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Physics Senior High

全く分からないので解説ありでできればお願いします。Iだけでも大丈夫です。

360 第4章 電磁気 3 電流と磁界電磁誘導 359 正方形導線 60一様でない磁界中を落下する導線 (2001年度 第2周) 図2-1のように、一辺の長さがLの正方形導線が、磁場中を, 鈴直上向きにと った。軸に沿って原点に向かって落下している。この磁場(磁東密度)Bのx成分と よ成分は、それぞれ、B,= -Qr, B,= Cz (C1は正の定数)で与えられる。y成分は0 である。正方形の面は、 平面に平行で、 各辺はx軸またはy軸に平行であり. 正 方形の中心はz軸上にある。導線は変形しない。導線の質量を m, 電気抵抗をRと し、導線の太さは無視できるものとする。また、 この実験は、真空中で行うものとす る。このとき、以下の設問に答えよ。 落下する導線中には、ファラデーの電磁誘導の法則に従って、誘導起電力が発生 し,誘導電流が流れる。 (1) 導線がこの位置にあるとき, 導線を貫く磁来束のが、の=L'B, = L'Cz で与えら れることに注意し、 誘導電流の向きとして正しいものを,次の(a), (b)のうちから 選び、かつ、その理由を述べよ。 (a) 正方形を上から見て時計まわり (b) 正方形を上から見て反時計まわり (2) 導線がェの位置にあるときの落下速度の大きさをpとするとき,導線中に生じ る誘導起電力の大きさ/と誘導電流の大きさ」を求めよ。 図2-1 B。 I 電流が磁場Bから受ける力は, 磁場のx成分とz成分(図2-2参照)のそれ ぞれから受けるカの和として表すことができる。以下の設問では, 誘導電流のつく る磁場は無視してよい。 (1) 誘導電流と B,--Crによって, 導線全体が受ける力下の大きさを求めよ。 (2) 誘導電流と B,= Czによって, 導線全体が受ける力での大きさを求めよ。 B、 正方形導線 図2-2 I 十分に大きなzの位置から落下させた導線の落下速度の大きさは,やがて, ある 値で一定となる。 (1) を求めよ。ただし、 重力加速度の大きさをgとする。 (2) 導線の落下速度が に達した状態において、 導線の失う位置エネルギーは何 に変わるか、簡に述べよ。

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Physics Senior High

解き方を簡単でいいので教えてください🙇 (答えは下にあります)

|453物体の運動方程式 質量m (kg)の小球 A と 2m [kg]の小球 Bが軽い糸でつな / がれている。図のように, この糸を2個の定滑車と動滑車 P。 に通し,動滑車Pには質量 M [kg)の小球 Cをつるした。 滑 車はなめらかに回転し, その質量は無視できる。 重力加速度 の大きさはg [m/s?] とする。 (1) 糸が張った状態で固定しておいた小球 A, B, Cを同時 にはなしたら,小球は動き出した。 このとき, 小球 A, B, Cの加速度を鉛直上向きを正としてそれぞれ a, b, c [m/s°]で, また, 糸が小球Aを引く力をT[N]で表す。 小球 A, B, Cそれぞれの運 動を表す運動方程式を m, M, g, T, a, b, cの中の必要なものを用いて表せ。 (2) 小球が動き出してから微小な時間t [s) が経過したあとの小球A, B, Cの変位を, 鉛直上向きを正としてそれぞれ*A) Xg, Xc [m]とする。 XA, XB, Xc [m] を a, b, C, tの中の必要なものを用いて表せ。 (3) 小球 A, Bが1本の糸でつながれているため, xA, Xp Icがたがいに制約される という条件と, (2)の結果から, a, b6, cが満たすべき関係式を求めよ。 (4) a, b, c [m/s?] をそれぞれ m, M, gを用いて表せ。 (5) 小球Cが静止したまま, 小球AとBだけが運動する場合がありうる。このとき, M (kg)が満たすべき条件を m [kg}を用いて表せ。 (6) (5) の条件が満たされているときのa, b [m/s°] をそれぞれg [m/s°] を用いて表せ。 解習(1) A:ma=T-mg, B: 2mb=T-2mg, C: Mc=2T-Mg Aの m kg) BO 2m (kg] M (kg] (2) エム=ラa (m), xg=- 1 (m), ズB= (m), xc= (3) a+b+2c=0 5M-8m M-8m 8m-3M (4) a= -g [m/s?], b= -g [m/s°], c= 3M+8m 3M+8m 3M+8m (6) a= (m/s, b=-Im/s") 8 (5) M= m 3

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