物理
高校生
解決済み
(3)
考え方が分かりません。解説をお願いします🙇♀️
2
【I】 真空中にx軸,y軸、z軸をとる。 図1のようにxy平面を紙面上にとる
と,z軸の正の向きは紙面に垂直で、裏から表への向きとなる。y軸正の向
きに磁束密度の大きさ B [T]の一様な磁界が存在する。 この磁界中におけ
る,質量m[kg],電気量Q [C] (Q>0)の荷電粒子Aの運動を考える。重
力の影響は無視できるものとして, 以下の問(1)~(7) に答えよ。
2
0
y
図 h
B
XV.
荷電粒子Aを原点Oからx軸正の向きに初速度の大きさ v[m/s]で
出したところ、荷電粒子Aは円運動を行った。
40 2023年度 物理
TROR JANA LÁSTHRUS
(1) 原点Oからうち出された直後の荷電粒子Aが磁界から受ける力の大き
さをm, Q,B,のうち必要なものを用いて表せ。
(2) 原点Oからうち出された直後の荷電粒子Aが磁界から受ける力の向き
として正しいものを,以下の選択肢(ア)~(カ)から1つ選び記号で答えよ。
(ア)x軸正の向き
y 軸正の向き
(イ)
(ウ) z 軸正の向き
z 軸負の向き
(カ)
x 軸負の向き
y 軸負の向き
(オ)
(3) 荷電粒子Aの円運動の軌跡を表す図として最も適切なものを、図2の
(ア)~(エ)から1つ選び記号で答えよ。 ただし, 図2の軌跡に添えた矢印は荷
電粒子Aの運動の向きを表している。 また、図2の(ア)(イ)では,z軸は紙
面に垂直で,裏から表の向きを正の向きとしている。 図2の(ウ) (エ)では,
y軸は紙面に垂直で,表から裏の向きを正の向きとしている。
y
OT2
√B
群馬大-前期
qV
028
[3]
[1]
x
群馬大-前期
間分
O
y
図2
2023年度 物理 41
考えてい
X
(4) 荷電粒子Aの円運動の半径を,m,QB, u のうち必要なものを用い
て表せ。
(5) 荷電粒子Aの円運動の周期を, m, Q, B, v のうち必要なものを用い
て表せ。
BAG
次に、図3に示すように, 荷電粒子Aを原点Oから平面内でx軸と
角度(0°<<90°) をなす向きに初速度の大きさが[m/s]でうち出し
た。なお、荷電粒子Aの初速度の成分, y成分はともに正である。
OSTING AROU
342344
(6) 荷電粒子Aの運動を説明した以下の文中の
(a)
から
(e)
に入る最も適切な語句を以下の選択肢(ア)~(コ)から選び,記号で答えよ。
RELAT
荷電粒子Aの運動を磁界に垂直な面内と磁界に平行な方向に分解し一
A
磁界に平
さ、左手の親指の向きが止電荷が受けるローレンツ力の向きとなる。よっ
て、
(ウ)のz軸正の向きとなる。
(3) 荷電粒子は x-z平面内を等速円運動をする。その中心の位置は2
の正のある位置となるので, (エ)となる。
(4) 円運動の半径を〔m〕 とする。 向心方向の運動方程式は
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