1番最後の問題文についてです。 「電源電圧の値を0にする」というのは「極板間の電位差を0にする」という認識であっていますか？

9. ばねにつながれたコンデンサー [ 福島大] 図1に示すように, 半径0.10mの金属円板 B を水 平に固定し, その真上にBと同じ金属円板 A を導体 でできた軽いばねと接続して水平に固定した。 このと きばねは自然の長さで,円板間距離は7.0×10-3m であった。Sはスイッチ, Eは直流電源である。金属 円板間の空気の誘電率を lllllll ばね 1 F/mとし,重 金属 円板 4 x 9.0×10 7.0×10-3m 力はないものとして,次の問い[A]~[C] に答えよ。 [A] 円板を固定したままスイッチSを閉じ,電源電 圧の値を2.52 × 103V まで徐々に大きくして,その 後,スイッチを開いた。次の値を求めよ (1) 金属円板 AB間の電気容量 (2) 円板Aに蓄えられる電気量 (3) 円板間に蓄えられる静電エネルギー スイッチひらいている。 [B][A]の状態において,円板間には引力がはたらい ている。いま, 円板 A の固定を解いて、この引力 につりあう力で支えながら円板AをBにゆっくり と近づけていったところ、 図2に示すように円板間 距離が 6.0 × 10-3mになったとき, 引力とばねの力 がつりあった。 円板Aを動かしている間の円板間の 引力が一定であるとして,次の値を求めよ。 (1) 失われた静電エネルギーの大きさ (2)引力が円板にした仕事と失った静電エネルギー の大きさが等しいとして求められる円板間の引力 うう (3) ばねのばね定数 図1 Qは保存される。 B S E 12.82×10 す S 2 E A 6.0×10-3m B 図2 SER RCD= QCDのD20 le [B] の状態から、蓄えられた電荷を放電し、電源電圧の値を0とした。円板 A が静 止した後、電源電圧の値を徐々に大きくしたところ円板AとBの間隔が 5.0×10-m になった。このとき電源電圧の値を求めよ。 ばねのびている 極板の商20 引 Aは上に戻る

この問題の⑶について質問です｡解説を見ると，Q についての計算があったのですが，Sを開いたままなので，Qは変わらないのではないかと思いました｡何でQについて計算しないといけないんですか？

20 コンデンサー 71 20 コンデンサー 3枚の同形の極板L, M, N を平行に並べ、図 のように起電力 Vの2個の電池をつなぐ。極 板L,Nは間隔 2αを保って固定してあり, M はL,Nと平行を保って移動できる。 LとNの中央を原点としてx軸をとり, M の位置座標をx (-a<x<α) とする。 まず, 極板 M をx=0に置き スイッチSを 閉じる。このときのLM間および MN間の電 気容量をそれぞれC とする。 次に, Sを開い た後,Mを位置xまで静かに移動させる。 (1)x = 0 で, 極板 M がもつ電荷 Q を求めよ。 L Vo Vo S a a M IN x (2) 位置xで, LM 間および MN 間の電気容量 C1 と C2 を求めよ。 (3) 位置 x で, 極板N のもつ電荷 Q を求め,これをx の関数とし A て図示せよ。 (4)アース電位を0として, 位置 xでのMの電位 VM を求め,これを xの関数として図示せよ。 (5) 位置xでSを再び閉じる。 Sを通る電気量 (正とする) を求めよ。 またSを通る向きは上向きか下向きか。 必要があれば, x>0. 0 の場合に分けて答えよ。 (6)Mをx = 0 に戻し, Sを開く。 そして, Mを一定の速さで右 (東京大+慶應大) 動かす。 Nに流入する電流 I を求めよ。 Level (1),(2)(3)~(5)(6)★★

誘導起電力は、磁場内で導体棒が動く場合と、磁束が変化しているコイルの、2つの場合で発生すると思うのですが、導体棒はが動く場合はローレンツ力が元になっていると参考書に書いてあったのですが、磁束が変化しているコイルの誘導起電力の原因もローレンツ力が関わっているのでしょうか？また... Read More

14 電磁気 35 電磁誘導 磁束密度Bの鉛直上向 きの一様な磁場中に 間隔 lの平行で滑らかな2本の レールが水平に敷かれ, そ の上に導体棒Pがレール と直角に置かれている。 P に軽い糸の一端を結び, レ B (or) Y d P R₁ レール X Zm ールに平行に張って,滑らかな滑車にかけ、糸の他端に質量mのおも りをつるす。抵抗値の抵抗を図のようにつなぐ。 重力加速度を」と 抵抗以外の電気抵抗, 電流による磁場は無視してよい。 Yab 間に電池を入れる。 おもりが静止するためには電池の正極は bどちら側にすべきか。 また, 電池の起電力 Vo を求めよ。 「ab間を導線で結ぶ。 Pがおもりに引かれて, 一定の速さで左に動 いているとき XとYとではどちらの電位が高いか。 また, Pの速 さひ を求めよ。 BS 3)ab間に起電力 V の電池を入れ, レール間を抵抗値 R2 の抵抗で つなぐ (点線部cd)。Pがおもりを引き上げながら一定の速さで右に 働いているとき, 抵抗値 R2 の抵抗を流れる電流の向きと強さを求めよ。 pの速さを求めよ。 V 8A (東海大 el

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

□ 26の問題についての質問で、1枚目の写真は、この問いの1ページ前の問題で2枚目が□ 26の問題が載っているページで3枚目が□26の回答(この中で言及されている式①とは、Δx＝Lλ/dです。)になっています。この問題で私は□ 26の部分について電子を加速する電圧を大きくす... Read More

第4問 次の文章を読み, 後の問い (問1~4)に答えよ。 (配点 20 図1のように,光源から出た単色光をスリットS (単スリット) に通すと, 光は 広がり,その後, 二つのスリット S, S2 (複スリット)を通って広がった光はスクリー ン上で重なり、スクリーン上に明暗の縞模様が観察できる。ここで,S,とS2はS から等距離にある。また,スリットとスクリーンの面は互いに平行であり,Sと S2の間隔を d,複スリットとスクリーンの間の距離をLとする。スクリーン上で S, S, から等距離の点である点からの距離がである点を P とすると,SP と S2Pの距離の差は,Lがx, dに比べて十分に大きいとき 第5回 物 問1 次の文章中の空欄 適当なものを,後の①~④のうちから一つ選べ。 ア イ に入れる語句と式の組合せとして最も 24 . 図1のような装置を用いた実験はヤングの実験と呼ばれ、スクリーン上に明 暗の縞模様が観察できることにより,光のア性が証明された実験として 知られている。このとき, 点0付近で隣り合う明線の間隔は,単色光の波長 とすると, イ となる。 d |S,P-S2P|= となる。 実験装置は空気中にあり, 空気の屈折率を1とする。 光源 ○ 単スリット 複スリット スクリーン 図 1 ア イ LX e 粒子 d dx ② 粒子 L LX ③ 波動 d dX ④ 波動 dɅ L

物理 (2)(ウ)についてです。 なぜ電場からの静電気力はｰeEではなくeEなのでしょうか。

6 オームの法則と抵抗率■ 次の文中の せよ。 断面積 S[m²],長さl [m] の金属導体中の自由電子の運動モデルより,導体の電気抵 抗について考えよう。 電子が金属中を一定の速さ [m/s] で動き,電流I [A] が流れているとする。この 金属の単位体積中の自由電子の数をn [1/m²〕,電子の電気量を -e [C]として、電 流I[A] を表すと, I ア となる。 イ〔V/m]の電場が生じる。 (2)金属の両端に電圧 V [V]を加えると,金属導体内部にレイ [V/m] の電場が生じる。 金属内の自由電子はこの電場から力を受けながら移動するが, 熱振動している金属 の陽イオンと衝突してその運動を妨げられる。 つまり, 陽イオンは電子の流れに 抗力を及ぼす。この抵抗力の大きさは電子の流れの速さに比例すると仮定し、 [N] で表す (k は比例定数)。 電子は電場から受ける力と抵抗力がつりあって等速 線運動しているとすると,vであり、(ア),(ウ)よりI=土が得られる。 (3)(2)で得られた電流I[A]と電圧 V [V]の関係式より,金属の電気抵抗 R [Ω] および 抵抗率p[Ω･m] は,それぞれ R=オおよびρ=カで表される。 は,それぞれR=オ (4) 金属の温度 T [°C] における抵抗率 [m] は, 0℃における抵抗率を po [Ω・m]. 温度係数をα[1/K] とすると,=ox(キで表される。 考察した金属導体に電圧 V [V] を加えて電流I [A] が流れるとき, t[s] 間 に発生するジュール熱はク [J] で与えられる。 これは, 自由電子の運動モデル より説明できる。すなわち, 導体中の1個の自由電子には負極側から正極側へ静電 気力 がはたらき, t[s]間でその力の向きにコ [m]だけ移動するの [N] で,この電子は(ケ)×(コ)の大きさの仕事をされる。 導体中の自由電子の総数は サだから,ジュール熱 Q [J] は全自由電子がされる仕事の大きさとして Q=(ケ)×(コ)×(サ)となり, t[s] 間に発生するジュール熱ク [J]に等しい。

物理 (2)(a)についてです。 なぜVAを求める際にR3とI1をかけるのでしょうか。R1とI1をかけてはいけないのですか？

基本例題 52 ホイートストンブリッジ 254,255 解説動画 図のように抵抗を組み合わせたブリッジ回路がある。抵抗値 R1, R2, R3 はそれぞれ2kΩ 4kΩ, 4kΩ である。Gは検流計. Sはスイッチ, Rx は可変抵抗器の抵抗値である。 電池の起電 力は3V で, 内部抵抗は無視する。 (1)Sを閉じたとき,Gの針が振れないように Rx を調節した。 この抵抗値 Rx [kΩ] を求めよ。 (2)Sを開いたままにしたとき,次の(a), (b) の値を求めよ。 ロメロ A R1 R3 S C R2 TRX B (a) Rx の値を2kΩとしたときの点Bに対する点Aの電位 V[V] (b) 可変抵抗器の抵抗が断線したときの点Bに対する点Aの電位 V'[V] 3V HI

(3)についてで、私は写真のようにエネルギー保存則を使って外力の大きさを求めようとしたのですが、写真の式だと外力が0になってしまいました。どこが間違っているのか教えて欲しいです。

36 電磁誘導 ←1→←1- 図のような長方形の回路が ある。 各辺の長さは1で,各 辺の抵抗はすべてRであり, af間には容量 Cのコンデン サーが接続されている。 平行 直線L, L′ではさまれた幅 の斜線で示された領域には, C b C d OB LL´ 紙面に垂直に裏から表に向かう一様な磁束密度Bの磁場 (磁界) があ る。回路の辺cd を L と平行に保ちながら,右向きに一定の速さで 移動させる。 辺cdがLと一致した時刻を t = 0 とし, 誘導電流によ る磁場はBに比べて無視できるとする。 II I≤t<ivの間で,回路を流れる電流が一定になったとき, 辺be を流れる電流の向きと強さを求めよ。 メンデンサーのa側の極板の電荷を求めよ。 3 回路全体での消費電力を求めよ。 また, 回路に加えている外力 の大きさと向きを求めよ。 <t < 21/v の間で, 回路を流れる電流が一定になったとき, you コンデンサーに蓄えられているエネルギーを求めよ。 また, 路に加えている外力の大きさと向きを求めよ。 (名城大

（2）考えるとき、コンデンサーC1の左側に接続してるE2が正極で高電位だから+Q1、C1の右側を-Q1って置いたんですけど、これってダメなんですか？それで問題解くと（2）のキルヒホッフの式符号が違くなります

問題 93 電気量保存の法則 ② 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、電圧V(V)の電池E と E2, 電 気容量 C(F)のコンデンサー C1 と C2, および スイッチSとS2を接続する。 はじめ, スイ ッチは開いた状態であり, コンデンサーは電 荷を蓄えていないものとして, 次の操作 I か らⅢを順に行う。 b1 .b2 lai E₁= -E2 物理 操作 Ⅰ スイッチS を a1, スイッチS2を2に順に接続した。 コンデンサー Cの右側の極板に蓄えられる電荷は,Q= (I) (C〕である。 操作 IスイッチSをbı,スイッチS2をbに順に接続した。このとき、コ ンデンサーC」の右側の極板および,C2 の左側の極板に蓄えられている電 荷をそれぞれQ,Q2 とすると,Q=Q1+Q2 である。一方,キルヒホッ フの第二法則より,VをQ1 Q2,Cで表すと,V=_(2)(V)である。Q Q2 を C,Vを用いて表すと,Q1 = (3) 〔C), Q2 =(4) 〔C〕である。 操作Ⅲ スイッチS1 を a1, スイッチ S2をa2 に順に接続したあと,スイッチ Si をbi, スイッチS2をb2 に順に接続した。 コンデンサー C の右側の極板 に蓄えられている電荷をC, Vを用いて表すと, (5) 〔C)であり, コン デンサーC2の左側の極板に蓄えられている電荷をC, V を用いて表す (6) 〔C〕である。 (1) このとき, 右側の極板には正の電荷 (解説) が蓄えられている。 コンデンサーC1 にかかる電圧はV[V] なので,蓄えられる電荷Q[C] E は,Q=CV[C] V 注時間について指示がない場合は,十分に時間が経過 したときを答える。 <愛媛大〉 Q i+Q (2) スイッチを切り替える前, C, の右側の極板およびC2の左側の極板に蓄え られている電荷は,それぞれQ=CV [C], 0 [C] である。 スイッチを切り替 えると,電荷が移動し, それぞれQ[C], Q2[C] となる。 Q1 Q2 を正と仮 定して、向かい合うCの左側の極板とC2の右側の極板に蓄えられている電 190

（3）で⊿U=cv＾2/2の式を使ったらダメなんですか？vって間隔を広げたことで変わるんですか？

89 -------- コンデンサーの極板間引力 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、 真空中に面積がS(m²) の同じ形をした二 枚の薄い導体板を平行に置き、その間隔を変化させるこ とができるコンデンサーを作製した。 はじめに このコ ンデンサーの極板間隔をd 〔m〕 に固定し, 電位差V 〔V〕 で充電した。 コンデンサーの極板は十分に広く,極板間 隔は常に十分に狭いものとし, 真空の誘電率を80 〔F/m〕 とする。 (3) 物理 外カ このコンデンサーの電気容量は(1)(F)であり,コンデンサーに蓄えら れている静電エネルギーは (2) (J)である。ここで, コンデンサーに蓄え られている電荷が変化しないようにしながら, コンデンサーの極板を一定の 大きさの外力によりゆっくり移動させて間隔をx 〔m〕広げた。 これにより, コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーは (3) 〔J〕 だけ増加した。 増加したエネルギーは外力が行った仕事によるものと考えられ,このことか ら極板が電場から受ける力は (4) 〔N〕であることがわかる。 <東海大)