図1のように、内部抵抗の無視できる起電力3.0Vの電池E、抵抗値のわからない抵抗R₁、抵抗値$10\Omega$の抵抗R₂、豆電球Q、スイッチS₁、S₂を接続した。図2は、豆電球Qにかけた電圧と電流の関係を表したグラフである。はじめスイッチS₁、S₂はともに開いていた。以下の問いに対する解答として適当なものを対応する解答群の中からひとつ選び、その番号を解答欄に記入せよ。

• (i) S₁を閉じたところ、回路に0.20Aの電流が流れた。
  • (1) R₂にかかっている電圧は何Vか。
  • (2) R₁の抵抗値は何$\Omega$か。
• (ii) S₁を開いてS₂を閉じた。Qにかかる電圧を$V$、回路を流れる電流の大きさを$I$とする。
  • (3) R₂についてのオームの法則より、$I$と$V$の関係を求めよ。
  • (4) 問(3)の関係式と図2を用いると、$V$は何Vか。
  • (5) 問(3)の関係式と図2を用いると、$I$は何Aか。
  • (6) Qで消費される電力は何Wか。
• (iii) S₁とS₂を閉じた。Qにかかる電圧を$V'$、Qを流れる電流の大きさを$I'$とする。
  • (7) R₁を流れる電流を$V'$を用いて表せ。
  • (8) R₂を流れる電流を$I'$と$V'$を用いて表せ。
  • (9) $I'$と$V'$の関係を示せ。
  • (10) 問(9)の関係式と図2を用いると、$I'$は何Aか。
  • (11) 豆電球Qの明るさは(ii)の場合と比べてどうなるか。

解答群

• (1)
  • [1] 0.20
  • [2] 0.50
  • [3] 1.0
  • [4] 2.0
• (2)
  • [1] 1.0
  • [2] 5.0
  • [3] 10
  • [4] 20
• (3)
  • [1] $3.0V=10I$
  • [2] $3.0-I=10V$
  • [3] $3.0-V=10I$
  • [4] $3.0+V=10I$
• (4)
  • [1] 1.0
  • [2] 1.5
  • [3] 2.0
  • [4] 2.5
• (5)
  • [1] 0.10
  • [2] 0.20
  • [3] 0.30
  • [4] 0.40
• (6)
  • [1] 0.20
  • [2] 0.50
  • [3] 0.80
  • [4] 1.0
• (7)
  • [1] $0.10V'$
  • [2] $0.20V'$
  • [3] $5.0V'$
  • [4] $10V'$
• (8)
  • [1] $I'-0.10V'$
  • [2] $I'+0.10V'$
  • [3] $I'-0.20V'$
  • [4] $I'+0.20V'$
• (9)
  • [1] $3.0-V'=10I'$
  • [2] $10-V'=0.30I'$
  • [3] $3.0-3.0V'=10I'$
  • [4] $3.0-3.0V'=I'$
• (10)
  • [1] 0.10
  • [2] 0.14
  • [3] 0.18
  • [4] 0.22
• (11)
  • [1] 明るくなる
  • [2] 暗くなる
  • [3] 変わらない