電界、電位、コンデンサーの質問です。 この問題がわかりません。 教えてください。

電界･電位･コンデンサー 16. 図のように,大きさが等しく符号が反対の電 荷+α, -g をそれぞれ点A(0, 4),B(0, -d) に置いた。 静電気力に関するクーロンの法則の 比例定数をkとする。 (1) 原点0での電界 (電場)の強さはいくらか。 (2) x軸上では,電界は成分のみとなる。 点C(2d, 0) における電界の強さは, 原点 0 における強さの何倍か。 17. 図のように, 真空中で原点に電荷Q の粒子 A が 固定されている。 位置 (4a, 3a) に電荷gの粒子 B をもってきたとき, 粒子Bが粒子Aのつくる電界 (電場) から受ける静電気力の大きさはアである。 また, 粒子 B を位置 (4α, 0) まで移動させたとき, 粒子 B にはたらく静電気力のなした仕事はイ である。 ここで,ko は真空中でのクーロンの法則 の比例定数である。 (3) (6) or Ⓒod (8) OS (2) 点における電界の大きさはいくらか。 oa y↑ +qA (0, d) 2 N/C -q B(0, -d) 0 a 3. 電磁気に関する文章を読み、下の問いの答えを,それぞれの解答群のうちから1つ ずつ選べ。 真空中で, 図のような縦0.6m, 横 0.8mの長方形 abcd の各頂点に電荷を置く。 a 点, c点の電荷はそれ ぞれ+4.0×10-°C で, b点の電荷は-3.0×10-°C, d点の電荷は5.0×10-°Cである。 長方形の各辺の 中点をそれぞれ p,q, r, s とし, 中心点を0とする。 クーロンの法則の比例定数は 9.0×10°N･m²/C2 とす る。 (1) 点における電界 (電場) はどの方向を向いているか。 ob ② op 5 oc 4 oq p Al C(2d, 0) x (4a, 3a) (4a, 0) x 0 S q r C

⑴のグラフの書き方がわかりません

41 5 左端を固 された。 固 巨離のとこ 答えよ。 - 40 142 定在波ともに振幅 1.0cm, 波長 4.0cm, 速さ20cm/s で, x軸の正の向 きに進む正弦波 Aと,x軸の負の向き に進む正弦波Bがある。 右図は,時刻 AA t=0 [s] における A の波形を実線で, Bの波形を破線で表したものである。これらの波 の周期をT〔s], m=0, 1,2,...とする。 y (cm) 1 -1 3 X(1) t=-Tにおける合成波を描き,節の位置を x≧0においてm で表せ。 4 (2) 合成波の変位が,xの値に関係なく0になる時刻をで表せ。 ヒント 140 px グラフをy-x グラフに直して考える。 12 (2) 山と谷が重なる時刻を求める。 -* (cm) 8 波の伝わり方

どうして0.10から0を引いているのか気になりました🤔どこの０何でしょうか？また、なんで引く必要があったのでしょうか>_< 🙏

(3) 長さ 0.20mの軽い糸に質量 5.0kgのおもりをつけた振り子 がある。 図のように, 糸が鉛直線と 60°の角をなす位置Aから おもりを静かにはなした。 重力加速度の大きさを9.8m/s2と する。 おもりがAからBまで移動する間に,糸が引く力がおも りにする仕事 W1 [J], 重力がおもりにする仕事 W2 [J] をそれ ぞれ求めよ。 解答 糸が引く力はおもりの運動の向きに 直にはたらくので仕事をしない。 W₁-OJ AとBでの位置エネルギーの差が, 重 力がする仕事に相当するので ｢U=mgh」 より W=5.0×9.8×0.10-0=4.9J 指針 おもりにはたらく力は糸が引く力と重力である。 おもりの動く向きと反対向きにはたらく 力は負の仕事をし、おもりの動く向きに垂直にはたらく力は仕事をしない。 0. 重力 糸が 引く力 A 5.0kg AQ 0.20m 0.20m 60° S 0.20-0.10 基準水平面 =0.10m Bl 60° 0.20 X- Pent =0.10m 0.20m

エッセンスに載っているコンデンサー回路の電位による解法は、「直列並列で解けないとき用いる」と書いてあるんですが、あまり使わない方がいい理由があるんですか？

9:38 1 58 必殺技･ ●電位による解法 電位を用いてコンデンサー回路を解く 1 適当に0V をとり、 回路の各部分の電位を調べる。 孤立部分について電気量保存の式を立てる。 N all 4G 45 [解説] 複雑な回路になると並列や直列に分解できなくなる。どん な場合にも対処できる方法の話をしよう。 まずはその準備から。 容量Cのコンデンサーがある。 極 板Aの電位をx (V), B の電位をy [V] とすると,A上に ある電気量は符号を含めてQ=C(x-y) と表される。 なぜなら,xyならA上には正の電荷があるはずで電位 差はV=x-yだから Q=CV=C(x-y) 反対に、 x<yならA上には負の電 荷があるはずで、電位差はV=y-xだから QA = CV=-C(y-x)=(x-y) 結局, 上の式は x,yの大小関係によらず成り立つ (x=yのときのQ=0 を含め て)。 x-yでは扱いにくいから, (考えている極板の電位) (向かい合った極板の電 位), もっと簡単に, (自分) - (相手) と覚えてしまおう。 ある極板上の電荷=Cx (自分一相手) EX 1 10μFのコンデンサーの電圧Vはいく 10μF らか。 また. 20μFのコンデンサーの左側 ト 極板の電気量Qはいくらか。 100 v/ 1°F 電位 この式は符号を含めて成立しているから, 孤立部分のすべての極板について 和をとれば電気量保存則が用いられる。 電位が求まれば、 コンデンサーのすべて 電位差, 電気量,静電エネルギー･･･が計算できる。 × +120μF 30μF y 40 V

⑴の「・・・合成は上図の赤い曲線になる。」までの説明がよく分かりません。

142 定在波 ともに振幅 1.0cm, 波長 4.0cm, 速さ20cm/sで, x軸の正の向 きに進む正弦波 Aと,x軸の負の向き に進む正弦波Bがある。 右図は,時刻 t=0 [s] における A の波形を実線で, Bの波形を破線で表したものである。 これらの波 の周期をT〔s], m=0,1,2とする。 y (cm) 3 (1) t = Tにおける合成波を描き, 節の位置をx≧0においてm で表せ。 4 (2) 合成波の変位が,xの値に関係なく0になる時刻を m で表せ。 ヒント 140 p-x グラフをy-x グラフに直して考える。 12 (2) 山と谷が重なる時刻を求める。 ・B 12 A -x[cm〕 to

3と4番がわかりません 使う公式や考え方を教えてほしいです

8. 自由電子が移動することによって導体には 電流が流れる。 導体中の自由電子の数密度 (単位体積当たりの個数) nは,その導体を特 徴づける基本的な量の一つである。 n を求め る実験を考えよう。 図のように, 幅がw, 高さがd の長方形の 断面をもつまっすぐな導体中を大きさの電 流がy軸の正の向きに流れている。 導体の幅 と高さの方向にそれぞれx軸と軸をとる。 また、導体の両方の側面 KLMN と PQRS の間の電位差を測定できるように電圧計が接 続されている。 電子の電荷をe (e>0) とし 次の問いに答えよ。 K 電圧計 (V L I W N B P 2 S /R (1) この導体に軸正の向きに磁束密度Bの一様な磁場をかけた。このとき,自由電子 の速さをvとすると、 自由電子1個が受けるローレンツ力の大きさはいくらか。 0, B, e を用いて答えよ。 (2) 自由電子はローレンツ力により, 導体側面の一方へ集まり、 他方は少なくなる。 この結果, 両方の側面には互いに反対符号で等しい量の電荷があらわれ, 導体内部 にはx軸方向に電場が発生する。 最終的には, この電場から受ける力と磁場による ローレンツ力がつりあって自由電子は (1) と同じようにy軸に平行に運動する。この ときの電場の強さEをぃと B を用いて表せ。 (3) (2) 自由電子がy軸に平行に運動するようになったとき導体の両方の側面の間の電 位差V を測定した。 自由電子の数密度を、このV と, I, B, de を用いて求めよ。 (4) 側面 KLMN と PQRS ではどちらの電位が高いか。

上の写真の解説では、「球面内の電場は0になる」と書いてありますが、写真の下図の①のように、球面内の縦成分は、打ち消し合あうと思うのですが、②のように鉛直成分は打ち消し合わず、結果的に球面内の横成分は残るのではないでしょうか？横成分はどのように打ち消し合うのですか？

(8240 球面上に一様に分布した電荷は,中心にすべての電荷 が集まったのと同じ影響を周りにおよぼすことが分かる。 ただ, 電気力線は放射状に出ていくので球面内の電場 は0である。図6のように, 正反対の位置にある電荷か らの電気力線が打ち消し合うからと考えてもよい。 A A O 図 b 2

写真のような摩擦のある単振動について質問です。 ばねをx引っ張ったとき、球に働く力は図のように表せると思います。②は①ときの球がx<0の位置にあるときの状態です。この時、弾性力は右向きに働くと思うのですが、動摩擦力は運動の向きと逆の右向きと加速度と反対の左向きのどちらに働き... 続きを読む

am 9 olma kxx x ← O 24 kx umg →X

写真の問題についてですが、図のQ以降は台が水平だから、小物体と台の運動は水平方向だから、水平成分の外力が0なら、運動量保存が成り立ちますが、小物体がQより前にあるとき、 小物体は台の曲面に沿って運動している。つまり運動の成分は水平成分だけではないと思うのですが、なぜ、赤線部... 続きを読む

29 運動量保存の法則 ③ 図のように、質量Mの台が水平な床の上に置かれている。 この台の上面では,摩擦が ない曲面と摩擦がある水平面が点Qでなめらかにつながっている。 台の水平面から高さ にある面上の点Pに質量mの小物体を置き 静かに放す。ただし、空気による抵抗は なく、重力加速度の大きさをgとする。 < 2004年 本試> h P 小物体(質量m) 台 (質量M) 床 R 問3 問2と同様に台が床の上で摩擦なく自由に動く場合, 小物体は, 点Qを通り過ぎ たのち, 点Qからある距離だけ離れた位置で台に対して停止した。 この時点における 台の床に対する運動はどうなるか。 正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 ① 小物体が停止しても,台は動くが, その進む方向は点Pの高さんによって決まる。 ② 小物体と台の間の摩擦力により, 小物体が停止しても台は右向きに進む。 ③ 小物体が曲面を下っている間は,台は小物体と反対方向に進むので, 小物体が停 止しても、慣性の法則により台は左向きに進む。 ④ 小物体と台をあわせた全体には水平方向に外力がはたらかないため,運動量保存 の法則により, 小物体が停止すると台も停止する。 X△ 問3台と小物体の系には水平方向に外力がはたらかないから, 運動のすべての局面で 運動量保存の法則が成り立つ。 小物体が台に対して静止し, 小物体と台が一体となっ て運動するときの速度を V' とすると, 運動量保存の法則より、 Palak' su 0=(m+M)V' よって, V'=0 したがって, ④ が正しい。 SHETA LAIT W 31

この問題の4だけお願いします 答え,-T-mg

せ。 , 2 。 [北海道大〕 54. くたてばねによる単振動〉 図のように, なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に,同じ質量mの穴の開いた小さ い物体A, B を通した。 物体Aには, ばね定数kの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒の端に固定した。 ばねは OP 方向のみに伸縮し, 棒 と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。 さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが, 引きあうときは引きあう力の大きさが接 床 x=0+ P Telle [00000] 物体B -接着剤 ・物体 A 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。重力加速度の大きさをgとする。 初めに, ばねはその自然の長さからdだけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。 図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みd を,m, kg を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。 物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2) この振動の周期を, m, kを用いて表せ。 (3) この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を, m, k, b を用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。 また,物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり, Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが, Tが負のときは押しあっていることになる。 (4) このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, T を用いて表せ。 x軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体 A, B の運動方程式を考えることで,Tを, m, k, g, x を用いて表せ。 020 (6) T をxの関数として, -3d≦x≦3d の範囲でグラフに描け。 ただし, ここでは6>3d とする。 次に, 接着剤の接着力が小さく, 物体A,B間の引きあう力の大きさがmg以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。 ただし, 離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 2246 物体Bをつりあいの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7) 運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値6 以上でなければならな い。 bı を, m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを, m, k, g, b を用いて表せ。 [22 千葉大 ]