なぜBの向きがわかるのですか？

第1回 (100点 / 60分) 解答番号 1 ~ 28 第1問 次の問い (問1~5) に答えよ。 (配点 25 ) 問1 次の文章中の空欄 ア . イ に入れる記号と式の組合せとして最 も適当なものを,後の①~③のうちから一つ選べ。ただし、円周率を空 気の透磁率をμとする。 1 は 図1のように,空気中で,細長いアルミニウム箔を間隔だけ離した状態 U字型に曲げてつるし, 直流電源に接続して, アルミニウム箔の右側か らU字型の部分を通って左側に大きさの電流を流した。 右側と左側のア ルミニウム箔に流れる電流を平行で十分に長い間隔の直線状の電流とみな した場合について考える。 図1の右側のアルミニウム箔の点P付近には、 左側のアルミニウム箔に流れる電流によってのみ磁場 (磁界) が生じているも のとする。点P付近のアルミニウム箔の長さの部分が,左側のアルミニ ウム箔に流れる電流がつくる磁場から受ける力の向きは,図1の ア の矢印の向きであり,その力の大きさは である。 ただし、図1のa の矢印は左側のアルミニウム箔から離れる向き, cの矢印は左側のアルミニ ウム箔に向かう向きで, b, dの矢印はそれぞれaおよびcの矢印と垂直な 向きである。

キの問題なんですが、電位は無限遠基準で金属球内部では電位が等しいからbじゃなくてc点での電位を考えるべきだと思ったんですが答えはbでした。教えて欲しいです

W 86 13 静電気力と電場 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中の に適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, bxQq のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。 例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q -a- 図1 なぜここ電場ない 金属球殻 N Q 図2 0,0 N M 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数nは,真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=アと書ける。 図1のように,真空中に半径αの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 xa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため、電場の強さEは,E=イとわかる。 また、 その点の電位Vは, V=ウである。 また, x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E= エ,V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり, -Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき, 金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように, 真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O' が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。 ただし, a<b<c であり,金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。 このとき, 中心Oから距離 x(a<x<b) だけ離れた点における電場の強さ E' は,金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,E'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C 無限基準やから である。 Cとこの電位が のものとこの電位じゃないん? [20 関西大 ] 秘解

高校の物理の質問です。答えはもらっているのですが、答えの導出過程がわかりません。大問6、大問7について、教えてください。急いでるので、早めに回答いただけると幸いです。

6 図はヤングの干渉実験を示しており, Dは波長の光源, 複スリットの間隔 S1 S2 = d, スクリーンと複スリ ットの距離L, スクリーンの中心0からxだけ離れた点をPとする。 また, xとdはLに比べて十分に小さい。 (1) Pから2つのスリットまでの距離の差 | PS2 PS1 | を求めなさい。 (2)点Pに番目(m=0, 1, 2, ...) の明線が現れる条件式を 答えなさい。 (3) 干渉縞の間隔4xの値を求めなさい。 (4) 入射光線の色が赤色と緑色の場合で, 干渉縞の間隔4x が大きい のはどちらか。 L スクリーン スリット 干渉縞 (5) d=2.0×10-4m,L=1.2m, 4x=3.0×10-3mだった。 当てた光の波長はいくらか。 (6)(5)の装置を屈折率1.2の液体中に入れて実験するとき,干渉縞 の間隔 4xはいくらになるか。 薄膜の干渉 屈折率n'の液体の上に, 屈折率n (n<n')の 油の薄い膜(膜厚はd) が浮かんでいる。 空気中を進んできた 波長の単色光が, 右図のように油膜の表面および裏面で反射する。 ただし、液体中に屈折する光は省略されている。 油膜への入射角をi, 屈折角をr, 図中のB2C=a, B,D=bとする。 (1) この単色光の油膜の中の波長はいくらか。 (2)次の文中の{ }内より正しい方を選びなさい。 点Cにおける反射では位相は① {π変化し・変化せず}, 点における反射では位相は② (π変化する変化しない}。 b, nを用いて表しなさい。 (3) 図中の2つの光の光路差を,Q, (4)m=0, 大気 Az A1 B2 a E (屈折率1) B C 油膜の厚さ 油膜 (屈折率n) 液体 D 屈折率) 1, 2, …とする。 E点で観察するとき、2つの光が強め合って明るく見えるための条件式を、 と油膜の厚さdおよび必要な文字を用いて表しなさい。 m 6 dx 1) 2) L LA 3) d 4) 赤色 5) 5.0x 10-7m 6) 2.5×10-3m 【思考判断 4点× 6問 = 24点】 1) 2) ① 変化し 72 ② 変化する 3) 2nb-a 4) 2nd cosr= =1/2x2m

（4）についてです。 重力による位置エネルギーは考慮しないんですか？

第1問 図1-1のように傾き00<0<)の斜面をもち,断面が直角三角形で 質量 Mの台があり,水平な床に置かれている。斜面の下端にはばね定数kのばねの 一端が固定され,他端には質量mの小球Pが固定されている。 ばねは最大傾斜の 方向で伸縮し,小球Pは斜面に接触しながら図の鉛直面内で運動する。 はじめは, ばねが だけ縮んだ状態で小球Pと台は静止している。 摩擦 空気抵抗, ばねの質量, 小球の大きさは無視し,重力加速度を 」 とする。 台を床に固定し,図1-2のように小球Qを静止している小球Pから斜面 に沿ってlだけ上の斜面上の位置で静かに放すと, 小球Qは小球Pと衝突した直 後に静止した。小球Pと小球Qの運動は図の鉛直面内で生じ,衝突は反発係数 e の非弾性衝突とする。 (1)1回目の衝突直前の小球 Qの速さを とする。 1回目の衝突直後の小球Pの 速さを voe を用いて表せ。 (2) 小球Qの質量を求めよ。 (3)1回目の衝突後, 小球P が初めて静止した瞬間に2回目の衝突が生じるための eを求めよ。 ただし,m, g, k, lなどの次元をもつ量を用いずに答えよ。 (4) 小球Qを質量mの小球Rに変えて同じ実験をすると, 小球Pと小球Rは 完全非弾性衝突をし,その後,離れることなく運動した。 ばねの縮みの最大値 m を l を用いて表せ。 2

物理の単振動の問題について質問です。 (3)の解説のマーカーを引いているところが分かりません。

192 重心に対する単振動 自然の長さが1、ばね定数が んの軽いばねの両端に,質量Mの物体Aと質量mの物体Bを つけて, 水平でなめらかな床の上に置いた。 全体が静止した状 A B M F0000000004 m 態からAのみに右向きの速度vを与えると, AとBは振動しながら右向きに進んだ。 (1) 重心の速さ vc を求めよ。 (2) ばねが自然の長さのとき, 重心からBまでの距離を求めよ。 (3)Bの運動は,重心から見たとき単振動となる。 この単振動の周期 T を求めよ。 7/30× oer

(3)について質問です 中心からの距離がr≦aの間ならOからの距離が遠いほど電気量は大きくなるので電場の向きは半径方向内向き向きをなると考えたのですが、解答では外向きだそうです。どう考えればいいのか教えてください！🙏

リード D 第21章 静電気力と電場・電位 193 372 帯電した球体がつくる電場■ 図1のような,正電荷 Q [C]に帯電した半径a [m] の導体球Aがつくる電場を考える。 クーロンの法則の比例定数をk [N·m²/C2] とする。 (1) 導体球の中心Oから距離[m] (0<r<α) 離れた点における 電場の強さを求めよ。 r (2) 導体球の中心0から距離 [m] (a<r) 離れた点における電場 の強さを求めよ。 次に、 図2のように単位体積当たりの電気量が一定の値 [C/m² a 図 1 + + + + 導体球A A+++at+ ++ + + + ++・ ++ +O++ + + + ++++ 球体B (p>0) である半径α [m] の球体Bがつくる電場を考える。図2 (3) 球体Bの中心0から距離 [m] (r≦a) 離れた点Pにおける電場の強さを求めよ。 た だし,点Pでの電場は, 0 を中心とした半径 [m] の球面の内部にある電荷がつく る電場に等しいものとする。 [17 関西学院大 改] 363 物

物理の電磁気、交流回路についての質問です。 (4)、(6)についてです。 僕は(2)で求めた電流についてのtの関数を積分してQ=CVに代入、同じく微分してV=L*(di/dt)に代入してそれぞれコンデンサーとコイルにかかる電圧をtの関数で表してからその関数の最大値を√2で割... Read More

100 /10 10 7 100 (センター試験) 130 図1のように,抵抗値 R の抵抗,電気容量 C のコンデンサーおよ び自己インダクタンスLのコイルを直列に接続し, 交流電源につない だ回路がある。 オシロスコープで抵抗の両端の電圧を観測したところ, 図2のような周期T, 最大値 V の正弦曲線であった。 オシロ 電圧 スコープ Vo--- T m 2 T 抵抗 コイル 0 コンデンサー f t 時刻 - Vol 図2 図 1 (1) 交流の角周波数を求めよ。 以下, (5) 以外はTの代わりに を用いて答えよ。 (2) (3) この直列回路での消費電力 (平均電力) を求めよ。 また実効値を求めよ。 抵抗に流れる電流を時刻tの関数として表せ。 (4) コンデンサーにかかる電圧の実効値を求めよ。 また, 電圧 vc を時 刻tの関数として表せ。 (5)図2で,コンデンサーにかかる電圧が0になる時刻を Ost ST の範囲で求めよ。 (6)コイルにかかる電圧の実効値を求めよ。 また,電圧 v を時刻tの 関数として表せ。 \(7) 電源電圧の最大値 V, を求めよ。 また, ab間の電圧の最大値を 求めよ。 + (富山大 上智大 )

高校物理電流と磁場の質問です 磁場の向きを考える時で右ねじの法則を使う時、HaベクトルとPAがなす角は90°と決まっているのですか？鉛筆で書いたような、HaベクトルとHbベクトルがなす角が60°にはならないのですか？

267 直線電流がつくる磁場の合成 十分に長い2本の導線 A,Bを2d [m] 離して平行に張る。 図のように,Aには紙面の 裏から表の向きにI [A] の電流を,Bには表から裏の向きに I [A] の電流を流した。図中の点Pでの磁場の強さ H [A/m] を 求めよ。 P 60° 例題 55 \60 60° 2d 267 B8 十分長い直線電流I〔A〕 が距離[m] の点につくる磁場は、 電流の向きに右ねじが進むようにねじ を回す向きで,その強さは H= [Am] となる。 磁場はベクトルであるから、点Pでの磁場は各 ここがポイント 2πr [VIT 直線電流がつくる磁場を合成して求める。 導線Aと導線Bが点Pにつくる磁場とは 右図のようになる。 導線Aと導線Bに流れる電流 はどちらも「[A] で, AP-BP=2d[m] である から、点Pにつくる磁場の強さは直線電流がつく る磁場の式 「H=- H HA HB 30° 30° より 2πr 60 I I HA=Hn= = [A/m] 2×2d And 点での磁場は,Hと77日を合成した磁場で -2d- B に平行な方向の成分は同じ大きさで逆向きなので打ち消しあい, 合成磁場 の向きは線分ABに垂直上向きになる。 H』とπの線分AB に垂直な 方向の成分は Dを Hasin30°=Hasin30°=ax/[A/m]5 であるから, 点Pでの磁場の強さは 1 別解 下図のように、 磁場 と君がな す角は60°である。 Hは豆 とTBを2辺とする平行四辺 形の対角線なので ∠PRQ=60° となり, △PQR は正三角形である。 ゆえに H=H= -[A/m] 4nd R 60H 60° 60° 060° #ダイ I 1 I H=2x = 4rd 2 And [A/m] (1+1)×0.0+0 HA H B P S

有効数字を考慮して、計算してください。 ⚠️ π ＝ 3.1415

(14) 4.000 ÷ 3.000 × π × 3.00³

問3〜問6まで教えてください。

次に,図2のように,再びAを机面上に置き, BをAから少し離れた机面上の位置に 置いて棒で突いた。この後,Bは速さ”で進み,静止していたAと図3のように瞬間的 に衝突をした。衝突の際,A,Bの間で摩擦力ははたらかないものとする。ここで,衝突 をしたときのA,Bの中心の位置をそれぞれ OA, OB として,衝突直前のBの速度の、 線分 OAOB に平行な方向の成分をCP, 垂直な方向の成分を UN とする。ただし、図3に示 した向きをそれぞれ UP, UNの正の向きとする。 up の正の向き (up, up' の正の向き) m 40 m B 図 2 A UP OB B 図3 UN の 正の向き 問3 衝突の際にAがBから受ける力積の向きを表す矢印として最も適当なものを, 図4 (a)および(b)の1~8のうちから一つ選び、番号で答えよ。 ただし, 1,2はそれ ぞれUN, UP の正の向き, 5は衝突直前までBが速さで進んでいた向きである。 A 2 OB 4 B 5 A OA 8A OB B SA (b) 図 4