問一(2)のローレンツ力の向きがわかりません

16 2019年度 物理 |2| 辺の長さがr(bc の辺)と1(cd の辺)の,導線を曲げて作られた長方形のコイル。 る。図のようにx,y, z座標をとり, y軸方向正の向きに, 磁束密度の大きさ B0- かける。外力を加えて, コイルabcdを図中の破線で示される矢印の向きに、x輪の利。 の角速度ので回転させる。ここで,x 軸は辺 bc の中点を通り,辺bcに垂直であるとれ、 =0においてコイルの面は磁場に垂直で, cd の辺が abの辺よりも上方にある。 電極PとQは、それぞれ, コイルのd側とa側につながっている。導線の電気味、 を流れる電流が作る磁場は無視してよい。 電気素量をe(e>0)とする。以下の問い 2019年度 静岡大-後期 問3 次にスイッチSを3側につなぎ, コイルに電気容量Cのコンデンサーを直列 場合を考える。コンデンサーにはt=0において電荷がないとする。 11 (1) コイルを流れる電流を時刻tの関数として、解答用紙にグラフを描け。電流 下図中の矢印を正の向きとする。また,縦軸(電流)については最大値を明記す [解答欄) 電流 最大値 (配点 35%) 対 問1 初めに、コイルabed に接続されたスイッチSを1の位置にし、コイルには電 0 2元 4元 イ いようにした。問1では, コイルの辺 cd がy> 0 の領域にあるときを考える (1) 時刻:において, コイルの辺 cd の速さを求めよ。また,速度ベクトルと恐。 の のなす角度はいくらか。 1 (2 コイルの辺 cdの導線の中に存在する電子を考える。この電子が時刻において (2) 時刻において,コンデンサーで消費される電力を求めよ。 い ローレンツカの大きさを求めよ。また,この力の向きは次の選択肢のうちどれね。 かの記号で答えよ。 (3) この消費電力の時間平均を求めよ。 選択肢:ア):x軸正の向き,(イ):x軸負の向き,(ウ):y 軸正の向き, C 日:y軸負の向き, (オ): z 軸正の向き,(カ): z 軸負の向き) y B 3 コイルの中には電荷の分布が生じ, (2)のローレンツカとつりあう電場かハッ の電場によって生じるコイル全体での誘導起電力の大きさVを 回転方向 b V=V,|sin(wt + φ)| P と表すとき、V。とφを求めよ。 問3 (1) における電流の向き a また、電位が最も高い点は次の選択肢のうちどの点か。(ア)から(エ)の記号で蓄える X R 機 選択肢:):a, (イ): b, (ウ) : c, (エ): d} 0 -1 C O スイッチ S 1 以下の問では、コイルの辺 cd の位置はy>0 の領域には限らないとする。また。h 答えても良い(ただし、φは用いないこと)。 るい 問2 次にスイッチSを2側につなぎ、コイルに抵抗値Rの抵抗を直刃 る。 (1) 時刻tにおいて, 抵抗で消費される電力を求めよ。 (2 この消費電力の時間平均を求めよ。

②の式がどうやって出てきたのか教えてください。 数学のようにy=ax+bに代入、連立して出すみたいな感じでしょうか？

126 第13章気体分子の運動·気4 (1.0×10)x(3.0×10~)_(1.0×10)x(1.0x10) 3.0×10° よって T=9.0×10°K 1 カーV図において高温の 状態と低温の状態の等温血値 は下図のようになる。 Te (2) この状態変化のグラフに, 各状態で 圧力p(×10°(Pa)) の等温曲線を重ねると右図のように なる。。 4 最も高温の状態はB→Cの過 程の途中で,等温曲線Hとグラフが 3.01 接するときとなる。 ボイル·シャル か B 最も高温となる 曲線H ルの法則「2=一定」より 9.0×10°K C の意 T 1.0+ A pV_(1.0×10)×(1.0×10~) 3.0×10°K 高温 T 3.0×10° 1.0 体積V(×10-3[m]) VE 0 3.0 低温 よって T=3.0かV 一方, 線分 BCを表す式は カ=-1.0×10°×V+4.0×10° (1.0×10-3<V<3.0×10-) … 0, の式より T=3.0×(-1.0×10°×1/+4.0×10)V ー 果 )( 2 ( Tn= 大式 =3.0×10°×(-V?+4.0×10-3V) =3.0×10°×{-(V-2.0×10-3)?+4.0×10-9回 a ×|2 平方完成する。 よって,Tが最大となるのは V= Vn=2.0×10-°m° のときで TH=3.0×10°×4.0×10-6=1.2×10°K (3) 定積変化なので仕事をしない。よって 0J. 回型

94の(7)ですが、うなりだけでなく、経路差による波の干渉は考えなくて良いのですか？

スのとが預で 光線の 75 時間 3 Sから出た光の振動数を了, Hから遠ざかる M, に届く光の振動数をと 変位 おくと,「ロ=A」とドップラー効果の式より (図b) ア-- (6 M から反射される光の振動数を f"とおくと、 図cと(5)の結果より 2月.dcosr= COSアーT-sin'r=,/1-/sini)=n-sin'i これを(6の結果に代入すると 2md-sin (8) 入射角i=0° のときに干渉光が明るくなるので,(7)の結果より 2dm-sin'o"=2md (m+ "'Si<90° の範囲で, iを大きくすると光路差2d\n-sin'i は小さくな るので、i=i のときに干渉光が明るくなる条件は 24/m-sini-(m-- 速度 (7)「sin'0+cos'0=1」の関係と(⑥式よょり C-u .c-u_c-u, c+ 入 No ni /m+ よって 2d/n"-sin'i-(m+)a /"=D£ c+u Mが普調者 7 M から届く" の光と, Maから届く子の光が干渉して、黄の場合のうなり 質量 図b カ ……の n当する現象が起きたと考えられるので, うなりの 重力ー 垂直林 20 C+p Tア-| C+u a 2 c 弾 よって,求める周間は M,が“光高 82 05 (スリットによる光の回折) 動摩 ただし、の式より i=0, m=0 では光路差は今となり, iを大きく」ナ。 スリット周隔の最大公約数を考えてみる。 静止 1(4)2離れた波源からの光の弱めあいと、2離れた波添からの光の弱めあいを考える。 1図aより,2つのスリットからPに達する光の光路差は wsin0 である。 慣性 光ま ときに次の極大点をとりえないので,mèl となる。 (2 度 折理 の,6式より 2dVn?-sin'i 2nd m-7 て変 6で初めて弱めあう条件より wsin0,=ー のでは1次の強めあいであるから フモー m+ O1 g2) て よって sin0,= 20 2m-1 Vn"-sin'i (ただし、m=1, 2, 3, …) よって 2m+1 sin0 (整理すると(2m+1)'sin'i,=8mn,") よって sin= た wsinの=0+1×A 03) 薄 12) 2つのスリット間隔は, 30d, 45d, 60d,-75d, 90d, 120d, 135d, 180dの 組合せが考えられる。これらの最大公約数は15d となるから。 15d-sin6,=0+1×iの関係が成りたつとき,それぞれのスリットからの半 図。 中奈A 30dsin8,=2入 45dsin6=32 などとなり、すべてのスリッ トからの先が強めあう。 中※B(参考) N==1 (国9) 暗。 94(マイケルソン千渉計) い A4) (3 (4 え よって sin,= 「15d (3)絶対屈折率nの媒質中では, 波長は一倍になり,光にとっての距離である光学距離はn倍になる。 (6) M.はドップラー効果によって光源が発した振動数とは異なる振動数/'の光を受け取り, その/の光を反射する Mは動いているので, さらにドップラー効果が生じて, D にはS'とは異なる振動数" の光が届くことになる がすべて強めあう#A←。 n 一度 薄膜 次に して入! 射するう ラス板の 3 N=2 (図 10)の場合, 一離れた波源(例えば、 (5 2 の場合 = と考えて、弱 QとQ, Qa とQ)からの光が弱めあう条件は 入※B- 「D (1) ある点と1波長分離れた点の位相差は 2xであるので, 距離 /離れた地点で めあう条件は sing=-- 22 の位相差は 2元ー よって sin0,=ー sin0 DD'D'D一 44 4 (2) 2つの光線の経路差は 2L,-2L2 であるので, これが①式の!にあたる。 離れた波源(例えば, Qi と Qa, Qaと Q)か トD。 5) 中華C 弱めあう条件は x 2(Li-L)_4x(L-L) え の千渉を であると X5) 薄膜の よって 2x×- らの光が弱めあう条件は 図b dsin0=なので、 dが大 きいほうがsin@が小さく。 ゆえに0も小さな値となる。 ※A 別解 ガラス中におい (3) 厚さdのガラスを透過するときの光学距離は nd なので, ガラス内の往復 で生じる光路差は2nd-2dとなる。これが①式の!にあたる。 22※C= D て,波長は4になるので sin 0= よって sin0;=- よって 2x×2nd-2d_4xd(n-1) ※A← (図a),位相差の変化量は 4 N=1 のとき, 離れた波源の組合せで初めの弱めあいとなり, N=2 の D 中※D 2d 2ォー -21 ときも N=1 の場合のように, (4) M. と Ma が静止していたとき2つの光線はDで同位相であったことから, m(m=1, 2, 3, …) を用いて, ②式より 4z(L-L)。 Q.Q Q.9 離れた波源の組合せで初めの弱めあいと なった。一般に,スリットを2N(Nは大)等分した場合,N=1 の場合のよ n 4元d(n-1) =2xXm うに、号離れた波源原の組合せで初めの弱めあいとなるから#D* D 図のように、号離れた点. A6 一方、M,をだけHに近づけたとき, 2つの光線が初めて逆位相になった とすると, M,とHの間の距離は Lー41になっているので 4z(L-I-L)_4x(L:-La)_4x4 Qで光が弱めあうとすれば、 少し隣にずれたQ、で も同様に光が弱めあう。つま え よって sin,= D また、N=2 の場合のように, =2x×m-π 離れた波源の組合せで, 次の弱めあいとな| スリット内の号度れた点 るから sina- からの素元波どうしがすべて 弱めあう。 波長 入 以上2式より , 4元A ニ=x よって 4l=4 2入 よって sins== 図』 D 102 物理重要問題集 物理重要問題集 103 (5)新

この問題がわからないです。 よろしければ解答教えてください

受験番号| 第 番 物理 301 その2 第2問 図のよょうに、点0を原点とする直交座標系(x, , 2) があり、無 限に長い2本の平行導線PおよびQが、点Oからそれぞれ距離』だけ離 れたy軸上の点を通り、xy平面に垂直に固定されている。導線には大きさ 「の電流が、それぞれ』軸の負の向きに流れている。点Xはx軸上の位置x にある。x>0とし、空間は真空であり,真空の透磁率をとする。導線 は変形しないものとし、太さは無視できるものとして、以下の問いに答えよ。 間1 導線Pを流れる電流が、導線Qの位置につくる組東密度の大きさを求 めよ。 (式と説明) 答 間2 導線Pを流れる電流のつくる磁場により、導線Qの長さ1の部分にはたらく力の大きさドを求めよ。また。導線間には 引力と岸力のいずれがはたらくか、解答欄の正しい方を丸で囲め。 (式と説明) 答 引力 岸力 間3 = 10cmのとき、導線Qの長さ 4,0mm の部分にはたらく力の大きさは0.40 Nであった。このときの電流の大きき! は何Aか。曲=4元 × 10-"N/A'として計算せよ。 (式と説明) 答 A 間4 点Xにおける融東密度瓦は、導線P, Qを流れる電液のつくる磁東密度 瓦の合成により得られる。点Xにおけ る風氏尻の向きをそれぞれ点Xを始点とする矢印で、系尻氏の記号とともに解答欄のxy平面図中に記入せよ。 図中のは点Xである。また。氏の大きさ B、を求めよ。 【式と説明) QO 0 答 PO Bx 問5 次の文章を読んで、アイは()内から適切なものを選びその番号を、(a)bは適切な数値を解答欄に記入せよ。 点Xをx= 2a の位置に固定した。そののち、導線P. Qを流れる電流の向きと大きさを調節したところ、点Xにおける 磁東密度の大きさは変わらず、向きがx軸の負の向きになった。このとき、導線Pを流れる電流は2軸の:D正,の負) 倍、導線Qを流れる電流は』軸の):D正, の負)の向きで、その大きさは の向きで、その大きさは調節前の (b) |倍である。 a) 調節前の a (式と説明) 答 イ) b) 小計 点

(2)の答え6本なんですけど計算で求めれますか？ 数えて求めたんですけど、計算でもできるなら知りたいです😭😭😭😭😭

調4] 水面上で6.0cm 離れた2点A, Bから, 波長2.0cmの同位相の波が出ている。 (1) 図の点P, Qは強めあう点か, 弱めあ う点か。 B (2) Aと Bの間に, 弱めあう点を連ねた 双曲線は何本あるか。 に、、

右ねじを使って磁場の方向を決めているのですが、答えの図のような方向になりません… 写真３枚目のようにならないのは何故か教えて下さい。

標準間題 121.〈直線電流と円電流のつくる磁場) 図1に示すように, 十分長い導線を AB が直線, BCD が半径r[m] の円, DE が直線になるように曲げた。た だし、導線は紙面内(yz 面)にあるものとする。この導線 に電流I[A]を矢印の向きへ流した。ただし, BD 間の すき間ば無視する。 (1) BCD を流れる円電流がつくる磁場の強さは,円の中 心点Pでいくらになるか。 ア (A/m] (2) AB および DE を流れる直線電流がつくる磁場の強 さは点Pでいくらになるか。 イ [A/m] (3) (1), (2)の結果から,点Pにおける磁場の強さを求めよ。ウ [A/m] (4)点Pにおける磁場の向きはどうなるか。 ェ] (5) 図1の円の部分をねじり,図2のように円の部分が, 直線の部分と垂直な面(xy 面)内に くるようにする。このとき点Pにおける磁場の強さはいくらか。 オ] [A/m] D B P y B X 図1 図2 【東北学院大) 必開 122. 〈直線電流がつくる磁場) N ー

(4)のmはなんで4になるんですか?

末b 小量であが 厳者 m01X0.0- 222. ニュートンリング 図のように, 平面ガラスの上に, 光」 曲率半径Rの平凸レンズを凸面を下にして置く。上から 波長入の単色光をあてると,レンズ下面とガラス上面で反 射する光が干渉して, 明暗の環が観察された。d (1) レンズの中心Cから距離とはなれた点Bにおいて,副 空気層の厚さがdであったとする。dを, R, rを用い *oY 8 R ID TA Jd C-rー B て表せ。ただし,R>dとする。 干渉 さ (2) m=0, 1,2,…として,反射光が強めあう条件式と,弱めあう条件式を示せ。 (3) 点0から見ると,レンズの中心Cは明るいか, 暗いか。 (4) R=100m, 入=5.0×10-7m としたとき, 中心から数えて5番目の明環の半径は何 cm か。事を組折カの水中に入れると10 代会 ヒント(1) AOADにおけるR'=(R-d)°+r?の関係に, R>dによる近似を適用する。 () (4) 中心から数えて5番目の明環は,強めあう条件式において、m=4のものである。 4kが友り期 ーュコニ

21、22、23、24について。 I1＝0である理由が腑に落ちません。なぜLED1、2にかかる電圧がわかっていないのに、解答のような考えができるのでしょうか。 あと、このキルヒホッフの法則から得られた式は、どの経路で得られたものですか。

二天 および2 種類の抵抗 7 旭。 を 意した。図 3 のように回路 LED1, LED2 と直流電圧源 る 隊導ーー ら 。末 を作り万ー5.0Vまで上げた, このときニ= 10 mA となった Ii 9 9 5 抗は操 =4| 0 = 5] 9 であぁる。 一度g=0.0Vとして, 導線で接続し, ぢ= 5.0 V まで上げた。接続前の点A と点B の電位 の mA, =[7| mA となり rEDI は中, そしてrEp2 は 昌9|。 次に先ほどと同じ特性のLED1, LED2, 抵抗丸, 8。, 直流電圧源 で, 図4 のように回 路を作った。 =5.0 V まで増やすと, LEBD1 に流れる電流は7, = [20| mA でぁる. 図3の ときと同様に, 一度ア=0.0 V として, この回路の点 A と点B を導線で接続し, 玉=50V RE人9がるがPP の順方向 『圧が等しくなることを考えると, = [al mA 7。 = mA となり, LBDI は [23] そしてrpy は So

問4のやり方教えてください！

に回転する 2 個の定消事が天井に取り付けられでいる。そこに伸びない糸をかけ, 関の 動潮束と、折合計 のおもり A、Cと食落廊のおもりBをつり下げた。はしめ, 糸がた いょうにして, おもり AB Cを共送の高きに静止きせておく。 時刻: 0におもりA, 時に放した。浴が引く力の大まきをアア, 重力加速度の大ききをヵ とし, 写消症と動消 の質曲は無視できるものとする。 また. 基準の高きにあるときのおもりの変位を0と 直上向きを斑とする。 の人動方租式はどのようになるか。ただし, Bの加速度を ge。とする。 | (1) 昌における Bの次位zw をgmと(を使って表せ。[ (2) | 衣誰BC はネでつながれでいるため, おもり AB, での変位 z。 xx の間に 主職り 立つ、その関係式はどのようになるか。 (3) |

お願いします！！！ 一個とかでも大丈夫です！ どなたか！！

を入れなさい< 1 ie 昌 ]」のつりあいの条件は。 作用するカカ6 ことである。 いま質基 7 kgの【 有線が一致しない ーっのカカがはたらし ヽた場合を考える人月 ベクトルの和は 0 であるが, 力の作用点のまねわりの【還2訓| <ある。 このような一組の力を(央上 | 速 きさを調べで (2) ある末きを正とした1 つの邊方向の物体の運動がある。 90 に 只 ヽた。こ たらいている力の合計 a 間は 0 m/ぷであり, 静止していた。 このときは ら ないて6 秒へ0二語較 後の となる。 ー 2 m/ぷであった。 したがって, 4 秒後の速さは【 7 m/s < wi電間 その後 0 m/ぷ"の加速度が【 8 】秒間続き物体は藤止した この運動は, この軸 1向き方向9 り, その移動距離は【 10 】m である。 、 も 3 げた たりした。 この系 二詳のbp牛の押委でき5ホをっけ。 ネの他作を持って上げたり下げ と おもりの運動方程式は【 11 ]の式で表される請如 とし, 上向きを正とする加速度を g [m/"Jとする 加速鹿を 9 とする。 いま, mn 0.5kg,9 王 98m/5とし 手が04 kgw(kg 5 の の加速席の大きさは【 12 】であり, その向きは【 13 ]である。 また おもりの加速度が下向き(< 5 手が引く力の大きさは【 14 】であり, おもbりが上向きに一定の速さで動いているどき 手が糸を引VNでM さは【 15 】である。 (3 重旋加速度を 9 [m/sJとし, 空気抵抗は無視できるものとする。 反発(はねかえり) 係数 e の水SEな) /(Jのところにある質量 ヵ (kg)の小球は, 床を基準にしたときに【 16 】] の位置エネ2 小球を時刻 # 三 0 s で静かに落下させた。 落下中に小球に加わっている力の大きさは【 17 】I に衝突する直前の小球の速きは【 18 】m/<)であり, 和括直後の小球の運動エネルギーは【還9 この後, 最初に小球の速さが 0 m/s になったときの, 小球の床からの高きは【 20 】LmJである3 発電所でつくられた電気は【 21 】器で 150 kVから600 kV に昇圧されて, 送電線で送られる 放加訂府 上00 」に適切な語, 数値 または式: 0 になる は反対だが大きさはともに 7 〔N]で, 作有 離を 。 (m〕とすると, この物体に作用する力の 訪とも【 3 】〔Nm〕であり, 重心のまわりの【 2 (5 る前に利用しやすい電圧に段階的に降圧される。 送電線は長距離になるので, 家庭で合わ4る 【 22 】な電気抵抗をもっでいる。 同じ大きさの電力を送電する場合, 150 kV を用いた場合は 600 合に比べ 送電線による電坊損失は【 23 】倍となる。このように電圧をより【 24 】して送電iる理 少なくできる。 したがって, 発電所では交流電圧を発電している。 また, 家庭で使用できる電圧100 ある。 100 V で 1500 W の電熱器を 200 V でそのまま使えるとすると, この場合【 25 】W の電訪を滴 《解答欄》 169| 【2】 【3】 【4】 【5】 帳価 カッ?モッント 【6】 4| 【8】 【9】 0 169| 【2】 【13】 Wi| 【6】 【17】 【18】 | 【21 【22】 【23】 | SMUPHYS2021-01 (7〕 〔8] 〔9} 1