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物理 高校生

(3)棒が斜面上向きに動くことはないですか?

出題パターン 磁束を切る導体棒 鉛直上向きに、磁束密度B(Wb/m²= N/(A・m)) の一様な磁界がある。 磁界と (rad) の角をなす斜面上に、2本の長い 直線導体 aa bb' が平行に間隔 [m)だ け離れて置かれている。 長さ(m) 質量 (kg)、抵抗値R (Ω)の金属棒の両端X, So Yが、それぞれ導体 aa, bb'に接し、導体と常に直角を保ちながら、なめ らかに動くものとする。また、導体の上端部a. bにはスイッチ S. Sa 抵抗値'(Q)の抵抗がつながれている。重力加速度の大きさを g(m/s) とする。 (I) はじめに S を閉じた。電源の電圧をF(V)にして、金属棒を支える 手を静かに放したところ、 金属棒は動かなかった。 (1)金属棒が磁界から受ける力の大きさ(N) をFを含む式で表せ。 (2) 金属棒に働く力のつりあいの条件によりgを含む式で表せ。 ま たから見てbの電位は高いか低いか。 (Ⅱ) 次に, S, を開き、 S を閉じて十分時間がたったところ、 金属棒は速 さu (m/s)の等速運動をした。 (3)回路に生じる誘導起電力の大きさ(V) を を含む式で表せ。 また 金属棒を流れる電流の向きはXY, Y→Xのいずれか。 (4)をg を含む式で表せ。 (5) 等速運動をする金属棒に対し、重力のする仕事率P (W) はいくらか。 (6) このとき、回路全体の抵抗で1秒間に発生するジュール熱Q(J)はい くらか。

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物理 高校生

電流がX→Yに流れる、というのはどこから判断できるんですか?

出題パターン 磁束を切る導体棒 鉛直上向きに、磁束密度B(Wb/m²= N/(A・m)) の一様な磁界がある。 磁界と (rad) の角をなす斜面上に、2本の長い 直線導体 aa bb' が平行に間隔 [m)だ け離れて置かれている。 長さ(m) 質量 (kg)、抵抗値R (Ω)の金属棒の両端X, So Yが、それぞれ導体 aa, bb'に接し、導体と常に直角を保ちながら、なめ らかに動くものとする。また、導体の上端部a. bにはスイッチ S. Sa 抵抗値'(Q)の抵抗がつながれている。重力加速度の大きさを g(m/s) とする。 (I) はじめに S を閉じた。電源の電圧をF(V)にして、金属棒を支える 手を静かに放したところ、 金属棒は動かなかった。 (1)金属棒が磁界から受ける力の大きさ(N) をFを含む式で表せ。 (2) 金属棒に働く力のつりあいの条件によりgを含む式で表せ。 ま たから見てbの電位は高いか低いか。 (Ⅱ) 次に, S, を開き、 S を閉じて十分時間がたったところ、 金属棒は速 さu (m/s)の等速運動をした。 (3)回路に生じる誘導起電力の大きさ(V) を を含む式で表せ。 また 金属棒を流れる電流の向きはXY, Y→Xのいずれか。 (4)をg を含む式で表せ。 (5) 等速運動をする金属棒に対し、重力のする仕事率P (W) はいくらか。 (6) このとき、回路全体の抵抗で1秒間に発生するジュール熱Q(J)はい くらか。

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物理 高校生

(2)のI=0.40Aって、キルヒホッフの第2法則じゃなくてV=RIのオームの法則ではないのですか?

基本問題533,534 基本例題 75 自己誘導 ンダクタンス 4.0Hのコイルからなる回路がある。 図のように,内部抵抗が無視できる起電力 20Vの電池,抵抗値50Ωの抵抗,自己ィ 4.0H ― 50Ω (1) スイッチを閉じた直後に,コイルに生じる誘導起電力の 大きさは何Vか。 20V (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過したとき, コイルに流 れる電流と,コイルにたくわえられるエネルギーはいくらか。 指針 (1) ス (1) スイッチを閉じた直後は,自 己誘導のため, コイルに流れる電流は0とみな せる。 e0IX0.8--01×0. (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過すると, 電流が一定となり,誘導起電力が 0 となる。 解説 (1) スイッチを閉じた直後では, 自己誘導のため, 電流はコイルにすぐに流れず, 流れる電流は 0 とみなせる。 したがって,抵抗 による電圧降下は0である。 コイルの誘導起電 力をV とおくと, キルヒホッフの第2法則から, 20+V=0 V=-20V 20 V (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過すると、 電流Iは一定になり, コイルに流れる電流が変 化しないので, コイルの誘導起電力は0となる。 このとき,コイルは単なる導線とみなすことが できるので,キルヒホッフの第2法則から, 20=50I I=0.40A また,コイルにたくわえられるエネルギーUは, 1×0.5-0 16 U= =1/12LI=1/2×4.0×0.40=0.32J 2010-201×0.5) 基本問題

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