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物理 高校生

答えの右上の図に、cの右と左で逆向きの磁束を受けているものがあるのですが、両方紙面の手前から奥の向きでないのは何故ですか?

7電磁誘導 101 A 126.〈金属円筒中を落下するネオジム磁石〉 次の文章中の口ア]~ウに適当な文字式を入れよ。 また, 肢から適当な語句を選べ。 図のように,水平な台の上に半径r」の金属円筒の管を置き, 質量が 標準間題 は内の選択 a Mで円柱型のネオジム磁石Aを, N極側の面 (円柱の底面)を下にし て管内で水平に保ち,静かにはなした。 管の中心軸をz軸にとり, 鉛 直下向きをえ軸の正の向きとする。以下ではAは面を水平に保ったま ま落下するものとする。その間,空気による抵抗はないものとし, A. は管の側面に当たることはないとする。 また, 重力加速度の大きさを AL 0 gとする。 'Aが落下しているとき, 管をz軸を中心軸にもつコイルの集まりと みなし,Aの下方にある1つのコイルC(図の斜線部分)を貫く Aによる磁束の時間変化を 考える。レンツの法則より, Cには図中の上から見て [a(時計回り, 反時計回り】に誘導電流 が流れる。その誘導電流の大きさをVとする。図のように, Aから出る磁束線が, 管のCの 部分(金属円筒の側面の一部)を貫ぐ位置での磁束密度の大きさをB, 向きを2軸の正の向 きとなす角0で表すと, コイルCの各部分がAによる磁場(磁界) から受ける力の合力の向 きは2軸のb正, 負】の向きである。また, その合力の大きさfは, Cの円周にそった一回 りの長さを流れる大きさIの電流が磁場から受ける力の大きさに等しく, 円周率を元として、 f=ア-2元r である。 同様に, 管のAより上方にある部分がAによる磁場から受ける力 の向きは,z軸の[c正,負】の向きである。一方Aは,管全体がAによる磁場から受ける力 の反作用として, 管全体から力を受ける。 その大きさをF(F20)とすると, Aのz軸方向 の運動方程式は,加速度をaとして Ma=[イ」 …0 Fは, Aが落下し始めた直後は0であるが, Aの落下の速さかによって変化する。 やがて ー18 千葉工大) で与えられる。 ひが一定になったところでFも一定になる。 このときのFの一定値F。は0より, F-ウ」である。 金属円筒の管

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[| の運明を調べるために。 以Fの【家1, [2槍T]を行った。 小球にはたら<摩折や空気抵抗無視でき るやのとし, レールの終面と水平面は滑らかにつっなっていると DE 3 ET 点Fから点Gは, それぞれ基準面からの高さが等しいものとする。 次の各問に符えなさい。 加 図 のように。 レール X 上の務準面か5の高き 』 (emo京P 20 から小球を静かに放したとごころ, 小球は和斜面を下り, 水平面上の 。 とlm 請放がの G を通過する運動をした このとき, 小球が点pからき本4 B G D B F G に到達するまでの時間を測定した。 1 f | に レールYで[実験 】と大きさ, 質量が同じ小球を. 陸の からの高さが等しい点 P から静かに放したとこ PO = ae ルから聞穫ることなく点 A から点 G を通過する之 ER OIDS \球が押 P から点 G に到達するまでの時間 2 T 】の結果を含め, 点 G に到達するまでの時 =なった。 ただし, レール X, Y 上の点 の水平距離が等しい点である。 A から点 G を移動している小球 図.3 は, この小委球にはたらく重力を矢印で表したものであ / の図中に矢印で描き入れなさい。 ただし, 作用 表1 点Gに到達するまでの時間 レールX上の小球|レールY上の小球| 1.8秒 1.5秒 から和斜面を下京 A から点 G を通過する小球 の ボ球のもつっ力学的エネルギーの大きさを比べると, どのようにな のを 1 つび。 その記号を答えなさい。 大きい。 ウ.変わらない。 エ. 状況によって異なる。 ルX 上を移動する小球よりも点 G に早く到達した理由を, 京Cか |と[運動エネレギー」という語句を用いて簡潔に書きなさい。 た。 図 4は, このときの点Cか 」 内 2 間隔で示したものである。 小球の NMM 5) = 平 0 10 20 0 [cm] 本座をホレている。 図 4に示した小球の

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9 nokia軸 2 | 図 1のような装置を用いてパネの伸びを調べる【実験 1]と, 【実験由】を行った。 決の各問に答えなさい。 【実験】 (験】パネの下英に拉宙るし, 衣正したときのパネの他びを油定した< 結果]おもりの個数パネを引く力, パネの仲びを表 1 にまとめた。 (考察]グラフから, パネの伸びはバネを引くカカの大きさに これを( ② )の法則という。 【実験中】 ⑰ 表 の結果を, 綻輌にパネの伸び, 横幅に力の大きさをとり, 測定結果をく解答杜) [実験水平に置いたときに針が 0 を示すように, バネ衝を調整しだ 図2 のような装置を用いてで旋の合成 ( ⑦ )することが分かった。 後, 金属の輪に ミ 3 未の未を取り付け, パネの瑞を固定する。 2 本のバネ称でカAとカB を加 ノ を属の輸の中選が点 O にくるようにバネを引き伸ばし静止させ(図 の, 2 カ A, カカ B の大きさを測定する。 のグラフにまとめなさい。 ⑫ 【実験 T 】の[考察]の①, ②に適当な語句を入れなさい。 3) バネにおもりを6 個吊るした場合のバネの伸びは何 cn になるかを答えなさい。 [千果]カ A カカ B をベクトルで表したら図 3 のようになった。 [考察]金属の輪が静革していることから, バネが金属の輪を引く力と, カAと力Bの 合力はつり合っでいることが分かる。 2 つのカがつり合う場 いに( ⑥⑧ )向きで, 同じ直線上にあり, 大きさは( ④ )。 したがっで, 【実 験TJでパネが金属の輪を引くカカは( ⑥ )N であることが分かる。 ④⑭ カAと力B の合力を(解答欄》の図中に矢印で描き入れなさい。 ⑤) 【実験 m】の〔郁察〕の③④, ①⑥にあてはまる語句を, ⑥にあては まる数値を符えなさい。 ただし, 図 3 の 1 マスは 1 N とする。 合。 2 つのカカは 表1 バネを引く力の大きき おもりの個数し個]| 0 | 1 12 バネをglく<カ(NJ 1 0 oz|O バネの伸び(cm] | 0 12.0138l 《解答欄》 ① ⑫⑨ ⑬④ 10.0ト竹生生生 バ ② 氷 京O 人 び5.0 【cm] ⑧⑱ て5 04 06 08 10 ⑮⑨ @ 力の大きさ【N] SMUPHYS2021 -05

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