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物理 高校生

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

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物理 高校生

かっこ1なんですが、直角に横切るのにどうして打ち消し合うんですか?教えて頂きたいです🙇‍♀️

例題3速度の合成 流れの速さが2.0m/sのまっすぐな川がある。 この川を, 静水上を4.0m/sの速さで進む船 で川を直角に横切りながら, 対岸まで進む。 このとき, 川の流れの方向を x 方向, 対岸へ向かう 方向をy方向とする。 (1) 静水上における, 船の速度のx成分を求めよ。 #mol 3 MINO (2) 静水上における, 船の速度の成分を求めよ。 (3) へさきを向けるべき図の角0の値を求めよ。 Q++ R (2) 船が川の流れに対して直角に進 むので、右図のように,船(静水60° 上)の速度と川の流れの速度の 合成速度が,川の流れと垂直に なる。 ここで, △PQR は辺の比 12:√3の直角三角形であ る。 指針 川の流れの速度と船 (静水上) の速度の合成速度の向きが, 川の流れと垂直になる。 解答 (1) 船が川を直角に横切るとき, 船の速度x成 よって PR=20√3=3.5 分と,川の流れの速度は打ち消し合っている。 よって、 船の速度x成分は -2.0m/s 4.0m/s 第1 60° P2.0m/s ➡8 運動の表し方| 解説動画 ゆえに,船の速度の成分は 3.5m/s 別解 三平方の定理より PR=√4.02-2.0²=√12=2√3=3.5 2.0m/s (3) (2)より0=60° -(014)-(21-7 注 川を横切る船はへさきの向きとは異なる向きに進 む。 注 √3=1.732... や、 √2=1.414・・・ などの値は覚え ておこう。 A 69XO 第1章

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物理 高校生

かっこ1なんですが、直角に横切るのにどうして打ち消し合うんですか?教えて頂きたいです🙇‍♀️

例題3速度の合成 流れの速さが2.0m/sのまっすぐな川がある。 この川を, 静水上を4.0m/sの速さで進む船 で川を直角に横切りながら, 対岸まで進む。 このとき, 川の流れの方向を x 方向, 対岸へ向かう 方向をy方向とする。 (1) 静水上における, 船の速度のx成分を求めよ。 #mol 3 MINO (2) 静水上における, 船の速度の成分を求めよ。 (3) へさきを向けるべき図の角0の値を求めよ。 Q++ R (2) 船が川の流れに対して直角に進 むので、右図のように,船(静水60° 上)の速度と川の流れの速度の 合成速度が,川の流れと垂直に なる。 ここで, △PQR は辺の比 12:√3の直角三角形であ る。 指針 川の流れの速度と船 (静水上) の速度の合成速度の向きが, 川の流れと垂直になる。 解答 (1) 船が川を直角に横切るとき, 船の速度x成 よって PR=20√3=3.5 分と,川の流れの速度は打ち消し合っている。 よって、 船の速度x成分は -2.0m/s 4.0m/s 第1 60° P2.0m/s ➡8 運動の表し方| 解説動画 ゆえに,船の速度の成分は 3.5m/s 別解 三平方の定理より PR=√4.02-2.0²=√12=2√3=3.5 2.0m/s (3) (2)より0=60° -(014)-(21-7 注 川を横切る船はへさきの向きとは異なる向きに進 む。 注 √3=1.732... や、 √2=1.414・・・ などの値は覚え ておこう。 A 69XO 第1章

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物理 高校生

(5)の問題についてです。 解説には-Ecos60°と書かれているのですが、なぜ-がつくのですか?

出題パターン 60 一様な電界 図のように,大きさE (N/C〕の一様な電界中に 3点A,B,Cを考える。 電界の向きはAからBA に向かう向きで,AB=BC=CA=1〔m〕 である。 このとき次のものを求めよ。 (1) B点に電気量 g 〔C〕の正の電荷を置いたとき に受ける電気力の大きさ(N)。 大量①8-8 (2) 電気量α 〔C〕の電荷をゆっくりとB点から (J)。 (3) B点に対する A 点の電位 VAB 〔V〕。 (4) B点に対する C点の電位 VcB (V)。 仕事の (5) A点に対する C点の電位VcV中国金 CACHOR NASUSREOXETINE 解答のポイント! (1) では電界の定義 (2)~(5) では電位の定義: No.2を用いる。 では負となり ... REGO きさで逆向きの外力 αE 〔N〕 を加える必要 がある (図 18-8)。 この外力を加えつつ1 [m] 動かすのに要する仕事は QEl 〔J〕 (3) 電位の定義: No.2より,B点から点ュアル まで +1Cをゆっくり運ぶのに要する仕事 が VAB なので, (2) よりg=1 とおいて, VAB = El[V] (4) 同様にB点からC点まで+1Cをゆっく万 り運ぶのに要する仕事が求める電位で, S V=-Ecos60°・L=-123EL〔V〕 外力のAC 成分 距離 解法 (1) 電界の定義より,電界E 中に+1Cを置くと電気カE〔N〕 を受ける。よっ て,+α〔C〕を置くとその倍のqE [N] を電界と同じ向きに受ける。 (2) ゆっくり運ぶには, (1) の電気力と同じ大 E (2)の移動 方向 外EC - (5) の移動 AqE 60% +1CRETE +α[C]電界E 0 +1C 外力+ 図18-8 60% (4)の移動 方向 Van = Ecos60°・L=/1/23EL[V] 外力のB→C 成分 距離 (5) A点からC点まで +1Cをゆっくり運ぶのに要する仕事が求める電位で B

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