問題

同じプロペラ付きモーターを2つと、豆電球、かん電池、スイッチをそれぞれ1つずつ用意した。これらの部品を使って行った次の【実験1】、【実験2】について、後に続く各問いに答えなさい。ただし、プロペラ付きモーターの2本のリード線は色が異なり、二重線が「赤」、一重線が「黒」を示す。

【実験1】部品をつないで図1に示すような①〜⑤の回路をつくり、プロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。

表・実験1の結果　①：プロペラ 右・高、豆電球 ―　②：プロペラ 左・高、豆電球 ―　③：プロペラ 右・高、豆電球 明　④：プロペラ 右・低、豆電球 暗　⑤：モーター1 右・低、モーター2 右・低、豆電球 ―

＜プロペラ＞　右：時計回り　左：反時計回り　高：速く回る　低：“高”よりゆっくり回る　＜豆電球＞　明：明るくつく　暗：“明”より暗くつく　―：回路にふくまれない

【実験2】図2の3つのたんじA、B、Cから2つを選び、一方に図3のたんじG、もう一方に図3のたんじHをつなぐ。その後、スイッチを入れたときのプロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。

1．【実験2】において、図2と図3のたんじをどのようにつないでも、結果としておこりえない組み合わせを下のア〜カの中からすべて選びなさい。ただし、ない場合は「なし」と書くこと。

ア：モーター1 右・高、モーター2 右・低、豆電球 暗　イ：モーター1 右・低、モーター2 右・高、豆電球 暗　ウ：モーター1 右・低、モーター2 左・高、豆電球 暗　エ：モーター1 左・低、モーター2 右・低、豆電球 明　オ：モーター1 左・低、モーター2 右・高、豆電球 暗　カ：モーター1 右・高、モーター2 左・低、豆電球 明

2．【実験2】と同様に、図4の3つのたんじD、E、Fから2つを選び、一方に図3の2つのたんじG、もう一方に図3のたんじHをつなぐ。その後、スイッチを入れたときのプロペラの回り方や豆電球のつき方を調べた。次の(1)、(2)のつなぎ方はそれぞれ何通りありますか。

(1) 2つのプロペラの回る速さが同じになるつなぎ方

(2) 2つのプロペラの回る向きが逆になるつなぎ方

出典：筑波大駒場中学校『2026年度入学試験問題 理科』大問7（問題図・表を含む）（掲載元：四谷大塚 入試解答速報）

解答：1．ア、イ、エ、カ
2．(1) 2通り　(2) 2通り（参照：四谷大塚 入試解答速報、独立検算済み）

まず実験1から、回転方向、速さ、明るさの決まり方を整理します。電池の向きを逆にすると、モーターの回転方向も逆になります。電池に直接つながるモーターは「高」、ほかの部品と直列になるモーターは「低」です。豆電球も、直接つながれば「明」、モーターとの直列なら「暗」と判断できます。

図2の三角形では、電池をつなぐ二つの端子を決めると、その間に二つの道ができます。一つは一辺だけを通る道、もう一つは残った端子を経由する道です。どの部品が一辺だけの枝に入るかを確かめたあと、赤と黒のリード線から回転方向を決めます。

A―B間に電池をつなぐと、モーター1は「高」、モーター2と豆電球は「低・暗」になります。二つのモーターは逆向きに回るので、両方を右回りとするアは起こりません。カも豆電球が「明」となっているため起こりません。

A―C間では、モーター2が「高」、モーター1が「低」、豆電球は「暗」です。電池の向きによってウまたはオとなり、両方が右回りのイにはなりません。B―C間では豆電球が「明」、二つのモーターはともに「低」です。この二つは同じ向きに回るため、逆向きとしているエも起こりません。小問1で選ぶのはア、イ、エ、カです。

図4でも考え方は同じです。二つのモーターの速さが等しくなるのは、電池をE―F間につなぎ、Dを経由する枝で同じモーター二個が直列になる場合です。GをE、HをFにつなぐ向きと、その逆があるので、小問2の(1)は2通りになります。

回転方向は、図4の赤と黒の接続を実験1の結果に対応させます。D―E間とD―F間では二つのモーターが同じ向きに回り、逆向きになるのはE―F間だけです。電池の向きが二通りあるため、(2)も2通りです。速さは枝のつながり方で、向きは赤と黒の接続で決めます。