物理
高校生
問3で、導体棒の速さが一定値になった時の速さvを求めるのですが、解答では力のつりあいを用いていました。私は電流0として解こうとしましたが、vが0になってしまいました。電流を0として解くやり方はダメなんでしょうか？
もう一回とく
糸の固定点
ばね A
d
0;
図1
0
B
Ⅱ 図1のように, 十分に長い導体のレール abとレール cd が, 水平面と角度を
なして間隔Lで平行に置かれている。 これらのレールの上には,質量mの導体棒が
レールと直角になるように置かれており, レール上を滑らかに移動できる。 また,
ac間とbd間には,それぞれ抵抗値 R, の抵抗 1 と, 抵抗値 R2 の抵抗2が接続され
ている。 さらに,二つのレールが作る平面と垂直上向きに, 磁束密度Bの一様な
磁場がかけられている。 以下の問1~5に答えなさい。 解答の導出過程も示しなさ
い。 必要な物理量があれば定義して明示しなさい。 ただし, レールと導体棒の電気
抵抗, レールと導体棒の接触抵抗, およびレールと導体棒に流れる電流で生じる磁
場をいずれも無視してよい。 (配点25点)
問1 導体棒がレールと平行に下向きに速さで動いているとき, 抵抗 抵抗2
に流れる電流の大きさをそれぞれ求めなさい。 また. 抵抗1 と抵抗2に流れる
電流の向きが, それぞれa→cとc→a, bdとdbのどちらであるか答
えなさい｡
問2問1の状況において. 導体棒にはたらく力の大きさと向きを説明しなさい。
2023年度 物理 27
3時間が十分に経過すると、導体棒の速さは一定値となった。 を求めな
さい。
107 A
問4 問3の状況において,抵抗1と抵抗2で単位時間に発生するジュール熱をそ
れぞれ求めなさい。
問5 問3の状況で発生するジュール熱の元となるエネルギーが何か説明しなさ
T
B
抵抗
B₁
b
B2
図1
抵抗2
導体棒
II [解答
問1.導体棒に生じる誘導起電力の大きさ Vame は、
Vemf=vBLである。
抵抗1,抵抗2に流れる電流の大きさをそれぞれI, I2 とすると,オー
ムの法則
抵抗1 : 大きさは L =
抵抗2 大きさは 2 =
Vemf vBL
R1
R₁
Vemf
vBL
R2 R2
問2. 重力加速度の大きさをgとする。
重力: 大きさは mg, 向きは鉛直方向下向き ••••･･･(答)
垂直抗力: 垂直抗力の大きさをNとすると, レールに対して垂直方向の
力のつりあいの式より
N = mg coso
KOSKA
よって,大きさは mg cose, 向きはレールに対して垂直方向上向きであ
る。
･･(
電流が磁場から受ける力: 導体棒に流れる電流の大きさをIとすると
20
vBL R+ R2
R 2 RR 2
導体棒を流れる電流が磁場から受ける力の大きさをfとすると
I= 1₁ + 1₂ = UBL ₁
R₁
=
向きはac
9
向きはbd
vBL
(
f=IBL=
よって,大きさは
R1+R2
R₁ R2
R1+R2 BL、向きはレールに対して平行方向上向き
R₁R 2
Vf=
vBL×BL=
R1+R2
RR2
である。
･･ (
3.導体棒が一定の速さで運動するとき, レールに対して平行方向の力
R1+R2
R1R2
はつりあっている。 よって, 電流が磁場から受ける力の大きさの式の
を
と書き換えて
mg sin 0=
RR2
mgsin O
R1+R2 BL2
-B2L2
v₁B²L²
…(答)
Elt
坪培 1
Its the
回答
疑問は解決しましたか？
この質問を見ている人は
こちらの質問も見ています😉
