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Physics Senior High

物理第一学習社電磁気章末問題 1〜3を教えてください!お願いします!

1盛場中の電流が受ける力●磁東密度2.0Tの鉛直上 向きの一様な磁場の中で,図のように,水平となす 張る。質量0.50kgの金属棒 PQを導線に垂直に渡 3ホール効果 金属などの中を流れる電流に対して、垂直に磁場をかけると、電流と磁 の両方に垂直な方向に起電力が生じる。この現象を,ホール効果という。 た,ホール効果によって生じる電圧を,ホール電圧という。 ホール効果の説明 電流I(A)が流れている金属板に,電流の向きと垂直に破事を。 B(T]の磁場をかける。このとき, 金属板の内部を運動している電荷 -e[C), 速さ。 [m/s)の自由電子は,ローレンツカ evB(N]を受け、運動の向きが曲げられて面p。 集まる(図因a))。このことから,面Pは負, 面Qは正に帯電し、金属板の内部には Qから面Pの向きに電場が生じる。この強さをE(V/m] とすると、電子は,ローレン ツカ euB(N]と,PからQの向きに電場による力 eE[N)を受ける。これらの力がつn あうまで,電子は面Pの側へ移動し続け,PQ間の電場が大きくなっていく。やが つりあいの状態になったとき、電子は,金属板の中を直進するようになる(図b) このとき, eE=evB であり,電場の強さ E[V/m]は,次式で表される。 本」 Hal votage が 30°となるように,2本の導線を49cm間隔に 特cn 一定の電流を流すと,金属棒 PQは静止した。 述の向きと大きさを求めよ。ただし,金属様 PO と導線の間には,摩擦がないものとする。 2.0T 30) 電源装置 西線電流とコイル 真空中で,十分に長い直線状の 電線に,上向きに電流1が流れており、導線と同一 平面内の,一辺の長さaの正方形コイル ABCD に ;時計まわりの向きに電流iが流れている。コイ ルの辺 AD は導線と平行で,導線からxだけはなれ ている。真空の透磁率を として,正方形コイル が受ける力の合力の向きと大きさを求めよ。 E=vB (75) ここで,金属板の厚さをh[m), 幅をdlm), 金属中の単位体積あたりの電子の数を n(個/m)とすると,式(31)から,1=env·hd となり,電子の速さ [m/s)は、 enhd と表される。したがって,ホール電圧 VIV]は, 式(8)を用いて,次のよう に求められる。 リー a- C 式(8) 『=Ed 式(31) 1=enuS Op.253 V=Ed=vBdー IB …(76) Op.224 ビントコイル ABCD が、自身におよばす力の合力は0である。 enh 「標準 半導体には,ホール効果が顕著におこる ものがあり,磁束密度を測定するための磁 気センサーなどに利用されている。 注意 キャリアが正常両の場合 帯電の仕方が負電荷の場合と逆に なり、面Pは正,面は負に帯電 3ローレンツカ●図かように,*軸に平行な磁東密度Bの一 様な磁場の中で、質量m, 電荷 q(>0)の粒子が、x軸との なす角が6となろように, 原点0から xz 面内に速さゅで 発射された。粒子を軸の正の向きから見ると、等速円運 する。 動をしている。次の各問に答えよ。 (1)円運動の半径と展期をそれぞれ求めよ。 (2) 発射されてから粒子が最初にx軸を通過するまでに、 粒子がx軸方向に進んだ距離を求めよ。 B ホール電田 金属板 V 面Q 電場から受け る力eE 面P folh 電場E ヒント粒子の運動を,磁場に垂直な面内と、磁場の方向に分けて考える。 面Q 面P 面Q 面P |基本 BO BO 4ホール効果●図のような直方体の形をした半導体に、 磁場 上向きに一様な磁場をかけて、 右向きに電流を流し ロー 電流 22 ま .40A, 12V 問23 5V, 1.0×10 ES 2d 節末問題 Rry (2) R+r。 R+r。 経習1(p.247)(1 (3) 図a 2(1) 2.0mA(2) 7.0V (3) 3.0mA B(1) 3.0mA,6.0V, 1.2×10-C (2) 1.0mA, 4.0V, 8.0×10*C (1) V+100/=5.0(2) 略(3) 20mA 第3節●電流と磁場 (p.278~299) 間44 2.5×10°N/Wb 問45 1.6A/m, 紙面に垂直に裏から表の向き 即6 時計まわりに1.6A S 立置 2d (G+2)eS 5ES 12d 虚像,正立 3d 翌24 0.10J 問25 1.2×10-J 防末問題 I AからBに向かって(2+/2)dの点 2 日(1) 7.2×10'N/C, Oからdの向き(2) 0V 2AQ 問47 15A/m 問48 東向きに6.3×10-N 問49 PからQの向き、0.38T 問50 右向き,4.0×10-4N 問51 (1)鉛直上向き、1.2×10-T (2) BからAの向き、3.6×10“N 問52 1.6×10-17N 5a 日 (1)点0… 点C…20 は下方から見 2k0g (2) 25ma なる部分は下 5 C-5.0×10- C, Cy…2.0×10-C C…3.0×10-C B A…6.0×10-4C, C…-2.0×10C 2元mcos 0 qB 電子の場合N, 正電荷の場合…M 第4節●電磁誘導と交流 (p.300~339) 間54 4.0×10-3Wb 問55 0.36A. PからQの向き 問56 00.10V, a→d→c→b→aの向き の0.10V, a→b→c→d→aの向き 問57 (1) 5.0×10-V (2)Q 練習1(p.306) 10"個 問53 紙面に避直に裏から表の向き, 日 (1)倍(2)-G PAd 2.S 第2節●電流(p.252~277) 問26 0.25A 問27 1.3×10*m/s 節末問題 QからPの向き、2.9A 日(1 Q 2S ia 2 左向き、 2エx(x+a) 45 78 ,周期2xm qB PN/C B(1) 半径 sin6 解答一覧 427 (2) P(3) Q(4) Q (5) Q(6) Q 間58 両者は等しい 問59 時計まわり 問60 30V 間61 0.25J 問62 0.60V, P 問63 0.20V 問64 141 V, 実効値…5.0A, 最大値…7.1A 問65 3.1×10°0, 3.2×10-A 76 4/m 8u Alm 問6 -sm 50t-)または一2co -cos50元 OW 問67 1.0×10°Q, 1.2A

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(3)はなぜこのような計算になるのですか?

O000 基本 例題31 最短経路の数 右の図のように,道路が碁盤の目のようになった街がある。 地点Aから地点Bまでの長さが最短の道を行くとき, 次 の場合は何通りの道順があるか。 (1) 全部の道順 (3) 地点Pは通らない。(4)地点Pも地点Qも通らない。 342 【類東北大) (2) 地点Cを通る。 ケ生こる C A。 基本 28 (3 によって得られる。右へ1区画進むことを→, 上へ1区画進むこ とを1で表すとき,例えば, 右の図のような2つの最短経路は 黒の経路なら ↑↑↑→→↑↑→→→→ 赤の経路なら →→→→→→→→→↑ で表される。よって, AからBへの最短経路は, →5個, ↑6個 の同じものを含む順列で与えられる。 (2) A→C, C→Bと分けて考える。積の法則 を利用。 (3) (Pを通らない)= (全道順)- (P を通る)で計算。 (4)すべての道順の集合をび, Pを通る道順の集合をP, Qを通る道順の集合をQとする 指針> AからBへの最短経路は,右の図で 右進 または 上進 すること P C A n(PnQ)=n(PUQ)=n(U)-n(PUQ) (PもQも通らない)3 (全道順)- (PまたはQを通る) n(PUQ)=n(P)+n(Q)-n(PnQ) と,求めるのは イド·モルガンの法則 つまり 個数定理 ここで 8つまり (PまたはQを通る)=(P を通る)+(Qを通る)- (P とQを通る)… のは( e 解答 右へ1区画進むことを→, 上へ1区画進むことを1で表す。 (1) 最短の道順は→5個, 16個の順列で表されるから さへ並 は左健 (組合せで考えてもよい 次ページの国調編 11·10-9-8-7 =462(通り) ISIS 三 5!6! 5.4-3-2-1 (2) AからCまでの道順, Cから Bまでの道順はそれぞれ 『AからCまでで →1個, ↑2個 CからBまでで 4個, 14個 3! 8! -=3(通り), -=70 (通り) 当合味! 1!2! 4!4! よって,求める道順は 3×70=210(通り) (3) Pを通る道順は 5! 2!3! よって,求める道順は 5! S =10×10=100(通り) 2!3! (Pを通らない) 「弁体)-(Pを選る 462-100=362 (通り) (4) Qを通る道順は 7! 3!

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Mathematics Senior High

下線部はなぜですか?

面体 PAEF の底面と HINT(2) APEF 156 数学I A Sino 166 辺AB上の点Eと辺AC上の点Fが, AE=AF=1 を満たす。 (1) 四面体 PAEF の体積を求めよ。 AK- (1) 点Pから正三角形 ABC に垂線 PH を下ろす。 PA=PB=PC であるから APAH=APBH=APCH B らえ、(1)で求めた体。 その高さな。 利用して、 C <E F 「A タワーの先解を PKス める。 AH=BH=CH よって,点Hは△ABCの外接円の中心である。 AABC において, 正弦定理により ゆえに 3 =/3 そ正弦定理により AB AH= 2sin60° V3 2. 2 168 の判容 体 差の原点をん 点AとMを送 切りロの因形に の時さは AM=/A よって、国の LBC AB -=2R sin60° 習面の半座 Rは外接円の半径で, したがって PH=/PA?-AH=/2°-(/3)? =1 R=AHである。 V3 ·12.sin60°×1= 12 1 1 よって,求める体積は E= る =0: ト= 3 は8 そAPAB は, PA=PB 3 2 (2) APAE=PAF であるから また,AAEF は正三角形であるから PE=PF EF=1 辺 ABの中点をMとすると PMIAB, AM= 2-日AS の二等辺三角形。 PM=VPA?-AM" = (3)=7 ゆえに 22- 三 2 また,EM=AM-AE= 3 -1= 2 8%3D34 2 ;であるから 2 また球00 1 PE=VPM°+EM" : V7 A 3 E/M 2 B 三 ミV2 2 辺EF の中点をNとすると PNIEF, EN=。 ゆえに 1 そAPEF は,PE=PF したがって 2-M PN=/PE-EN =(/2)°-() = の二等辺三角形。E IMIAA よって、味 よって 2 APEF= EF·PN=- V7_17 (四面体 APEF の体積) 2 4 APEF·hであるから,(1)の結果 169 0 V3 117 12 より h P- <Omie 3 12 よって /21 h= F(1N 商点を の中 味と 7 2 練習 あるタワーが立っている地点K 167 あっか TAA レ同い

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