物理：エネルギー・仕事・電気
出題のポイント
仕事と仕事率の計算、動滑車と定滑車のちがい、力学的エネルギーの移り変わり、オームの法則と電力・電力量が中心。群馬県では回路図とグラフ（電圧と電流の比例）を組み合わせた出題や、電熱線の発熱量を比べる実験がよく出る。
押さえるルール
- 仕事(J)＝力(N)×力の向きに動いた距離(m)。持ち上げる仕事は「重さ(N)×高さ(m)」。
- 仕事率(W)＝仕事(J)÷かかった時間(s)。
- 動滑車は力が半分になるかわりに、ひもを引く距離が2倍。仕事の大きさは定滑車と同じ。
- オームの法則 V＝R×I。直列の合成抵抗は R₁＋R₂、並列の合成抵抗はどちらの抵抗よりも小さくなる。
- 電力(W)＝電圧(V)×電流(A)、電力量(J)＝電力(W)×時間(s)。5分＝300秒。
例題
6Vの電源に10Ωと15Ωを並列につなぐ。10Ωに流れる電流は6÷10＝0.6A、15Ωは6÷15＝0.4A、全体は1.0A。合成抵抗は6V÷1.0A＝6Ωで、1/10＋1/15＝1/6 からも求められる。電力は6V×1.0A＝6W、5分間の電力量は6W×300s＝1800J。
失点しやすいところ
- 電力量をWのまま答える。Jにするには秒をかける（kW·hとの混同にも注意）。
- 「仕事率W」と「電力W」を同じものとして式を立てる。
- 動滑車で「仕事が半分になる」と誤解する。楽になるのは力だけ。
- 摩擦があるのに力学的エネルギーが保存されると書く。失われた分は熱や音になる。