台車の運動と発電の関係
0、16 :3=0.02
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台車の運動と発電の関係について調べた。 ただし、 質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとする。
〈長野)
また、糸と記録テープはじゅうぶんに長く,その質量,摩擦や空気抵抗は考えないものとする。
図1
(実験) I 図1のように,水平な台の上に回路を
っくった。また,質量1.0kgの台車に記録テー
豆電球
プーリーつき発電機
プと糸をつけ,糸は発電機につないだ。台車は、
傾きが一定のなめらかな斜面上に手で支えた。
2 回路のスイッチを入れずに静かに手をはなし,
台車が斜面に沿ってまっすぐに下るようすを,1
秒間に60回打点する記録タイマーを使って記録し
た。P点を通過してから図2のAのような記録テ
電流計
電圧計
糸
滑車
の
台車
記録テープ
記録タイマー
-P点
スイッチ
ープの一部が得られた。
3 回路のスイッチを入れて, [2と同様にして台車
が斜面を下るようすを記録した。 P点を通過して
から図2のBのような記録テープの一部が得られ
90 cm
120 cm
た。
4 3で,電圧, 電流が安定したときの値と, その 図2
間に台車が100cm下った時間を表に記録した。
打点
記録テープ
Abo●●
表
電圧(V)
電流(A)
時間(秒)
1.2
0.3
5
Bbo●●●
0、36W× 5=18J
10Nメ 0.9 こ 9J
4.0 cm
P点
(1) P点を通過してから6打点こごとの時間間隔は何秒か, 小数第1位まで求めよ。
(2) 実験の2で, Aの4.0cmの区間の平均の速さは何cm/sか, 整数で求めよ。
(3) 実験の3で, Aと比べてBの打点の間隔が短くなったのはなぜか, その理由を「実験の固では台車の位置エネル
ギーの一部が」に続けて簡潔に説明せよ。
4) 実験の国で, 台車が100cm下る間の発電の効率を考えた。
0 この間に発電した電気エネルギーは何Jか, 小数第1位まで求めよ。
② この間の発電の効率は何%か, 整数で求めよ。
5)斜面の傾きをより大きくし, 実験の3と同様にして台車が斜面を下るようすを調べると,電圧, 電流が安定した
ときの豆電球の明るさは, 実験の3]のときと比べてどうなるか, 書け。 また, そのように判断した理由を, 「台車
の下る速さ」,「発電機」の2語を使って, 簡潔に説明せよ。
秋(2)24 cm/s
(実験の固では台車の位置エネルギーの一部が)
(3阪エネルギーに変換されたから。
do
」 20
(4||0
こ、下 かあそくなったつる
た
23
理由
時の下る速さが遊くなり発機を目連さが速くなるから
明るさ
明るくなる
