-
3 図のように、紙面に垂直に表から裏に向かう向きの磁束密度の大きさBの一様
な磁場内に, 十分に長い2本の導体レール XとYを距離ℓだけ隔てて水平面(紙
面) 上に平行に配置する。 導体レールの左端には、起電力Vの電池, スイッチ S..
抵抗値 R の抵抗が接続されており、 はじめS, は開いている。 2本のレール上には,
質量がともにm, 長さがともにℓ. 抵抗値がともにRの導体棒 PQ および導体棒
P'Q' が十分に間隔をあけてレールと垂直に置かれ,これらの導体棒は導体レール
と垂直を保ち接触しながらなめらかに動くものとする。また, レール Y の導体棒
PQ と導体棒 P'Q' が置かれている位置の間にはスイッチ S2 があり,はじめ S2 は
開いている。 抵抗と導体棒以外の電気抵抗, 回路を流れる電流の作る磁場の影響は
無視できるものとして,以下の問いに答えよ。
R
V
S₁
P
Q
図
問1 導体棒 PQ に流れる電流の大きさを求めよ。
BØ
S2
partenen
X
Q
スイッチ S2 を開いたまま, スイッチ S, を閉じると回路に電流が流れ, 導体棒
PQは動き始める。 S, を閉じた直後において,
- 16 -
Y
問2 導体棒PQの加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。
スイッチ S を閉じてから十分に時間が経過すると, 導体棒PQ の速さは一定に
なる。 S, を閉じてから十分に時間が経過した後において,
問3 導体棒PQの速さを求めよ。ただし, 導体棒 PQはスイッチ S2 に達するこ
とがないものとする。
スイッチ S, を閉じてから十分に時間が経過して導体棒PQの速度が一定になっ
た後, S, を開くと同時にスイッチ S2 を閉じた。 S2 を閉じてからしばらくすると,
導体棒PQ および導体棒P'Q' の速度がそれぞれ u, u2となった。 ただし、速度は
図の右向きを正の向きとし, スイッチ S2 は導体棒 PQ および導体棒P'Q' の運動を
妨げないものとする。 このとき, anio M
問4 導体棒 PQ に流れる電流を求めよ。 ただし, QからPの向きに電流が流れ
る場合の電流を正とする。 lomol×0.8
問5 導体棒 PQ の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。
「スイッチ S2を閉じてから十分に時間が経過すると.導体棒PQ および導体棒
P'Q' の速度は一定になる。 S2 を閉じてから十分に時間が経過した後において,
問6 導体棒PQの速度を求めよ。
問7 S2 を閉じてから十分に時間が経過するまでの間に.導体棒PQで発生した
ジュール熱をV.B. l.m を用いて表せ。
120 AT 080
- 17-