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Physics Senior High

3枚目の定常状態の式からd/dt((m+M)v^2/2)の項が抜けているのはどうしてですか?

第8講 電磁誘導 (1) 8-1 図のように, 鉛直下向きで磁東密度Bの一様な磁場のなかに, 十分長い2本の平を なレールXX, YYを水平に固定する。レールの間隔はで, その上に質量mの金属 棒をレールに直角にのせる。金属棒の中央には軽い糸をつけ, 軽いなめらかな滑車を 通して質量Mのおもりをつるし, 手でささえて静止させておく。2本のレールの一覧 XとYの間に,抵抗値Rの抵抗,スイッチS, 内部抵抗の無視できる起電力Eの電池 を接続して図のような回路を作る。金属棒はレールに直角の状態を保ってレールの上 を左右になめらかに動くことができるものとする。重力加速度をgとして以下の間に 答えよ。ただし, 抵抗R以外の電気抵抗はすべて無視できるものとする。 に スイッチSを図のa側に入れておもりを静かにはなすと, 金属棒は滑車の方向へ 動きはじめた。金属棒の速度がvになったときの金属棒に生じている誘導起電力の 大きさを求めよ。また, このとき金属棒を流れている誘導電流はP→QとQ→Pの どちらの向きかを理由を示して答えよ。 I 金属棒の速度は次第に大きくなるが,ある速さ,に達するとそれ以後棒はで等 速度運動を行う。速さのおよび回路を流れる電流の大きさI」を, R, l1, B, M, gの- うち必要なものを用いて表せ。 I 金属棒が設問Iの等速度運動をしているとき, スイッチSを6側にすは かえた。金属棒はしばらく滑車の方へ動いたのち電池側へ戻りはじめた。 間をおくと金属棒の運動は最終的に速さめの等速度運動となった。 (1) このとき回路に流れる電流I。を, E, B, 1, R, D2を用いて表せ。また, 棒へ加わる力のつり合いの関係から, 速さゅをR, 1, B, M, g, Eのみを用い て表せ。 (2) 回路を流れる電流1。と金属棒の速さょとの間には, RIG= EI,- Mgu の関係が成り立つことを示せ。 (3)(2)の式はエネルギー保存則と関係している。それぞれの項はどのような種 のエネルギーの変化量に対応しているかを説明せよ。

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団 岡 」と気体Y」 気体Y]の量 コムの量を求 トリウムは何gか。最も適当なものを、次のアから力までの中がら悪んし, ア 10g イ 25g ウ 40g エ 55g オ 70g カ 85g 思います。 4 電流と磁界について調べるため,[実験1]と[実験2〕を行った。 ビーカーの質量 (夫歌1 0図1のように,コの字型の銅織 ARCDを全体が水平になるように,2つの台に取り付けたY字型のす並の上 次のからに静かに置いた。 - 1Am002 1 Aate 際ADCDのABと CDは同じ長さで平行であり: ABとBCは垂直である。また, 銅線ABCD は太い銅線で できており, Y字型の針金との接点である点Eと占下を支点としてシーソーのように傾けることができる。なお, -ように,薬包紙 ア オ 午5点Eと点Fを結ぶ線はBCと平行である。 -まざまに変えて、 の次に, N極とS極の間を銅線BCが通るように。 U字型磁石を置いてから, 電源装置,電流計,電圧計,猫手a, 端子b,端子c, 2.5Ωの抵抗R」と.2つのY字型の針金を導線で接続した。 3絶縁体でできた軽い棒PQの中心に1.2gのおもりを糸でつるしたものを用意し, 電源装置の電源を入れ,電圧 が10Vになるように電流を流してから, おもりをつるした棒PQを, EPと FQの長さが同じになるように,銅 線ABCDの上に置いた。0 よ :午 のときの結果をま :太 Pの VBCD にも 銅線ABCDが水平になるように,棒PQをBCと平行に移動し, 電流計が示す電流の大きさ[A]と, EP間の長 夏PA.さx [cm]を記録した。 09 0 Eb ) 考 5 電源装置の電圧をさまざまに変えて,④と同じことを行った。 6 次に,1.2gのおもりを1.8gのおもりに変えて, ③から⑤までと同じことを行った。 ただし,棒PQと糸の質量及び銅線とY字型の針金の抵抗は無視できるものとする。 図1 x [cm) コの字型の銅線 30 Y字型の針金 |E N極 S極 P A so B. 軽い棒 Fl の台 D Aの:太 午 の の 、4 限 Q おもり 0.012N ズ る台 秋分の U字型磁石 2t 1 lo 0 中高度は 端子b 電源装置 端子c 抵抗R」 電流計 端子a ア同じ方角 エ 同じであり 同じ長さである 館圧計 紙が赤色(桃色) に (27) 2019年

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