問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

ローレンツ力の範囲です。(4)について質問なのですがeは何故マイナスを付けないのでしょうか。

半導体を用いて磁束 密度を測定する。 図のように x,y,z軸をとり、電流の 担い手が電子である半導体を置く。この半導体は x,y, 方向の長さが α, b, c の直方体である。 x軸に垂直な 面をP, Qで,y軸に垂直な面をR, Sで表す。 (1) 半導体の面Rから面Sに向かってy軸の正の向きに 第19章・電流と磁場 161 A BI J [電流Ⅰ〔A〕 を流した状態で, 磁束密度B[T]の一様な磁場がx軸の正の向きに加わる ようにする。 このとき, 半導体の内部を平均の速さv[m/s] y 軸方向に移動する 電子(電気量 -e 〔C〕) は,磁場から力F [N] を受ける。 Fの向きと大きさを答えよ。 (2) x軸方向に電流を取り出さないものとすると、この方向に電場 Ex〔V/m〕 が現れる。 ① 電場 Ex が生じる理由を述べよ。 ② 電場 Exの大きさを求めよ。 ③ 定常状態で,面Pと面Qの間に生じる電位差 Vx 〔V〕 を求めよ。 ④ 電位が高いのは面P, 面Qのどちらか。 X ●(3) 半導体内の1m²当たりの自由電子の数をn 〔1/m² 〕 とする。 電子が移動する平均の 速さを,電流Iの関数として表せ。 OL ●●(4) α =5.0×10-3m, b=1.0×10m,c=5.0×10m, n=2.5×10 /m²の半導体を用い て磁束密度を測定した。 半導体に流す電流を I=2.0×10-A としたとき, 面Pと面 Qの間の電位差は Vx=5.0×10-V であった。 磁束密度Bの大きさを求めよ。 ただ し,e=1.6×10 - 19 C とせよ。

物理基礎のつり合いの問題です。 下の写真のグラフの横軸が（✖️10＾2)となっているのは何故ですか？？

1 あ 00 64. ばねのつりあい 解答 (1) 解説を参照 (2) 49N/m 指針 ばねにつるしたおもりが受ける重力と弾性力は、つりあって (1) る。 フックの法則 「F=kx」 から, F-xグラフの傾きは, ばね定数に相 当することがわかる。 解説 (1) おもりが受ける重力と弾性力は, つりあっている。 し たがって,弾性力の大きさFは,重力の大きさ 「W=mg」から求め られる。 100gのおもり: F=0.100× 9.8 = 0.98N 200gのおもり: F=0.200×9.8=1.96N 2.0N 300gのおもり: F=0.300×9.8=2.94N 400gのおもり: F=0.400×9.8=3.92N 3.9N 表で与えられているばねの伸びは cm なので,これをmに換算し,グ ラフは図のようになる。 (2) フックの法則「F=kx」から, ばね定数はF-x グラフの傾きに相 当する。x=8.0×10-2mのとき,F=3.9N と読み取れるので, 3.9=k×8.0×10-2 k=48.75N/m 49N/m 2.9N を用 F[N] 4.0 3.0 2.0 1.0 4.0 8.0 x[×10-2m〕

この問題でmg<=静止摩擦係数×fとなるのは何故ですか？

☆お気に入り登録 X 不正解 解説を見る 54mg 必解 54 最大摩擦力 右図のように,質量mの物体を手であらい壁に 押しつけた。物体と壁との間の静止摩擦係数をμ とすると,物体が 落ちないようにするためには, 手で水平方向に加える力の大きさをい くら以上にしなければならないか。 その最小値を答えよ。 ただし、重 力加速度の大きさをgとし, 手と物体との間の摩擦力は無視できる ものとする。 54 最大摩擦力の大きさが, 重力の大きさ以上であればよい。 Step2-54 54 力がはたらいていても 物体が動いていないとき, flo 解説 手が押す力の大きさをF. 垂直抗力の大きさを N. 静止摩擦摩擦力の大きさは最大摩擦 力の大きさをfとすると, 力のつり合いより、 力の大きさ以下である。 最大摩擦力の大きさ 水平方向について F-N=0 Fo=MON 鉛直方向について f-mg=0 静止摩擦力についての条件は、 f≦μN これらの式より。 mg≦μF ゆえに Fmg do したがって, 加える力の最小値は, mg Mo N + 正解 mgt F

干渉は1λ事に起こるのは何故ですか？1λごとに山と谷1つずつあるので、それぞれ強めあいが2回起こると思うのですが。

(1)の解答文に「電圧計の値はEの起電力そのもの」とありますが、何故ですか？ (2)の式中にある3.5Vの値は、電圧降下の事ですか？電圧計で示される値は全て電圧降下を表すのですか？ (3)では、解答での解き方は図2の右半分を直列回路と捉えているから電流計と抵抗Rに流れる電流... 続きを読む

110 内部抵抗の無視できる電池E と抵抗 R を図1 のように接続すると,電流計Aと電圧計Vの読 みは,それぞれ5mA, 3.5Vであり、図2のよE うに接続すると4.8mA, 3.6Vであった。 電流 [ 計と電圧計にはそれぞれ内部抵抗がある。 次の値 を求めよ。 (1) 電池Eの起電力E (2) 電流計 A の内部抵抗 rA (3) 抵抗 R の抵抗値 R (4) 電圧計V の内部抵抗rv E 5mA 11 3SLVR SAYT 図148mA A V) 3.6V 図2 R

振幅を求めるとき、何故sinが無くなってcosだけになるのでしょうか？ また、固定端反射のときのＹ2がマイナスの値になっているのは、固定端反射の反射波が入射波の逆位相になるからですか？

波の式を使った定常波の表し方 原点での波の式 y = A sin 27t xでの入射波: xでの反射波: 振幅について: 1 腹の位置 270 COS ひ y合 x To: = J₁ + J₂ = A sin 1² (1-2) + Asin 07/1² (1-22-2) 27c T レーx ひ 1₁ = Asin ²7²(t-1) L-x v F₂: A sin 27² ( t - 21-x) ひ レーx= = = mã 2A cos = ² ( x ) [m 2 ご 2= L - 22 入 2 A sin ²7 (t-1) cos 2π (1-2) ②節の位置 27C T 2πt 244-1/-2/+ma 入 z T Cos 27/² (1-²2-) = 0 L-x ひ ==//=+m/ (m=0.1.2.3) L-x= 12/2(1/12/2 tm) x = L - /^/^~^ ( — + m) Te ③固定端反射のときの注意点 y₁ = Asin 2/7² (t-7²) Y₁ = - Asin #² (t-1-7) y=y+yz = -2A Sin ²7/1² (+ - = ²) x sin ²1 (5²) T

これの（2）が分かりません。（1）と（2）の問題文が全くおなじなので、おそらく（2）は上から下の方向を流れている時だと思うんですが、その場合の電流が流れる点でdとeが両方流れるのが何故か分かりません。面倒だとは思うのですが、図に書いて教えてください（；-；）

発展レベル 問2 図のようなダイオードを4つ使った回路について考える。 以下の各問いに答えよ。 (1) 電源電圧が正 (下から上) の方向を流れているとき、電 流が流れる点を記号で答えなさい。 (2) 電源電圧が正 (下から上) の方向を流れているとき、電 流が流れる点を記号で答えなさい｡ 20 10 0 -10 (2) 電源電圧が図のような電源を接続したとき、 点 cf間の電圧はどのようになるか。 mil 0.0% 1.02 -20 -30 0.00 1.01 正 時間 [/s1 電源電圧 a 1 内 木木 時間 [/s] C f

(1)で電流がE→C1→R2→C2→Eの向きで流れるのは何故ですか？

94 15 直流回路 必解 115. <コンデンサーを含む直流回路> 抵抗 R1, R2, R3, コンデンサー C1.C2, スイッチ S1, S2 および 電池Eからなる回路がある。 R1, R2, R3 の抵抗値はそれぞれ2Ω, 4Ω 6Ωであり, C1, C2 の電気容量はともに4μF, E は起電力が 12V で内部抵抗が無視できる電池である。 最初 S は開いており S2 は閉じている。 (1) S1 を閉じた瞬間に R2 を流れる電流はいくらか。 (2) S1 を閉じて十分時間がたったとき R2 を流れる電流はいくらか。 (3) (2) のとき, C に蓄えられた電荷はいくらか。 (4) 次に, S と S2 を同時に開き, 十分時間がたった。 そのとき C に加わる電圧はいくらか｡ (5) (4) のとき, R1 で発生する熱量はいくらか｡ [東京電機大改] C1 S2 R3 S1 R₁ R₂ 必解 116. <電球とダイオードを含む直流回路〉 図1のように,電球, ダイオード, 抵抗値 20Ωの抵抗, および電圧 値を設定できる直流電源からなる回路を考える。 電球は図2のような 電流電圧特性をもつ。 ダイオードは図3で示すように,電圧 1.0V 未 満では電流 0A, 1.0V以上では電流 [A] = 0.20×(電圧 〔V〕 -1.0)の 電流電圧特性をもつ。 次の問いに答えよ。 (1) 電球の電流電圧特性に着目する。 電球の抵抗値は一定ではなく, 電圧や電流の値によっ 抵抗 20Ω 本 て異なる。 電球の抵抗値が26Ωになるときの, 電球に加わる電圧を有効数字2桁で求め よ。 S ダイオード 図1 電球 電源