要点
正解は(3)。基本式と比例関係を使って、変わる量と変わらない量を整理する問題です。何が保存されるかを先に決めると、途中で式を迷いにくくなります。復習では、使う式、代入値、単位換算の順で声に出して確認すると取り違えが減ります。
詳細解説
この問題の論点は、問題文の条件から使う関係式や判断基準を素早く選べるかという点です。最初に問題文の条件を固定し、どの式や用語で判定するかを決めると全体が追いやすくなります。
20℃における抵抗を \(R_{20}\)、120℃における抵抗を \(R_{120}\) とする。
温度変化 \(\Delta T = 120 - 20 = 100\,[\mathrm{K}]\)。
\[ R_{120} = R_{20}(1 + \alpha \Delta T) = R_{20}(1 + 0.005 \times 100) = R_{20}(1 + 0.5) = 1.5 R_{20} \]
抵抗値は1.5倍になる。
電圧 \(V\) は一定なので、電流 \(I = V/R\) は抵抗に反比例する。
\[ I_{120} = \dfrac{V}{R_{120}} = \dfrac{V}{1.5 R_{20}} = \dfrac{1}{1.5} I_{20} = \dfrac{2}{3} I_{20} \]
電流は元の大きさの約0.67倍になるため、減少率は、
\[ 1 - 0.67 = 0.33 \]
つまり、33%減少する。
理論の問題は、何が一定で何が比例するかを先に整理すると、途中の式変形に引きずられずに正答へたどり着けます。
この問題から学ぶべきことは、保存則や比例関係を先に決めてから計算や比較に入る、という順番です。