高校物理の質問です。 (ア)〜(エ)および(カ)〜(コ)の解き方を教えてください。途中式など書いていただけると大変助かります。 一部でも構いません。

以下の文章中の(ア)~(エ)および(カ)~(コ)に適切な式を記入しなさい。(オ)には文章中の指示にしたがって適切 なグラフを描きなさい。ただし、解答にんを用いてはならない。 なお、文章中の角度の単位はラジアンである。 図1のように、x ≥0の領域において一様な磁束密度 (大きさB)の磁場がかかっている。 磁場の向きは、 図1の右図 において、紙面の手前から奥に向かう方向である。x < 0の領域には磁場はかかっていない。半径aで中心角”の扇形 コイル OHKLが磁場と垂直なx-y平面内にあり、原点を中心としてx-y平面内でなめらかに回転できる。 0 と Lは、図1の左図の端子P, Qをとおして、電気抵抗 R の抵抗器、電気容量 C のコンデンサー、およびスイッチ1, S2からなる図2の回路の端子P,Qと常につながっている。 OLは十分に短く、 KL の長さをaとみなし、扇形コイル を貫く磁束は、半径がaで中心角がこの扇形の面積を貫く磁束と考える。 導線の太さや質量および電気抵抗、扇形コイ ル以外の部分で生じる誘導起電力、自己誘導、および空気抵抗の効果は無視する。また、扇形コイルの変形は考えな い。 (1) スイッチS」を閉じ、S2を開いた状態で、点 H に外力を加えることで、扇形コイルを一定の角速度w (0)で図1 のように反時計回りに回転させた。時刻t = 0において点 H はx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあった。微小時間経 過後に、扇形コイルを貫く磁束が減少し、端子 P に対する端子Q の電位は(ア)となった。このとき扇形コイルは、 K→Lの方向を正として=(ア)×(イ)の電流が流れ、導線 KL が磁場から受ける力の大きさは(ウ)であった。そ の後、時刻t=(エ)で、はじめて扇形コイルに流れる電流が0となった。t = 0から扇形コイルが一回転するt=2まで の時間の、K→L 方向を正とした電流の時間変化を実線で描くと(オ)となる。 扇形コイルが一回転するまでに抵抗器 で生じたジュール熱は (カ) であった。扇形コイルに加えた外力がした仕事が抵抗器で発生したジュール熱と等しい ので、時刻 (0 <t < t) において点Hに加えた外力は (キ) であることがわかる。 ただし、 外力は常に扇形コイルの円 弧の接線方向にかけるものとする。 (2) スイッチ2を閉じ、 S を開いた状態で、 点Hに外力を加えることで、 扇形コイルを一定の角速度w(0) で図1の ように反時計回りに回転させた。時刻t=0において点Hはx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあり、このときコンデン サーには電荷が蓄えられていなかった。 微小時間経過後に扇形コイルには電流が流れ、コンデンサーは充電されはじ めた。その後、時刻t = (エ)までにコンデンサーは十分に充電され、回路を流れる電流は0となった。このときコンデ ンサーに蓄えられた電気量は(ク)であった。時刻から2tの間に、 コンデンサーは放電し蓄えられた電気量は 0 と なった。時刻から2ちの間に抵抗器で発生したジュール熱(ケ)であった。また、時刻から2tの間に回路に流 れる、時間とともに変化する電流の大きさをI とおく。このとき、コンデンサーに蓄えられている、時間とともに変化 する電気量の大きさは(コ)となる。 H B(IIの領域のみ) W PO I KT S₁ R Sa Q -OP 扇形コイルを真上から見た図 図1 図2

（1）（b）についてです。 この運動はなぜ単振動をしているとみなせるんですか？θ0が十分に小さい→z座標が変化しない ってことですか？

1. 〈半塚内での物体の円運動〉 内半径R の半球が,図1のように切り口を水平にして固定 されている。 座標軸は、 半球の中心を原点とし, z軸を鉛直 方向に, xy平面を半球の切り口にとる。 この半球の内面に接 して運動する質量 mの小球について考える。ただし,小球と 半球の内面との間の摩擦および小球の大きさは無視できるもの とする。重力加速度の大きさをとして,次の問いに答えよ。 (1) 図2のように、小球が半球の内面に接して xz 平面内を運動 する場合を考える。 (a)z軸となす角度が 9 の位置から小球を静かにはなすとき, 角度0の位置における小球の速さひおよび加速度の進行 方向成分αの大きさを,R,m,g, 0, 0 の中から必要な ものを用いて表せ。 (b) 0 が十分小さいとき 往復運動の周期 T を R,m, gの 中から必要なものを用いて表せ。 なお、この場合, sin0≒0 が成りたっているものとする。 x 小球 om |半球 図 1 AZ R R 0 x 00 m 図2

屈折率の変化は位相の変化に影響するけど、屈折では変化しないってどういうことですか？🤔

1.30-0.50 0.80 1.00-0.50 0.50-1.6 なお,各式を利用して数値計算すると, "=4.9m/s, ex=0.80, en=0.50 と求めることができる。 問5 順次、 検討する。 5 の答 ⑥ ①:光の速さはどんな媒質中よりも真空中が一番大きい(連 い)。 よって、 ①は正しい。 ②: 凸レンズの焦点距離を凸レンズと物体の距離をと し、実像の位置を作図する。 物体 焦点 a-f 凸レンズ 焦点 光軸・ 実像 この図より, a-ff, すなわち α>2f のとき, 物体より実 像の方が小さい。 よって, ②は誤っている。 ③:光の位相は反射で変化する場合があるが, 屈折で変化する ことはない。 よって, ③は正しい。 ④:光は,電場と磁場が進行方向に対して垂直に振動する波な ので横波である。 横波なので、一つの方向にだけ振動する偏光を つくることができる。 よって、④は正しい。 ⑤:光の分散は, 波長によって屈折率がわずかに異なることに よって生じる現象である。 雨上がりに虹が見えるのは、空中の水 滴によって光が屈折するときに分散が起こるからである。 よっ て, ⑤は正しい。 ⑥ : 可視光線は波長が短い順に, 紫色光, 青色光, ..., 橙色光, 赤色光となっている。 よって, ⑥は正しい。 2問 円運動 6 の答② 口

青線のところの意味がわからないです。 どうやって向きを判断するんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

EX 4 知お つくの [半径r[m]の円形レールの一部をカットし, 中 心と端抵抗 R [Ω] で結ぶ。 OP は金属棒 で, 時刻 t=0 に OA の位置から一定の角速度 w [rad/s〕 で反時計回りに回転させる。 磁束密度 B〔Wb/m²] の磁場が紙面の表から裏の向きにか かっている。 R以外の抵抗はないとする。 A (1) 時刻t [s] においてコイル OAP を貫く磁束を求めよ。 (2) OAを流れる電流の強さと向きを求めよ。 (1) OP は角度 ⑩t 回転している。 扇形OAP の面積は円の面積 zr² を中心角 wt で比例配分し, Strex =BS=1/2Brut[Wb] 2π (2) この結果より 4Φ= 40 = MN Br²w4t 40 = ²/2/1 :: V=- 1 4t BO R -Br²w V I=/= B(A) R UREK 上向きの磁場をつくる向き, すなわち0Aの向きに流れる。 Nw P トク導体棒が動いているのでvBlを利用する手もある。ただ,速さは

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)

良問の風問125 (5)で、赤丸の中のような解き方をしたのですが(1枚目)、どこが違っていたのでしょうか。 直接は求められませんか？ エネ保存で求まるのは分かるのですが、、教えてください🙇‍♀️

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 0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 ③ [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。 26 図1のように、紙面に垂直で裏から表に向かう 磁場中に, 一辺の長さLの正方形のコイル ABCD が紙面内に置かれている。 コイルを通る磁場は一様 で、その磁束密度の大きさB が図2のように時間 とともに変化した。 コイルの電気抵抗をRとする。 (1) 時間帯Ⅰ (0≦t≦2to) について, を、時間tの AB 電磁気 O O SP R D (3) 抵抗R[Ω]で消費する電力はいくらか。 Pent (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。 A 0 ① B (東京電機大+ 筑波大) a O 83 143 O 図 1 C B O O 申切る様に誘導起電力資生!! B NOR O Val MoBℓ 1.8 A1-B5 = B-=-wa² WBA² 1=1x WBa² 2 wBa 6 (Mg (FB.l-R.M'Mg) (Bl)² [hb] 自然:P→ (3) PR=IV=RI²= WBG², R (WB))² af R 12/20ro Ad was F = I.Ba 〃 wBaz F= 2 x Ba R F=ⅠBLにも +255 = cu 8²a³) (5) 仕事率 J/S. X X (WB) at P=Fshoxaw 9 l 28 IND 4R twa w²B² at 2R 単位時間 [J/s]

物理の円運動についての質問です。 (1)(a)で、速さvを求めるときに解説では力学的エネルギーの保存の式を立てていますが、これを運動方程式mv^2/r=mgsinθで求めようとすると正答になりません。mgsinθが向心力ではないからでしょうか。 また、解説の図aの点線矢印m... Read More

B....... 2 51. 〈半球内での物体の円運動〉 内半径Rの半球が,図1のように切り口を水平にして固定半球 されている。座標軸は,半球の中心Oを原点とし, z軸を鉛直 方向に, xy平面を半球の切り口にとる。 この半球の内面に接 して運動する質量 mの小球について考える。ただし, 小球と 半球の内面との間の摩擦および小球の大きさは無視できるもの とする。重力加速度の大きさをgとして,次の問いに答えよ。 (1) 図2のように, 小球が半球の内面に接して xz 平面内を運動 する場合を考える。 (a)z軸となす角度が0の位置から小球を静かにはなすとき, 角度0の位置における小球の速さ”および加速度の進行 方向成分αの大きさを, R, m, g, 0, 0 の中から必要な ものを用いて表せ。 (b) 6 が十分小さいとき, 往復運動の周期 T を, R, m, g の 中から必要なものを用いて表せ。 なお、 この場合, sin00 が成りたっているものとする。 (2) 図3のように、小球は半球の内面を半径rの円を描いて一 定の速さで水平に回っている。 (a) このときの円運動の角速度 1 を R,m,r, g の中から i/ Fi .) ... x 小球 m R MOOER 図 1 AZ 10 Oo` 0 図2 AZ lo 応用問題 R m x x

物理　電磁誘導　良問の風125 (p83) について。 (2)で電流の向きの、解説の求め方が分かりません。 私は、V=vBlの左手の法則を使い、中指vを円の接線方向に、人差し指Bを紙面の表から裏方向にして親指VがO→Qになるので、電流はP→Oと導きました。 そもそもこれ... Read More

電磁気 83 125* 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 0とレール上の点Pとの間にはR[Q]の抵抗が 接続されている。さらに, 中心O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の [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[Q]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→0か。 (3) 抵抗R[Q]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を一定の角速度の[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。 SP R の 棒 00 B 大の (東京電機大+筑波大)

【等速円運動の加速度】 青線部がよく分かりません。 「⊿v↑とv↑が垂直になる」というのが図でイメージすることが出来ません。 具体的にどういう事なのでしょうか？

VとVの始点を合わせる。 Wat Wat では、点0を中心に半径r, 速さvの等速円運動をしている物体を考えます。 物体が短い時間Atの間に,点PからP'へ移動し,速度がひからびになった とすると,物体の加速度aは1秒あたりの速度変化ですから次のように表さ れます。 a=Aレ ー V 三 Af 角速度をoとすると,ZPOP'は時間Atの間の回転角なので,watと なります。ですから図の右の部分では,ひとびのなす角もWAtとなります。 等速円運動なのでひとびの大きさは等しいですから, oAtがきわめて小さい とき,Auはuと垂直になります。つまり, vは円の接線方向なのでAvは円 の中心を向きます。したがって,加速度aも円の中心を向きます。次に加速 度の大きさaについて考えましょう。図の右の部分を, Avを弧とした扇形 と考えるとAuの大きさAuは孤度法の弧の長さを表す式より lerg AV=VWat であることがわかります。以上より,加速度の大きさaは次のように表せま す。 V Wシー r AV V 2 = roを用いて変形をした) a= (ひ ニ AFてりw =rw' r 2 Kx W- rW Point xイ 2 等速円運動の加速度 a= = ro(円の中心向き) r f> O

二枚目の、波線の理由を教えてください 一枚目は問題です

間4 図3のように, oy直交座標平面上の点A(ん 0) に To ト 荷が| 点B (7 0) に電気量 一の負の点電荷が, で だだし2之0 であることでさらに 点C(の22.2DI⑩。 27)。 Ez 1 のいずれかに点電荷 Q を置くことで, 点F(0. の の電場の向きを 間| じたい。この場合の, 点電荷Q を置く点. および, 上電償0の電気 せとしで正しいものを, 下の⑩ 一0のうちから一 ーつ運ぶ| 6 ャ E(一ヶ 2の Cの 2の D(0,22 F(0,の 記S EC A(-z0) OI ED = * 図 3 上電休Qを四く点 | ューニーニーーーーー ーー 点電荷Q の電気量 |