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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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〔2〕について教えてください🙏🏻

問1 500gのおもりを1m 洛トごせ のおもりに重力がした仕事は( 5 )J 表より発電時の電気エネルギーは(1.2 )J 5N × 1m=5J 1V × 0.15A=0.15W 0.15W × 8秒=1.2J 120_24% 1.2(J100= 5[J] のエネルギーの変換効率は( 24 )% -×100 V 原子核 +の電気 問2 図は原子核から放射線が出る様子である。 DA~Cは何か。 A( α(アルファ)線 ) B( 3(ベータ)線 ) C( Y(ガンマ)線 ) の放射線には(物体を通り抜ける )能力 があることからがんの診断や治療に使われる。 B-の電気 C電気を持たない 2 基礎問題で確認! 右の図のような回路をつくり、800g のおもりを 2m 落下させて発電機 をまわしたところ、発電したエネルギーは 6.8Jであった。 (1) おもりにはたらく重力がした仕事は何Jか。 (2) 発電機とおもりによって、エネルギーは (Aエネルギー→運動エネルギー→(B)エネルギー と変換された。A、Bにあてはまる語句を書け。 (3) (2)の( A )エネルギーから( B )エネルギーへの変換前後での 発電の効率は約何%か。四捨五入をして整数で答えよ。 (4)放射線に関する説明として間違っているものを1つ選べ。 ア 放射線を出す物質は人工的に作られたものと自然界に存在するものがある。 イ 放射線にはいろいろな種類があり、 α線は粒子の流れで、 B線とY線は電磁波の流れである。 ウ 放射線は、生物があびると異常を引き起こす可能性があるが、あびずに生活をすることはで 豆電球 滑車 電圧計 電流計 端子 ない。 (5)放射線は、がんの診断や治療、X 線撮影、製紙業や鉄鋼業における厚さや密度の測則定などに利用 れている。これは放射線のどのような性質を利用しているか。 (1) 16J (2)A 位置 (2)B 電気 43% 物体を通り抜ける性質 と [解説](3) []8°9 -×100= 680 =42.5% → 43% []96 16 95

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⑴を教えてください! 電磁誘導はわかるのですが、この図は見たことがないので仕組みが分かりません

(実験2] コイルAと電源装置と 20 2の抵抗器を用いて,図2のような回路をつくり,コイルAの右端近 4(電流と磁界との関係について調べるため,次の(実験1] から [実験3〕 までを行った。 磁針を置いた。電源装置の電圧を5.0V にすると, 回路に流れる電流は 100mAであった。 21 図2の回路でコイルAに電流を流し,磁針のかわりに, 図3のように, 検流計につないだ別のコ ィルBを置いた。次に,スイッチを切ったり入れたりしてコイルAに流れる電流を変化させると,コイル Bにつないだ検流計の針が振れた。 図1 コイルA 図2 コイルA 図3 磁針 電源装置 コイルA コイルB S 発光ダイオード 電 流 ロ 抵抗器 スイッチ 電流計 検流計 次の(1)から(4)までの問いに答えなさい。 1) 発光ダイオードは, 図1のように+で示した端子から-で示した端子へ向かって,矢印(→) で示した 向きに電流が流れたときだけ光る。[実験1] で,コイルAの左端で磁石をすばやく近づけたり遠ざけた りしたとき,発光ダイオードが光ると考えられるのはどれか。最も適当なものを,次のアからエまでの中 から選んで,そのかな符号を書きなさい。 ア コイルA イ コイルA ウ コイルA エ コイルA N 発光ダイオード 発光ダイオード 発光ダイオード 発光ダイオード 歩の Z2)【計算】[実験2〕 から, コイルAの電気抵抗は何Ωか,求めなさい。 Q ただし,20 2の抵抗器とコイルA以外の電気抵抗は考えないものとする。 3) [実験2] で, 図2の回路に電流が流れているときの磁針を真上から見た図として最も適当なものを, の

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問4解説お願いします。

マイクロホンとスビーカーは同じつくりだときいたのですが、 本当ですか。) ことで振動板が振動し, 音が生じるようになっているとわかる。 点) 本当です。図2は、あるマイクロホンのしくみを模式 的に表したものです。振動板をとりつけたコイルが音に よって振動します。 イルをつらぬく磁界が変化すると,その変化にともなっ てコイルに電圧が生じ,交流電流が流れます。 このよう に振動が電気信号に変換されるのがマイクロホンです。 図3は,あるスピーカーのしくみを模式的に表したも よう 振動で,固定された磁石によるコ の のです。 2 図3のスピーカーは, 図2のマイクロホンの 逆のしくみで音を出します。 このスピーカーのしくみを 考えてみましょう。 振動板をとりつけた コイル(可動) 振動板をとりつけた コイル(可動) W Z 交流電流 電流の向きA X 音 電流の向きB N S 磁石(固定) 磁石(固定) 振動板 (可動) 振動板 (可動) 図3 図2 問3 下線部のについて, コイルをつらぬく磁界が変化することによって生じる電流を何という か、その名称を書きなさい。(3点) るご開 さ 4 次は、下線部②について, 図 3のスピーカーがどのようなしくみになっていることで音が 生じるのかを説明したものです。 I 口にあてはまる,図3で示されたW~Zの向きの 組み合わせとして正しいものを,下のア~エの中から一つ選び,その記号を書きなさい。また, にあてはまることばを、交互,磁界という語を使って書きなさい。(5点) 電流がコイルに流れることでコイルが電磁石となる。Aの向きに電流が流れると振動板 をとりつけたコイルは をとりつけたコイルは 図3のスピーカーのしくみは の向きに動く。先生のマイクロホンの説明から考えると I I の向きに動く。同様にBの向きに電流が流れると振動板 II アI…W I…X ウI…Y I…Z イ I…X I…W エ I…Z I…Y -旧(尚力捨杏)(45)

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