問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

ホイートストンブリッジについての質問です。 （ウ）がわからないです。解答の図だと5.0/5.0と15/5.0でイコール関係にならないのですがなぜこうなるのでしょうか。

254. ホイートストンブリッジ 次の文中のに適当な数値を入れよ。 0.3 E 2.0V 図は長さ 1.00m の一様な抵抗線 AB. 起電力 2.0V の内部 抵抗を無視できる電池 E, 抵抗値 5.0Ωの抵抗Rと未知の抵 抗 Rx,電流計,検流計 G, 切り替えスイッチSからなる回路 である。 R 5.02G a 25 Rx IBRA S Sをa側に倒し, Gに電流が流れないように可動接点Pを P B 調整したところ, AP間の距離は25cm. 電流計の読みは A 0.30A であった。 Rx の抵抗値はΩであり、 抵抗線 AB の抵抗値は Ω で ある。 次にSをb側に倒し,PをAP間の距離が50cmの位置に移動した。 このとき, 電流 計の読みは Aである。 [北里大改] 例題 53 改〕 m h5

この問題の答えと解き方を教えていただきたいです

質量Mの太陽のまわりを回っている質量mの小惑星がある。 図のように,この 小惑星および地球の公転軌道は円とみなすことができ, その公転半径はRP, RE である。 ケプラーの3法則および万有引力の法則を用いてつぎの問いに答えよ。 ただし、太陽の万有引力のみを考慮し、他の惑星の影響は無視してよい。 万有 引力定数をGとする。 ケプラーの3法則はつぎのとおりである。 第1法則: 惑星は太陽を焦点とする楕円軌道を描く。 第2法則: 惑星と太陽とを結ぶ線分が単位時間に掃引する面積(面積速度) は惑星の軌道上あらゆる点で一定である。 第3法則: 惑星が太陽のまわりを回る周期の2乗は, 楕円軌道の長半径の3 乗に比例する。 その比例定数は惑星によらず 一定である。 (a) 小惑星の速さ VoをG, M, Rp で表せ。 〔A〕 図のように質量m', 速さVの小物体が 小惑星の軌道の接線方向から飛んで来 て、点Pで小惑星に正面衝突して一体 となった。 小惑星の公転の向きは変わら なかったが, 小惑星の公転軌道は楕円となった。 近日点における太陽との 間の距離は地球公転軌道半径RE に等しく, 遠日点における太陽との間の 距離はもとの公転軌道半径RPに等しかった。 つぎの問いに答えよ。 (b) 衝突直後の小惑星の速さ, um, m', Vo, V を用いて表せ。 (c) 衝突後,太陽からの距離にあり、速さVで楕円運動している小惑星の力 学的エネルギーEをm, m',r, V, G, M を用いて表せ。 ただし, 位置エネルギー は無限遠方をゼロとする。 m'V' 小物体 Rr P(遠日点) 地球 RE 太陽 近日点 Vo m 小惑星 (d) 小惑星の近日点における速さと遠点における速さとの比um/mを求めよ。 (e) uG, M, RE, Rp を用いて表せ。 〔B〕 RP が RE の3倍であるとき, つぎの問いに答えよ。 ただし、1年は3.14×10秒 地球の公転軌道半径は1.50×10km とし, 有効数字2桁で答えを求めよ。 (f) 遠点における小惑星の速さは,衝突前の小惑星の公転速度Vの何倍 であるか。 また, は秒速何km か (g) 衝突後,小惑星が最初に近日点にやってくるのは何年後か。 〔東京工大〕

大至急です！！！ 208（2）で、 3枚目の写真のオレンジペンで書いてある　「（r+R1）^2」　の^2ってなんですか？ 教えてください！

Rete 記述 208 抵抗の接続とジュール熱■ 図のように,電圧Vの電源と 抵抗値の抵抗, 電流計, 抵抗値 R1 の抵抗を直列に接続する。た だし、電源と電流計に抵抗はないものとする。 (1) 電流計で測定される電流はいくらか。 (2) 図における ab間に加わる電圧を求め, ab間で単位時間当たり に消費されるエネルギーPを求めよ。 (3) (2) のPが最大になる R1 はrであることを示せ。 a R1 R₁ Vab b [16 東京学芸大 改] R 522 1 1/2 = 2A

208（3）で、解説の意味が全くわかりません。 どうしてこのようになるのか教えてください！

記述 208 抵抗の接続とジュール熱■ 図のように, 電圧 Vの電源と 抵抗値の抵抗、電流計,抵抗値 R の抵抗を直列に接続する。 た だし,電源と電流計に抵抗はないものとする。 (1) 電流計で測定される電流はいくらか。 (2) 図における ab間に加わる電圧を求め, ab間で単位時間当たり に消費されるエネルギーPを求めよ。 10 (3) (2) のPが最大になる R1 はrであることを示せ。 a R1 .b [16 東京学芸大 改] Vab

わからないので求め方を教えてほしいです できるだけ早めにお願いしたいです

[10] R (Q)での消費電力を最大になるときのRの値を求めよ。 E(V): 電池の起電力、 r (Q): 電池の内部抵抗 R(Q) E (V) 【⑩基 475,477、発 r(Q)

解説がよく分かりません。 誰か、助けてください🙇‍♀️

例題34) 消費電力の異なる抵抗の接続 抵抗A,Bに100Vの電圧がそれぞれ加わったとき, Aでは10W, B では 40W の電力が消費される。 (1) 抵抗A,Bの抵抗値 RA, RB は, それぞれ何Ωか。 (2) 図のように,抵抗A,Bを直列に接続して, 100Vの電源に接続した。こ のとき, A,Bの消費電力 PA, PB は, それぞれ何 W か。 [指針」 (1) 100Vの電圧が加わったとき､電力の公 式「P=」から、各抵抗値を求める。 (2) 回路に流れる電流を求め, 電力の公式 「P=RI2」 を用いて, A, Bの消費電力をそれぞれ求める。 【解説】 (1) 100Vの電圧が加わったとき, A,Bの 抵抗値 RA, RB は, 「P=」から, 2 R A:10= RA=1.0×10°Ω B : 40= 1002 RA 1002 RB RB = 2.5×10°Ω 基本問題 223, 標準問題 226 I= A 100 1.0×103+2.5×10² (2) A,Bの合成抵抗は, (1.0×103 +2.5×102) Ωであ る。 回路を流れる電流 Ⅰ は , B 100V = 8.0×10-A 各抵抗で消費される電力は, 「P=RI2」の公式から, A:P=RAI2=(1.0×103) x (8.0×10-2)^2=6.4W B:P=RBI2=(2.5×10²) × (8.0×10-2)=1.6W

この問題で(2)書いてあるとおり電流による上向きの磁場があるはずですが、(4)でそれを無視して計算しているのは何故ですか

125* 細い導線で作った半径a [m]の円形レール (S, P間は切れている)があり,このレール面の中心 Oとレール上の点Pとの間には R [Ω] の抵抗が 接続されている。さらに,中心0とレールの間 には,レールに接しながら回転できる導体の棒 OQ が橋渡ししてあり, この棒は一定の角速度 ① [rad/s]で回転している。 レール面には,それに 垂直に磁束密度B [T]の一様な磁場(磁界) が紙面 の表から裏への向きに加わっている。 (1) コイル OPQを貫く磁束は4t〔s〕間にどれだけ増加するか。 (2) 抵抗R[Ω]の両端に発生する電位差V を求めよ。 また, 抵抗を流 れる電流の向きはO→PかそれともP→Oか。 S.P SP R Ø B 奉 SI (3) 抵抗R 〔9〕 で消費する電力はいくらか。 (4) 棒OQ が磁場から受ける力はいくらか。 その向きは回転と同方向 か, 逆方向か。 (5) 棒OQを一定の角速度 [rad/s]で回転させるために必要な外力の 仕事率 P はいくらか。 (東京電機大+ 筑波大)

こちらの問題についてです。答えは以下の通りなのですが、線引きした部分がなぜそのようになるのかわかりません。教えてください！！

245. 消費電力の最大値 図のように、抵抗値[Ω]の 抵抗と可変抵抗を直列に接続し, E〔V〕の直流電源に接 続する。 可変抵抗における消費電力 P〔W〕 が最大となる ように, 可変抵抗の値を調節する。 このときの可変抵抗 の抵抗値R[Ω] を求めよ。 また, そのときの可変抵抗に おける消費電力を求めよ。 ( 10. 富山県立大 改 ) r(Q) ヒント 245 PはRを含む分数の式で表される。 Rが分母にだけ含まれるように変形する。 E(V) R(Q)