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Physics Senior High

問1(2)右側の金属棒は閉回路ではなく、単位時間あたりに通過する磁束の変化は無いのに、なぜ誘導起電力が生じるのですか?(図参照) 解答はBa²ω/2です。(1)で磁束を求めたんだからそりゃそれ使うだろって思うんですけど、でも理論で納得がいかないです。 問3(1)模範解答に... Read More

Ⅱ 図のように,下向きの磁束密度の大きさがB の一様磁場を考える。この磁場中 に、半径αの円形レール二つを十分離して, 磁場に対し垂直に固定する。 それ ぞれの円形レールの上に, 図のように金属棒をのせる。 金属棒は円形レールと A, A' で接しており,円形レールの中心 0, 0′ の回りを, 自由に回転できるもの とする。 ここで, 円形レールと金属棒の摩擦は無視する。 電線を使い, 図のような 電気回路を作る。 Sはスイッチ, rとRは抵抗値がとRの電気抵抗を意味する。 また,電気抵抗R の両端をC, Dと呼ぶことにする。 右側の金属棒に外力を加え続け, 図で示される方向に一定の角速度で、常に 回し続けるものとする。 円形レール, 金属棒, 電線の電気抵抗は無視するものとし て以下の問いに答えよ。 問1 はじめに,スイッチSを開いておく。 (1)時間 At に右側の金属棒は角度 At だけ回転する。 この金属棒が時間 At に切る磁束を求めよ。 (2) OA間に発生する誘導起電力の大きさを求めよ。 (3)抵抗Rに流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は 「C→D」, 「D→C」のいずれであるか答えよ。 問2 次に,左側の金属棒を動かないように固定し, スイッチSを閉じる。 (1) O'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は 「O'→A'」, 「A' →O′ 」 のいずれであるか答えよ。 (2) O'A'間に発生する金属棒を回そうとする力の方向は, 右側の金属棒の回 転と 「同方向」, 「逆方向」 のいずれであるか答えよ。 問3 次に,左側の金属棒を自由にしたところ,一定の角速度ω' で回転するよう になった。 (1) O'A′間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) O'A'間に発生する誘導起電力の大きさを, w', a, B を用いて表せ。 ま たこの起電力によって作られた電位は, 0′, A' のどちらが高いか答え よ。 (3) ω' wr, Rを用いて表せ。 3 ◇M4(217-31)

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Mathematics Senior High

(1)の証明が解答と少し違ったのですが、この証明の仕方でもあっていますか?

508 基本 例題 106 三垂線の定理 平面αとその上にない点Aがあり,また,α とl上にない点があるとする。 l上の1点をBとするとき, ABLE, OB1l, OALOB 51 OALa が成り立つことを証明せよ。 指針 2000000 中の 基本事 1 多 平 CTA a BU 0 基本105 2 この例題106 と下の練習106 は, 三垂線の定理と呼ばれる。 OA⊥αを証明するには, 直線 OA が 平面α 上の交わる2直線に垂直であることを えばよい。 しかし, 仮定の OA⊥OB 以外に, α上の直線でBを通り OAと垂直と 別解 OA が平面α上の交わる2直線に垂直であることを示すのに, 三平方の定理の るものがほしい。そこで,直線ℓに着目。まず,OALℓを示すことから考えよう。 逆を利用する方法もある。 AB⊥l, Oil であるから, 直 解答 l は平面 OAB に垂直である。 AB, OB は平面 OAB 12 3 よって OALl このことと, OA⊥OB から, 直 線 OA は平面α上の交わる2 直線l, OB と垂直である。 a B ゆえに OA+α 別解 直線 l 上に, Bと異なる 点Cをとる。 三平方の定理から AB2+BC2=AC2 BC2+OB2=OC2 OA2+OB2=AB2 ① ② ③ から 上の交わる 2直線。 直線lと直線OB は点 B で交わる。 L A A AABC AOBC a B (3) l AOAB OA2+OC2=AC2 ゆえに, 三平方の定理の逆により ②から 同 BC²=OC²-OB² ③に代入す ∠AOC=90° すなわち OA+α このことと, OA⊥OBより, 直線 OA は平面α上の交 わる2直線 OB, OC と垂直であるから OALOC あると OA²+OB²+OC²-OB =AC²

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