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物理 高校生

ローレンツ力の分野です。(3)の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

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理科 中学生

テストに出るらしいので教えてください!!

何か。 (5) 2 入試につながる。 でんきていこう 2 答えなさい。 じょうしょう 1のような装置をつくり, 5分間 6.0Vの電圧を加え て電流を流した。図2のグラフは, 4Ωと6Ωのヒー ターに電流を流した時間と水の温度上昇の関係を表し たものである。 また, 表は, 2Ωのヒーターに電流を 流した時間と水温の関係を表している。 あとの問い ●実践トレーニング 場合,消費する電力量の合計は何kJか。 ② 電気抵抗が2Ω,4Ω,6Ωのヒーターで,図 (6) 図 1 (1)は順不 電源装置 スイッチ トガラス棒 くみ置 電流計 きの水 -ポリエチ レンのビ コーカー +++ 温度計 ヒーター 電圧計 2 時間〔分〕 0 GR [1 1 2 3 4 水温[℃] 21.4 23.4 25.6 27.7 29.3 5 31.4 (1) 図 2 計算(1) 2Ωのヒーターに6.0Vの電圧が加わったとき,ヒ ーターに流れる電流は何か。 [℃] 10 (2) 8. 計算 (2) (1) のとき 2Ωのヒーターが消費した電力は何Wか。 図(3) 2Ωのヒーターに電流を流した時間と水の温度上昇 の関係を図2にグラフで表せ。 2Ω 4 温度上昇 (3) 40 2 第 (4) 図2から, 4Ωのヒーターに 6.0Vの電圧を加えて 8分間電流を流すと, 水の温度は約何℃上昇すると考 えられるか。 整数で書け。 60 1 2 3 4 5 時間 〔分〕 ■(5) 5分間電流を流したときのヒーターの電力と水の温度上昇の関係を、解答欄に グラフで表せ。 6) 4Ωのヒーターに12.0Vの電圧を加えて5分間電流を流すと, 水の温度上昇は 何℃になると考えられるか。 はつねつりょう ) (6) のときの電流による発熱量は何か。 し 」 発熱量は,電流を流した時間と、電力のそれぞれとどのような関係にあるか かんけつ 「発熱量は」に続くように簡潔に書け。 「 でんりゅう なが じかん でんりょく ひれい

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理科 中学生

1枚目が問題で、2枚目が答えです。 答えを見てもよくわからないので解説をお願いしたいです。 特に答えのgを割っているところがわかりません。 解説お願いします🙇

(10) 【発生する熱量と水温変化】 電熱線Pの抵抗を2Ω 電熱線Qの抵抗を3Ω. 電熱線Rの抵抗を49とし、 電熱線から発生した熱量は全て水の温度上昇に使われ, 1gの水の温度を1℃上昇させるのに必要な熱量は 4.2J であるとする。 ⑥ 電熱線Pを100gの水の入ったビーカーに入れ, 5.0Vの電圧を加えて電流を流し,水温を10.0℃上昇 (5.6万円) させるためには, 電流を何分間流せばよいか。 ⑥ 電熱線Rを140gの水の入ったビーカーに入れ, 3.5Aの電流を流し,水温を5℃上昇させるには、電 (分間) 流を何分間流せばよいか。 にして6分間電流を流すと, 水温は何℃上昇するか。 電熱線PとQを並列につないで, 200gの水の入ったビーカーにいっしょに入れ、電源の電圧を 7.0V (17.5°C) 8 電熱線QとRを直列につないで, 150gの水の入ったビーカーにいっしょに入れ、電源の電圧を21.0V にして5分間電流を流すと, 水温は何℃上昇するか。 ( 300 ) 電流を10分間流すと, 水温は何℃上昇するか。 [42°C] 電熱線PとRを直列につないで、250gの水の入ったビーカーにいっしょに入れ、回路全体に3.5Aの

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