中学3年理科「仕事とエネルギー」定期テスト対策問題

シェアする

スポンサーリンク

中学3年生で学習する、仕事、エネルギーに関する定期テスト対策問題です。標準レベルの問題で80点を目指すレベルとなっています。解答は、問題の一番下にあるリンクより確認してください。

仕事とエネルギー 定期テスト対策問題

この章では、仕事・仕事率、仕事の原理、力学的エネルギー、エネルギーの移り変わり、熱の移動に関する問題を演習します。特にいろいろな道具を使った仕事の計算は、得意・不得意が分かれる内容になっています。理解ができているか確認しましょう。

スポンサーリンク

仕事と仕事率

次のそれぞれの仕事と仕事率を求めなさい。

(1)質量6.0kgの物体を、50cm引き上げるのに10秒かかった。

(2)質量2.0kgの物体を持ったまま、水平に5m移動した。

(3)水平な床の上に置かれた2.0kgの物体を、床と水平にばねばかりで引き、10秒間で4m移動させた。このとき、ばねばかりは1.5Nを示していた。

(4)床にある質量100kgの物体を、床と水平に500Nの力で押したが、物体は動かなかった。

滑車を使った仕事

滑車を使った仕事右の図のように、AとBの2通りの方法で、質量6.0kg物体を滑車を使って20cm持ち上げた。これについて、以下の各問いに答えよ。ただし、ひもや滑車の質量は無視できるものとし、滑車とひもの間の摩擦もないものとする。

(1)AとBでは、それぞれ何Nの力でひもを引くことになるか。

(2)AとBでは、それぞれ何cmひもを引くことになるか。

(3)AとBのそれぞれの仕事の大きさを求めなさい。

(4)次の文は、物体をBのように引いた場合について説明した文章である。文中の( )に適する語を入れなさい。

Bのように( ① )を使った場合、力が弱い人でも質量が大きい物体を持ち上げることができる。( ① )を1つ使った場合、ひもを引く力の大きさは( ② )になり、ひもを引く距離は( ③ )になる。

斜面を使った仕事

斜面を使った仕事右の図のように、質量6.0kgの物体を斜面に沿ってゆっくりと、はじめの位置から高さが60cm高くなるように引き上げた。これについて、次の各問いに答えよ。ただし、物体と斜面の間の摩擦は考えないものとする。

(1)物体を斜面に沿って150cm引き上げたとき、何Jの仕事をしたことになるか。

(2)このときばねばかりは何Nを示していたか。

(3)次の文は、斜面を使った仕事について説明したものである。文中の(  )に適する語を入れなさい。

この実験のように、斜面を使うと、弱い力で物体を高い位置に持ち上げることができる。しかし、斜面を使った場合の仕事の大きさも、斜面を使わなかった場合の仕事の大きさも同じになる。これを(  )という。

てこを使った仕事

下の図のように、重さ80Nの物体をてこを使って40cmの高さまでゆっくりと持ち上げた。このとき、てこの支点から物体までの距離は80cm、てこの支点から力を加える点までの距離は160cmであった。これについて、次の各問いに答えなさい。ただし、てこ自体の重さは考えないものとする。

てこを使った仕事

(1)物体を40cmの高さまで持ち上げるために、てこを何cm押し下げる必要があるか。

(2)重さ80Nの物体を持ち上げるために、上のてこでは何Nの力が必要になるか。

(3)てこを押し下げる人がした仕事の大きさは何Jか。

(4)上の図のように、物体を40cmの高さまで持ち上げるのに10秒かかった。このときの仕事率は何か。仕事率の単位も含めて答えよ。

位置エネルギー

下の図のように、高さを色々変えて質量100g小球を転がし、水平面上にある木片に衝突させ、その移動距離を測定する実験を行った。下の表は、このときの結果をまとめたものである。これについて、次の各問いに答えよ。

位置エネルギー

小球の高さ[cm] 5.0 10.0 15.0 20.0
木片の移動距離[cm] 8.0 16.0 24.0 32.0

(1)小球の質量が同じ場合、小球の高さが高いほど、木片の動いた距離はどうなっているか。

(2)小球の高さを24.0cmにしたとき、木片の移動距離は何cmになるか。

次に、転がす小球の高さを10cmに固定し、小球の質量を100gからいろいろと変えて実験を行った。下の表はこのときの実験の結果を表したものである。

小球の質量[g] 100 150 200 250
木片の移動距離[cm] 16.0 24.0 32.0 40.0

(3)小球の高さが同じ場合、小球の質量が大きいほど、木片の動いた距離はどうなっているか。

(4)小球の質量を500gにした場合、木片の移動距離は何cmになると考えられるか。

(5)次の文は、この実験についてまとめたものである。文中の(  )に適する語を入れなさい。

この実験から小球の持つ位置エネルギーは( ① )と( ② )に比例することが分かる。これより、質量50gの小球を30cmの高さから木片に衝突させると、木片は( ③ )cm移動することがわかる。

力学的エネルギー

下の図1のように、ふりこの小球をAから振り下ろす実験を行った。図2は、ふりこの支点の真下のPの位置にくぎを刺し、ふりこがそこで曲がっているようすを表している。また、図3は、図1のエネルギーの変化のようすをグラフにしたものである。破線は位置エネルギーのようすを表している。これについて、次の各問いに答えよ。

力学的エネルギーの保存

(1)図1で、小球の速さが最大になるのは、A~Eのどの点か。

(2)図1で、小球の運動エネルギーが最大になるのは、A~Eのどの点か。

(3)図1で、小球の位置エネルギーが最大になるのは、A~Eのどの点か。

(4)図2で、小球はア~エのどの点まで上昇するか。

(5)このときの小球の力学的エネルギーのようすを図3にかけ。

(6)図1で、C点での運動エネルギーは、B点での運動エネルギーの何倍になるか。

熱の伝わり方

次の(1)~(6)のことがらは、後のア~ウのどの熱の伝わり方に関係しているか。それぞれ記号で答えよ。

(1)鉄の棒をガスバーナーで加熱すると、しばらくして手に近いところも熱くなってきた。

(2)エアコンの吹き出し口の向きは、冷房のときと暖房のときで、変えたほうがよい。

(3)たき火に手をかざすと、手が温かくなる。

(4)試験管に入った水を温めるとき、試験管の底を加熱すると、水全体が熱くなる。

(5)コップに熱いお茶を入れると、コップの飲み口まで熱くなる。

(6)日なたに出るとからだがポカポカする。

ア.伝導  イ.対流  ウ.放射

エネルギーの移り変わり

エネルギーの移り変わり右の図は、ガスバーナーで丸族フラスコ内の水を加熱し、出てきた蒸気で羽根車を回し、羽根車の軸に巻き付けた糸を巻き上げ、物体を持ち上げる実験のようすを表している。これについて、次の各問いに答えよ。

(1)ガスバーナーでガスが燃焼することで、何エネルギーが何エネルギーに変換されているか。

(2)羽根車が回転することで、物体についた糸が巻き取られ、物体の高さが上昇している。このとき、何エネルギーが何エネルギーに変換されているか。

(3)この実験のように、エネルギーはいろいろなエネルギーに移り変わる。エネルギーの全てへの移り変わりを考えると、その総量は変化しない。これを何というか。

(4)右の実験では、ガスがもつエネルギーよりも、巻き上げられた物体が持つエネルギーの方が小さくなっている。これは、空気中にあるエネルギーが逃げたからである。空気中に逃げたエネルギーは何か。

(5)下の図は、火力発電所でのエネルギーの移り変わりを表したものである。図中のA~Cに入るエネルギーを答えよ。

火力発電

解答はこちら定期テスト対策問題「仕事とエネルギー」解答・解説

スポンサーリンク
スポンサーリンク

シェアする

スポンサーリンク