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Physics Senior High

3と4番がわかりません 使う公式や考え方を教えてほしいです

8. 自由電子が移動することによって導体には 電流が流れる。 導体中の自由電子の数密度 (単位体積当たりの個数) nは,その導体を特 徴づける基本的な量の一つである。 n を求め る実験を考えよう。 図のように, 幅がw, 高さがd の長方形の 断面をもつまっすぐな導体中を大きさの電 流がy軸の正の向きに流れている。 導体の幅 と高さの方向にそれぞれx軸と軸をとる。 また、導体の両方の側面 KLMN と PQRS の間の電位差を測定できるように電圧計が接 続されている。 電子の電荷をe (e>0) とし 次の問いに答えよ。 K 電圧計 (V L I W N B P 2 S /R (1) この導体に軸正の向きに磁束密度Bの一様な磁場をかけた。このとき,自由電子 の速さをvとすると、 自由電子1個が受けるローレンツ力の大きさはいくらか。 0, B, e を用いて答えよ。 (2) 自由電子はローレンツ力により, 導体側面の一方へ集まり、 他方は少なくなる。 この結果, 両方の側面には互いに反対符号で等しい量の電荷があらわれ, 導体内部 にはx軸方向に電場が発生する。 最終的には, この電場から受ける力と磁場による ローレンツ力がつりあって自由電子は (1) と同じようにy軸に平行に運動する。この ときの電場の強さEをぃと B を用いて表せ。 (3) (2) 自由電子がy軸に平行に運動するようになったとき導体の両方の側面の間の電 位差V を測定した。 自由電子の数密度を、このV と, I, B, de を用いて求めよ。 (4) 側面 KLMN と PQRS ではどちらの電位が高いか。

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この問題の(2)の解き方はこれで合ってますか あまりよく理解できなかったので解説もお願いします

6 図に示すように, 水平で表面がなめらかな 台の上に置かれた質量 3mの物体 A と滑車 Pを糸で結び, 台に固定された滑車 Q にかけ る。さらに,質量 2m のおもりBと質量m のおもりCを糸で結び, 滑車Pにかける。 た だし, 滑車の重さは無視でき, なめらかに回 転するものとする。 糸の重さも無視でき, 伸 び縮みはしないものとする。 重力加速度の大 きさをgとする。 さらに, A,B,Cの運動 は、 すべて等加速度直線運動とし、空気の抵 抗は無視する。 以下の問いに答えよ。 (1) 物体 A を動かないように固定し, おもり B, Cから静かに手をはなすと, B, C はそれぞれ下方および上方に運動し始めた。 (a) おもりB, Cの加速度の大きさα」を,g を用いて表せ。 P BØD 2m m 3 m 水平な台 (b) おもりBとCの間の糸の張力 T1 を, m,g を用いて表せ。 (2) 次に, A, B, C をもとの位置にもどし, B, C から静かに手をはなすと, 静止して いた A は台の上をすべり始め, B, Cは滑車Pに対してそれぞれ下方および上方に 運動し始めた。 (a) 物体 A の加速度の大きさα2 を g を用いて表せ。 (b) 滑車Pと物体Aの間の糸の張力 T2 を, m, g を用いて表せ。

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下の類題7の問題を、上の例題のマーカーで囲った部分の別解の方法のように解きたいのですが、どのようにしたら解けますか?

10 5 例題7力のつりあい ① ‒‒‒‒‒‒ 軽い糸1に重さ(重力の大きさ) 10N の小 球をつけ, 天井からつるす。 小球を軽い糸向 2で水平方向に引き, 糸1が天井と30°の 角をなす状態で静止させた。 糸1, 糸2が 小球を引く力の大きさ T1 [N], T2 [N] をそれぞれ求めよ。 bta 指針 糸が引く力を水平方向と鉛直方向に分解する。 解 鉛直方向の力のつりあいより Tisin 30°- 10 = 0 • 20 よって T1 = 20N 15 TELE CONSE 水平方向の力のつりあいより oman T2 - Ticos 30°= 0. √√3 よって T2 = 20 × =17N 2 よって T1 = 20N 別解 2本の糸が引く力の合力が重力とつり In あう。直角三角形の辺の長さの比より T1:10 = 2:1 ([M〕g T2:10= v3:1 よって T2=10√3≒17N 30° 類題 7 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に軽い糸 1, Mot 糸2をつけ, 図のように天井からつるして小 球を静止させた。 糸 1, 糸2が小球を引く力 の大きさ Ti〔N〕, T2 [N] をそれぞれ求めよ。 ヒント 垂直な方向について力のつりあいを考える。 糸1 30° T1 Ticos Ticos E-610005 _30° 30° 30° 60° 糸1 /3 T2 30° sin 30° cos30°=¥2 2, の関係を用いる (v3= 1.73...)。 2 T1 sin 30° 10 N 糸2 T₂ 10 N 3 糸が引く力 の合力 T₂ 重力 10 N 30° 糸2

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(2) 導線内の電場の強さを測るにあたって、、、導線内に一様な電場ができていると言っているのですが、どこをどう見てそういうことになったのでしょうか

基本例題63 導線内の自由電子の移動 基本問題 474 長さ 9.0m, 断面積 5.0×10-7m²,抵抗 0.50Ωの導線に, 3.6Aの電流が流れている。 電子の電気量を -1.6×10-19C導線1m²あたりの自由電子の数を 9.0×1028 個とする。 (1) 導線の両端の電位差Vはいくらか。 (2) 導線内の電場の強さEはいくらか。 (3) 導線内の自由電子が, 電場から受ける力の大きさFはいくらか。 (4) 導線内の自由電子が移動する平均の速さはいくらか。 指針 (1) オームの法則を用いる。 (2) 導線内には一様な電場が生じ, 距離 dはな れた2点間の電位差は,V=Ed と表される。 (3) 自由電子の電気量の大きさをeとすると, 静電気力の大きさ F は, F = eEである。 (4) 電子の電気量の大きさe, 1m² 中の自由電 子の数n, 平均の速さ, 導線の断面積Sを用 いて 導線を流れる電流 I は, I = envS となる。 解説 (1) オームの法則から, V=RI=0.50×3.6 = 1.8V (2) V=Ed の式から, E=- = 指針 (1) 並列に接続された R2, R3 の合 成抵抗を求め、その合成抵抗と直列に接続され たR, との合成抵抗を求める。 V 1.8 d 9.0 v= (3) 自由電子が受ける静電気力の大きさFは, F=eE=(1.6×10-19) ×0.20=3.2×10-20N 基本例題64 抵抗の接続 図のような電気回路について,次の各問に答えよ。 (1) ac間の合成抵抗はいくらか。 (4) 導線を流れる電流 Ⅰ は, 平均の速さを用 いて, I = envS と表されるので I ens = 0.20V/m ac間に電池を接続したところ, R2 に 0.80Aの電流が a 流れた。 このとき,以下の各問に答えよ。 (2) bc間の電圧はいくらか。 (3) ac間の電圧はいくらか。 3.6 (1.6×10-19) × (9.0×1028) × (5.0×10-7) =5.0×10m/s 19. 電流 237 R₁ 4.0Ω to its to 74 基本問題 478, 479,480 R2 6.0Ω R3 12Ω (3) R3 を流れる電流をIとすると,オームの法 Vbc 4.8 則から, I3= =0.40A R3 12 Xlit ma

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(3)がなぜ25メートル毎秒になるのか教えて下さい! わかる方よろしくお願いします

問題2 図1のように、水面からの高さが 78.4mの断崖の端から, 小球を真上に速さ 29.4 m/sで投げ上げた。 重力加速度の大きさを9.8m/s2として,次の各問に有効数字2 一桁で答えよ。 (1) 小球を投げ上げてから最高点に達するまでの時間を求めよ。 (2) 断崖の端から最高点までの高さを求めよ。 (3) 小球が再び投げ上げた位置に戻ってくるまでの時間を求めよ。 (4) (3) のとき、小球の速さを求めよ。 (5) 小球が水面に達するまでの時間と水面に達する直前の速さをそれぞれ求めよ。 問題3 問 図2のように, 高さ 19.6m のビルの屋上から, 小球を水平に速さ 14.7 m/sで投げ出した。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2として,次の各問に有 効数字2桁で答えよ。 (1) 投げ出してから、地面に達するまでの時間を求めよ。 (2) 小球は、ビルの前方何mの地面に達するか。 (3) 地面に達する直前の小球の速さを求めよ。 問2 図3のように, ある高さから小球 Aを静かに落下させると同時に、 同じ高さから 小球 B, 小球Cをそれぞれ水平方向に投げ出した。 小球 Bよりも小球Cの方が 初速度が大きいとき, A, B, C が着地する順序についての記述として正しいもの を、次のア~エから1つ選べ。 ただし、地面は水平であるとする。 ア. 初速度が大きいほどすみやかに移動できるので, C, B, A の順に着地する。 イ. 軌道が短いほど滞空時間が短いので, A, B, Cの順に着地する。 ウ. 鉛直方向の運動はどれもが同じなので, A, B, C は同時に着地する。 1 29.4m/s 断崖 ロロ 地面 14.7m/s[[] 図2 図1 水面 地面 図3 78.4m 19.6 (裏面に続く)

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