(6)で磁場による力が働いているのにエネルギー保存則が成り立つ理由を教えてください

(4)(ア)から(エ)の全区間でコイルに生したジュール熱の総量を求めよ。また、この総量とコイ ルの速さを一定に保つために作用させた外力との関係を述べよ。 129. 〈斜面上を動く正方形コイルに生じる誘導起電力〉 図のように、水平面となす角度が ⑥ (0x0<)の十分 長い斜面がある。この斜面に、質量がm, 電気抵抗が R, 磁場 B JAC [21 高知大改 A D 1 m.R B M x 0 1辺の長さがdの正方形の1巻きコイル ABCD を置く。 いま、斜面にそって下向きをx軸にとる。斜面上のx≧0 この領域には、面と垂直上向きに磁場があり,その磁束密度 の大きさはxの関数として, B=kx で与えられる。 こ ここでは正の定数である。 コイルの自己インダクタンス, およびコイルと斜面の間の摩擦力はないものとする。 重力加速度の大きさをgとする。 初めに、コイルの辺BCがx軸と平行で,辺AB と辺 CD の位置が,それぞれ, x=0 と x=dになるように置いた。 この状態から, コイルを静かにはなしたところ, コイルは辺 BCがx軸と平行なまま。斜面にそって下向きに動きだした。 辺ABが位置 xにあり,速さで運動している瞬間について,(1)~(6)に答えよ。答えの式 は,m,g, R, k, x, devのうち必要なものを用いて表せ。 (1) 辺ABの両端に生じている誘導起電力の大きさ V」を求めよ。 また, 電位が高いのは端A と端Bのどちらか答えよ。 (2) コイルに生じている誘導起電力の大きさ Vを求めよ。 Xxx dayRoux よって、 E=Bwx OPの電力の大きさV[V] とれるから V-12/Baw まるようになるか OPのである。 P(W) 抵抗で R に流れる電流の大きさ であるから 受ける力の式「F= (4)の向きが②だから、フレ 仕事率(W) は、 (7) Baw Ba 131〈相互誘導〉 2 AR ファラデーの電磁誘導の法則 比較する。 が流れているコイル <コイル」を貫く磁束のは、 SISL N₁ 電流が

物理の電磁気の範囲です。 解き方を詳しく教えていただきたいです🙏

30 磁場中の電流が受ける力 【標準・25分・32点】 図1に示すように、磁束密度Bの一様な水平方向の磁場中に, 2辺の長さがそれぞ れa,b の長方形コイルがある。 コイルは, 水平で磁場に垂直な軸を中心軸として滑 らかに回転できるようになっている。 コイルの端はそれぞれ導体円筒X,Yに接続さ れている。さらに, 導体円筒には電池と抵抗の切替スイッチ Sw がついた回路がつな がれている。 この されている。 .Sw R を求 磁束密度B K a Y N S b (2 観察者 回転軸 図 1 があらかじめ いま,スイッチ Swにより, 回路を電池側に切り替えたとき,コイルに電流I が流 れた。 問1 コイルの面が鉛直方向に対して角度0だけ傾いているとき,コイルの回転軸ま わりにはたらく力のモーメントの大きさを求めよ。 また, コイルは図中 ① ② のいずれに回転しようとするか答えよ。 次にコイルの中心軸の一端に,半径の滑車を取り付けた。 図2は観察者から見た コイルと滑車の状態である。 ただし, 滑車の質量は考えないものとする。

解説見てもよく分からないので教えてください

第3章 様々 発展例題 48 物体が転倒する条件 図のように、 あらい水平な床に, 高さα 幅 6 質量mの 一様な直方体の物体を置き、 この物体の右上の点を水平右向 b きに大きさの力で引く。 重力加速度の大きさをg とする。 an (1) 物体が静止しているとき, 床からの垂直抗力の作用点 と物体の右下の点Oとの距離を求めよ。 (2) F を徐々に大きくしていくと, ある値F。 をこえたとき, 物体は床の上を ることなく傾き始めた。 F を求めよ。 考え方 物体にはたらく力は, 引く力(水平右向き)垂直抗力N (鉛直上向き) ●重力 mg (鉛直下向き) ●静止摩擦力f(水平左向き)に図に mg a (1) 静止している⇒力のモーメントの和= 0 2) Fを徐々に大きくしていくと、垂直抗力の作用点はやがて点0に 一致する。ここからさらにFを大きくすると,物体は傾き始める。 ⇒F=F のとき, 垂直抗力の作用点は点0に一致 8. mg 20 作用 の > 解答 (1) 垂直抗力の作用点と点 0 との距離をxとすると,垂補足 直抗力の作用点のまわりの力のモーメントのつりあいから, 物体がすべり出 き始めるこ mg. •(1/2 - x) - F• a=0 £7, x=- b Fa ...1 始める直前の 2 mg 物体が傾き始める直前 (F=F。)において,垂直抗力の作用点 N(=μmg) 点0に一致するから, ① で x=0, F=F。 として, f(=Fo) が、 いことがわか b Foa 0= - 2 mg よって, Fo=2a bmg Fo ">. mg (μ: 青 ACCESS | 3| 発展問題 モーメントのつりあい BA

電流の問題です。 2枚目が解説で、等電位のところを実線や点線で表しています。 R 1の両端が等電位になる理由を教えてください。

物理 問4 図4のように, 内部抵抗の無視できる二つの電池 E1, E2 と抵抗R1, R2, Rg, R, からなる回路がある。 E1, E2 の起電力はともにVで, 抵抗 R1, R2, R, R』 の抵抗値はいずれもRである。 それぞれの抵抗に一定の電流が流れてい るとき,R, とR』に流れる電流の大きさを表す式の組合せとして最も適当なもの を,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 6 ↑ R2 Ei I R3 V E2 R1 図 4 ② ③ R の電流 0 0 0 R4 の電流 V V V R 2R 3R R4 (6) VR V 2R 3R VR VI ⑨ VR VR

物理基礎　運動の法則です 床が壁になった瞬間問題が解けなくなりました。分からないです 教えてください

A 解 54 最大摩擦力 右図のように,質量mの物体を手であらい壁に 押しつけた。 物体と壁との間の静止摩擦係数をμ とすると, 物体が 落ちないようにするためには、手で水平方向に加える力の大きさをい くら以上にしなければならないか。 その最小値を答えよ。 ただし、重 力加速度の大きさをgとし,手と物体との間の摩擦力は無視できる ものとする。 m

物理基礎、斜面上のつり合いの問題です。 赤丸をつけたところがなんで30°なのかわかりません。

解 て考える。 (1) 物体にはたらく力は,図aの3力。 重力の大きさは mg [N] 斜面に平行にx 軸, 垂直に y 軸をとる。 N F WX 30° Wy NN-1:2 よって Ny: N=√3:2 よって それぞれの方向について力のつり x軸方向 F-N×1/2=0 y軸方向 NX3 ④式より N=mgx. ③式より F-NX/2/2 2 2 mg=l 1/3 - 23 √3 3 30° mg 図 a 23 1_√3 解法 重力 mg のx成分を Wx, y.成分を W, とする。 mg × = 3 2 3 直角三角形の辺の長さの比より 解法2 それぞれの方向の力のつりあ Wx: mg=1:2 よって Wx= <1 F-Nsin30°=0 N cos 30°-mg=0

(2)の仕事率の問題がわかりません💦 P=FvのFはなぜMgだけなのですか？

必解 平面内に置かれていて、磁束密度B[T] の一様な磁界 モーターの原理 右図で、コの字型の回路が水 糸 B a ・E M b が鉛直上向きにかかっている。 Eは起電力E[V] の電 池,M は質量 M[kg] のおもりである。 摩擦はないも OS のとし、回路を流れる電流のつくる磁界は無視できる ものとする。 コの字型の導線の間隔を[[m], 重力加 速度の大きさをg〔m/s'] とする。 導体 abにはR[Ω] の電気抵抗があるものとし, 質量は無視する。 ○ (1) スイッチSを入れたところ, Mは上向きに静かに動き出した。 スイッチを入れた 直後の回路を流れる電流 [A] とおもりの加速度α [m/s'] を求めよ。 X(2) おもりの速さが一定になったとき,回路を流れる電流, 電池の消費電力, おもりの 速さ, 1s あたりに導体 ab で発生する熱量とおもりを持ち上げる仕事率を求めよ。

2番について 斜面にそって下向きに加速度を正と仮定、すると速度が虚数になってしまう気がするんですけど、これは加速度の仮定が間違っているということですか？ あと解説ではなぜ上向き正なのか教えてください 力の向きは下向きな気がするのですが、

13 (1) 加速度をα (進行方向を正)として,運動 方程式を立てると Vo 仮の姿 ba ma=-UN =-umg a= -μg 動摩擦力 mg 公式③より O°-vo^=2(-μgl μN 002 1=2µ9 [m] 3 ①より 0=vo+(-μg)t t= vo (s) αの向きは正の向 きにしておくと, 式が立てやすい μg 問題文に単位が記されている場合は,単位を付けて答えること。 反対に,単位のない問題では答えに単位を付けてはいけない。 (2) 斜面に垂直な方向では, 力のつり合いが a N 成りたつので N = mg cos 45° 加速度をα とすると, 運動方程式は 「上向きを正と *= "08 ap gun M ma = - mg sin 45° – UN する」という宣言 N 45° 1 1 (曲)の mg-u.. mg √2 √2 1+μ .. a' = 45° mg g √2 公式より 02-v^2=2 2: 0-0-2-(-1+0)-1 1+μ g M&M (0) (1)で求めたを代入して整理すると 1+μ = 下山さい (3)最大摩擦力 μONが,重力の斜面方向成分 2√2μ = 71 1 2/2-1

(2)の問題で、右ねじの法則よりbからaに誘導電流が流れるからbの方が電位が高いと思ったんですが答えはaでした。どうしてですか？

基本例題 110 磁束の変化と誘導起電力 図1のように, 断面積2.0×10-2 m²の1巻きのコイルの面を垂直に, 鉛直上向きで磁束密度B[T] の一様 な磁場が貫いている。 図2のよう に,磁束密度Bを時間とともに変 化させた。 B 8 L BA[T] 大 3.0 B 0.40 A C →t〔s〕 ab W 2.0×10 図 1 2.0 x10 m² 20 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2 図2 (1) A, B, C の各区間で, コイルに生じる誘導起電力の大きさをそれぞれ求めよ。 (2) Cの区間で, コイルの両端 a, b のうち, どちらの電位が高いか。

物理のエネルギー保存則の問題です。 この問題の(2)は等加速度直線運動の公式を使って解くことは出来ないのでしょうか？？ 等加速度直線運動の公式は摩擦があると使えないということなのですか…？？ 教えていただきたいです！！

34 力学 [11] エネルギー保存則 質量mの小球Pと3mの小物 体Q を糸で結び、Qを傾角30°の 斜面上の点Aに置き、糸を斜面 と平行にし、滑車にかけてPを つるす。 斜面は点Aの上側では 滑らかであるが、下側は粗く、 Qとの間の動摩擦係数は 1/3で P m Vo +1 Vo 3m → C 30° ある。Pに鉛直下向きの初速vo を与えたところ, Qもひで点Aから動 き出した。 重力加速度をgとし エネルギー保存則を用いて答えよ。 ((1) Q の達する最高点Bと点Aとの距離はいくらか。 (2) はやがて下へ滑り点Cで止まった。 AC間の距離Lはいくらか。 Level (1) ★ (2) Point & Hint Pの重力 mg よりもQの重力 の斜面方向の分力 3mg sin 30° の方が大きいので、静かに放せ →ばQ が下がりPが上がる状況。 運動方程式でも解けるが、エ ネルギー保存則で解かなければ ならないし、そのほうが早く解 ける。 !!! (1) 摩擦がないので力学的エネ Base 力学的エネルギー保存則 12m+位置エネルギー=一定 ※位置エネルギーには、重力の位置エ ネルギー mgh やばねの弾性エネ ルギー -hx2 などがある。 摩擦がないとき成り立つ。 厳密には 非保存力の仕事が0のとき成り立つ。 ルギー保存則が成り立つがPとQが糸を通して力を及ぼし合い、エネルギーの やり取りをしているので, PやQ単独では成立しない。 全体(物体系)について扱 うこと。運動エネルギーと位置エネルギーの総量が保存されるが、失われたエネ ルギー=現れたエネルギーとすると式を立てやすい。 (2) 元の位置に戻ったときの速さをまず押さえたい。 その後は摩擦があるので、摩 擦熱を取り入れ、エネルギー保存則を立てる。 摩擦熱=動摩擦力×滑った距離