Physics
高中
高校物理の電場と電位の問題です
それぞれのグラフがその形になる理由がわかりません🙇🏻♀️
よろしくお願いします、、!
問3 図3のように,軸上で原点から等距離の2点に、電気量の等しい2つの正
の点電荷が固定されている。このとき、軸上での電場の成分と電位を表す
グラフとして最も適当なものをそれぞれ後の①~⑥のうちから一つ選べ。
なお,それぞれのグラフの縦軸は電場の成分か電位を表す。 また、電位は
無限遠の位置で0になるものとする。
①
電場の成分
3
正の点電荷
正の点電荷 +
y
電位 4
図3
(d
③
O
④
第5回 物 理
0
O
T
第1問 小問集合
問1
解説
正解 ③
小球がBからCまで動く間に摩擦力によってされた
仕事をW とすると, 小球がCからEまで動く間に摩擦
力によってされた仕事は 1/72 Wとなる。したがって、エ
ネルギーの変化と仕事の関係より
kQD
x² + a²
である。向きは点電荷から遠ざかる向きなので,点(0)
にできる電場の成分をE, とすると,図1-1より
E=Ex√++ Ex√r+a
I
a²
2
2kQx
(x² + a²)
となる。 したがって, その様子は図1-2のようになる。
y
D→C→E
A→B→E→C→D:mgh-mgH = W ...1
0-mgh=1 ・W
a
が成り立つ。 ① ② ×2 より W を消去すると
3mgh-mgH= 0
+α
E
E
-a
Q
√x² + a²
という関係を得るので
図1-1
である。
h 1
=
H 3
問2 2 正解 ④
等温変化では,熱力学第1法則より、 気体が吸収した
熱は気体がした仕事に等しいので,気体の体積が増加し
正の仕事をするABが熱を吸収する過程である。
Ex
A
10
=
2+α2
図 1-2
1サイクルの間に気体がする仕事を Wサイクルとすると,
熱力学第1法則より
点 (π, 0)の電位をとすると
W+17
e=
QinQout=Wサイクル
という関係が成り立つ。 また, 熱効率eは定義より
Qin
と表せる。したがって
Q
Q
=k
+h
2kQ
となる。 したがって, その様子は図1-3のようになる。
Qin-Qout.
e=
Qin
ここで, E2との間には,Ez=
do
dx
の関係がある。
となるので,整理すると
Qout
= (1-e) Qin
を得るので
1
Qin
=
Qout
1-e
と表せる。
図 1-3
4
問3
正解 ⑤
3
正解 ③
電気量 Q (0)の点電荷を点 ( 0, α) と (0, -α) に固
定したとする。 クーロンの法則の比例定数をkとすると,
それぞれの点電荷が軸上の点(x, 0) につくる電場の
大きさをEとすると
問4
5
正解 ②
6
正解 ⑥
弦Aの張力の大きさをSA, 振動数をfA, 弦Bの張
力の大きさをSB, 振動数を fB とする。 壁とコマの間の
弦の長さをl とすると,基本振動だから
Q
E=k-
(Vi2+α²) 2
-物 ⑤ 4 -
解答
尚無回答
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