えられた熱量の比は加熱時間の比に等しいことから、試料の比熱を求めることができる。
- C+mh
- C-mh
- 1+mhC
- 1-mhC
- (C+mh)/C
- (C-mh)/C
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この過去問の解説 (3件)
01
予備測定では、試料台だけを温度ΔTだけ上昇させます。
Q=CΔT
本測定では、試料台と試料の両方を温度ΔTだけ上昇させます。
試料の熱容量は「質量×比熱」なので、
Q′=(C+mh)ΔT
したがって、熱量の比は、
Q′/Q
={(C+mh)ΔT}/(CΔT)
=(C+mh)/C
この選択肢が答えになります。
熱容量は「温度を1 K上昇させるのに必要な熱量」です。
複数の物体を一緒に温めると、熱容量は足し算になることに注意しましょう。
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02
熱量の式に問題文の値を当てはめて計算していきましょう。
Q(熱量)=m(質量)×c(比熱)×T(温度)
※C(熱容量)=m(質量)×c(比熱)
予備測定の熱量Qと本測定の熱量Q‘をそれぞれ求めていきます。
①予備測定の熱量Q
試料台の熱容量をCとすると、温度がΔTだけ上がるときの熱量は、
Q(熱量)=C(熱容量)×T(温度)
=C×ΔT
です。
②本測定の熱量Q‘
本測定では試料台の熱容量Cに試料の熱容量が加わります。
試料の熱容量は、
C試料=m(質量 )×c(比熱)
=m×h
と表せます。
よって熱量Q‘は熱量の式から、
Q‘(熱量)=C(熱容量)×T(温度)
=(C+C試料)×ΔT
=(C+mh)×ΔT
①②から熱量の比を計算すると、
Q′/Q=(C+mh)×ΔT/(C×ΔT)
=(C+mh)/C
したがって正解は、(C+mh)/Cです。
※熱量の比=加熱時間の比なので、
Q′/Q=t’/t から試料の比熱hを求めてみましょう。
Q(熱量 J)=m(質量 g)×c(比熱 J/g・K)×T(温度 K)
※C(熱容量J/K)=m(質量 g)×c(比熱 J/g・K)
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03
予備測定では試料台だけを温めるので、熱容量はCです。
一方、本測定では試料台に加えて試料も温めます。
試料の質量がm、比熱がhなので、試料の熱容量は、
mh
です。
したがって、本測定で温めるもの全体の熱容量は、
C+mh
となります。
どちらの測定でも温度上昇は同じΔTなので、
予備測定の熱量Q=CΔT
本測定の熱量Q′=(C+mh)ΔT
です。
よって、
Q′/Q
=(C+mh)ΔT/CΔT
=(C+mh)/C
となります。
予備測定では試料台だけを温めるため、
Q=CΔT
です。
本測定では、試料台に加えて試料も温めます。
試料の熱容量は、
mh
なので、
Q′=(C+mh)ΔT
となります。
したがって、
Q′/Q=(C+mh)/C
です。
また、ヒーターの電力は予備測定と本測定で同じなので、加えられる熱量は加熱時間に比例します。そのため、
Q′/Q=t′/t
という関係も使えます。
この関係から試料の熱容量mhを求め、さらに質量mで割ることで、試料の比熱hを求めることができます。
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