Physics
高中
已解決
20番の質問です
解答でQ=CV1なのでとありますが、なんでコンデンサーの両極間の電位はV1となるのですか？
問題文では導体棒の両端に生じる電位差はV1とありますが、抵抗の両端での電位差は考えないのでしょうか？
26 酔 剣結本
問3 次の文章中の空欄 19
20に入れる式として最も適当なものを、
それぞれの選択肢のうちから一つずつ選べ。大
Sを閉じてから十分な時間が経つまでに、 外力がした仕事の大きさをW. 抵
抗で発生したジュール熱の大きさをJ とし,十分な時間が経ったときにコンデ
ンサーに蓄えられているエネルギーをUとする。このとき,W,J,Uの間に
の関係が成り立つ。また,外力がした仕事の大きさは、十分な
97051
時間が経ったときにコンデンサーに蓄えられている電荷を,導体棒の両端に生
じる電位差 V」に逆らって運ぶ仕事の大きさに等しくなる。 したがって抵抗で
発生したジュール熱の大きさは20となるように、体に入
は 19
19 の選択肢
⑩ W+J + U = 0
W+J-U=0
8
⑤ W+J = 0
W + U = 0
国保ちなが
ちながする
体の電気抵抗
W-1-020
②W-J+U = 0
④W-J-U= 0
⑥W-J=0
⑧ W-U = 0
20 の選択肢
① CV2
© CV2
②1/12/CV3
3
③ CV2
④
⑦ 2CV
⑧
0
A
0
2
圧力
lb
-q
B
C
vBl
+q
F
R
iBl
ALS
0
キルヒホッフの第2法則より,
Bl=q+Ri
R
iv
a 02.0
-(UBI)
E
過剰で加えられた量をQ
導体棒は等速なので, 力がつりあっている。
218.0
F=iBl=
Bl(vBI-)
・①
一定の電圧 vBlの下でコンデンサーに蓄えられる電気量 g と時間の関係は次の
左側の図のようになる。式①より,力の大きさと時間の関係は次の右側の図の
ようになる。
g110=198-4A1
A
F
1893-4931
S
5
208.0-la-4932\
198 NAI
ar
0
も大
事
→t
0
0
。18
問3 装置全体に関するエネルギーの変換を考える。 装置全体に与えられたのは外力
の仕事 Wで,この仕事が抵抗で発生したジュール熱とコンデンサーの静電エネ
ルギーUに変換されている
W=J+U 0. W-J-U=0.
-0.5cmである。
電荷の電気量を Q とすると,
導体棒の両端に生じる電位差 V」 に逆らって電荷を運ぶ仕事の大きさは, 運んだ
19 の ④
なお、Q=CV」なので,W=CV である。また,U=1/2CV2
W=QV₁
だけである。
[ の
なので,エネルギー
の変換を示す上の式に代入すると,
CV²=J+CV²
2
問4 スイッチを閉じた直後の電流の向きは, コンデンサーの電荷の符号から判断で
の答②
24本 20
第4問 次の文章を読み, 後の問い (問1~7)に答えよ。 (配点 (25)
図1のように、 同一水平面 (紙面)に間隔で平行に置かれた十分に長い2本の導
体レールと、抵抗値R の抵抗, 電気容量Cのコンデンサー, スイッチSを導線で
つなぎ、導体レールの上に導体レールに垂直に軽い導体棒を置いた。 導体棒とレー
ウールの接点をa, bとする。その後,鉛直上向き(紙面の裏から表の向き)に磁束密度
の大きさがBの一様な磁場 (磁界)をかけた。A
ya cm)
はじめにコンデンサーには電荷が蓄えられておらず,スイッチSは開いてい
る。次に,導体棒を右向きに一定の速さ” (v > 0) で動かしながらSを閉じる。S
を閉じた後も、 導体棒が右向きに速さ”で動き続けるように, 導体棒に大きさF
の外力を加える。 ただし, 導体棒はレールと垂直を保ちながらなめらかに運動する
ものとする。また,導線, 導体レール, 導体棒の電気抵抗, 空気抵抗, 回路の自己
インダクタンスは無視できるものとする。
R
B
ひ
b
m
F
図 1
la
02.0
08.0
5.7 [s]
解答
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