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Physics Senior High

ローレンツ力の分野です。(3)の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

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Science Junior High

至急お願いします!(2)の問題がわかりません。教えてください。

単元1 化学変化とイオン 月 問/14問 3 次の実験を行った。 あとの問いに答えなさい。 (愛知) [実験] / 図 せたろ紙・ 電極イ ① 図1のように,塩化銅水溶液の入ったビーカーに, 発泡ポリスチレン の板にとりつけた炭素棒Aと炭素棒Bを入れ, 炭素棒Aが陽極 ( +極) に,炭素棒Bが陰極 (-極) になるようにして, 0.25Aの電流を流した。 (2) 10分ごとに電源を切って, 炭素棒をとり出し, 炭素棒の表面につい ていた金属の質量を測定した。 電源装置 電流計 ビーカー 発泡ポリス チレンの板 (3) ①と同じ塩化銅水溶液を用意し, 電流の値を0.50 A, 0.75Aに変え、炭素棒A- それぞれについて②と同じことを行った。 炭素棒B 塩化銅水溶液 こませた糸 (長崎) ご答えよ。 図2は,実験のうち, 0.25 Aと0.75 Aの電流を流した2つの実験 について,電流を流した時間と炭素棒の表面についていた金属の質量 との関係をグラフに表したものである。 0.25 A, 0.50 A, 0.75 Aの 電流をそれぞれ同じ時間流したときに, 炭素棒の表面についていた金 属の質量を合計すると1.5gであった。 このとき, それぞれの電流を 流した時間は何分か。 最も適当なものを, 次のア~コから選び, 記号 で答えよ。 棒 0.8 の表 0.6 に 0.4 い0.2 (1) 実験の① では,一方の炭素棒付近から気体が発生した。 炭素棒A,Bのどちらから気体が発生したか 記号で答えよ。 また, 発生した気体は何か, 化学式で書け。 図いた金属の質量 ごあ 移動 (g) ア 30分 イ 40分 ウ 50分 0 エ 60分 オ 70分 20 40 60 80 100 電流を流した時間 〔分〕 カ/80分 キ 90分 ク 100分 ケ 110分 コ 120分 (Y) 炭素棒 A 気体の化学式 (2) ご実験を 2 x (新潟) 1.5 4 1+2+3=0.25=50 た。 あとの問いに答えなさい。 (茨城) 2 炭素棒の表面について 図2 い炭 1.0

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