なぜグラフの直線と横軸との交点が限界振動数になるのでしょうか？

リード C 基本例題 68 光電効果 図1は光電効果を調べる装置で, 光を金属面に当て 光 飛び出した光電子を電極Pで捕獲すると, 回路に電流が 流れる。 このときPの電位がKより Vo〔V〕 以上低くな ると,光電子はPに達する前に押しもどされ,電流が0 になる。 光の振動数 [Hz] と阻止電圧 Vo [V] の関係を 調べたら図2のようになった。 光の速さc=3.0×10° m/s, 電子の電気量-e=-1.6×10-19C とする。 (1) この光電管の限界波長 入。 (光電効果が起こる光のう ち最も長い波長) を求めよ。 (2) 金属Kの仕事関数 W は何Jか。 (3) プランク定数んは何J's か。 = 1.8 4.5×1014 W=1.8×(1.6×10-19 ) ≒ 2.9×10-1J h= 第22章 電子と光 187 -0.5 =-1.8 -1.0 e (3) グラフはvが4.5×10 Hz 増加する間に 1.8V 増えるの 1.5 で,傾きは h e 1.8 VoA [V] 1.5 指針 光電効果の式 「Ko=hv-W｣, 光電管の阻止電圧の式 「Ko = evo」 より, だから。図2は傾き , Vo切片-1 h W eVo=hv-W, Vo=hy- W e e e 解答 (1) グラフの直線と横軸との交点が限界振動数vo [Hz] である。 [Vo[V] C 3.0×10° 「c=vodo」の関係より 入。 == Vo 4.5×1014 (2) グラフより Vo軸の切片は1.8V なので W 4.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 ≒ 6.7×107m 1.0 20.5 0 319,320 @THE 68 V 24 (x10¹4Hz) 4.5 図2 -10-14×(1.6×10-18)=6.4×10-34J-S の直線である。 傾き 14.5 7 ン [×10 Hz] W e 切片- -1.8 322

(3)の解答の電位のグラフが理解できません。

図のように、xy平面上の点 (a,0) (a>0). 364.電位 (-a, 0) にそれぞれ電気量Q(>0) と4Qの点電荷が固定さ れている。 クーロンの法則の比例定数をk, 無限遠の電位を0 -4Q a 0 Q x a とし、重力や空気抵抗は無視できるものとする。 (1) 電気量Qの小球を, x軸上の負の無限遠から点(-340) まで動かす間に静電気 力がする仕事を求めよ。 (2) 正の電気量をもつ小球を, 点 (α, 0) からx軸の正の向きにわずかな距離だけ離れた x軸上の点に静かに置いたところ､小球はx軸の正の向きに動き始めた。 小球の速 さが最も大きくなる点のx座標を求めよ。 (3) 正の電気量をもつ小球を点 (x, 0) (x>α)に静かに置いた後、小球がx軸の正の向 きの無限遠に到達しないためのxの条件を求めよ。 [16 早稲田大 改] 359

電池がした仕事は、電池がした仕事＝通った電気量×起電力の他に、電池がした仕事＝静電エネルギーの変化+ジュール熱でも表されるのですか？

ローレンツ力の問題についてなのですが、フレミングの左手の法則をどのように利用すれば良いのかわからないです。

基本例題 58 ローレンツカ 真空中で図の正方形 abcd の内部を磁場が紙面に対して垂直 に貫いている。いま, 質量 m[kg〕,電気量e [C] の陽子が, a から 〔m〕 離れた図の位置から ad に垂直, かつ磁場に垂直に 速さ [m/s]で入射し, aとbとの間から abに対して垂直に 磁場の外へ飛び出した。 磁場は abcdの内部のみにあり, 一様 であるとする。また,陽子は紙面内を運動するものとし,重力の影響は無視する。 (1) この磁場の向きと磁束密度の大きさを求めよ。 (2) 陽子が磁場内に入射してから磁場の外に飛び出すまでの時間を求めよ。 解答 (1) ad に垂直に入射した陽子が, ab に 垂直に磁場を抜け出たことから, 陽 子は点aを中心とする半径r[m〕 の円軌道を運動し, ローレンツ力は 軌道の中心点aを向いていたことが わかる。フレミングの左手の法則よ り 磁場の向きは紙面の表から裏の 向きである。 磁束密度をB[T〕 とす ると,等速円運動の運動方程式より POINT 指針磁場に垂直に入射した荷電粒子は、磁場から運動方向に垂直なローレンツ力fを受け,こ の力を向心力として等速円運動をする。磁場の向きは,正電荷の運動の向きを電流の向き として, フレミングの左手の法則で考える。 2² m = evB r mo よって B= (T) er (2) 磁場内の円弧は円の4 180 向心力=ローレンツカ V 2πr 4 磁場内における荷電粒子の運動 a m- n² =qvB d 分の1だから, 飛び出 すまでの時間を t〔s] とすると vt== a Tr よってt=- [s] 2v b

電流と磁場のもんだいなのですが、（7）フレミングの左手の法則をどう利用したら良いのかわからないです。

とする。 7. 荷電粒子 (電気量の大きさg) が磁束密度Bの磁場 (紙面の裏から表 向き)内で、速さv等速円運動している(右図)。 粒子が磁場から 受けている力の大きさを求めよ。 また, この粒子の電荷は,正か 負か｡ 基礎 CHECK の解答 1. 直線電流がつくる磁場の式 「H=- より 2.0 2×3.14×0.10 H= ≒ 3.2A/m. 2. 円形電流がつくる磁場の式 ｢H=- 0.80 2×0.20 H=- =2.0A/m 3.1m当たりの巻数 n= I 2πr 200 0.10 I 12/17」より 2r =2.0×10°/m ソレノイドを流れる電流がつくる磁場の 式 「H=nI」 より V 4. フレミングの左手の法則を適用する。 導 線が受ける力の向きは右向き。 5. 電流が磁場から受ける力の式「F=IBU」よ り F=2.0×(5.0×10-)×0.10 =1.0×10-3N 6. 平行電流が及ぼしあう力の式 「F=WIL」より 2πr F=(4m×10-7)×2×4 -x1 2×0.2 =8x10 N 7. ローレンツ力の式より f=qvB フレミングの左手の法則より, 粒子は正電 荷であることがわかる。

キルヒホッフの法則の分野です。 （1）でみかけの導線で短縮されるというのがどういうことか分かりません。

200 S M R1 C₁ 40M 262. コンデンサーを含む回路図の回路で, R1, R2, R3 はそれぞれ抵抗値 200Ω, 300Ω, 100Ωの抵抗, C1, C2 は それぞれ電気容量 4.0μF, 1.0μF のコンデンサー, Eは起電 力12V の内部抵抗が無視できる電池, K1, K2 はスイッチで ある。 C1, C2 は, 初め電荷をもっていないものとする。 ○ (1) K1 だけを閉じた瞬間, R3 に流れる電流を求めよ。 0 (2) K, だけを閉じて時間が十分経過した。 Ci, C2 に蓄えられている電気量を求めよ。 Q (3) 次に,K, を閉じたまま K2 を閉じて時間が十分経過した。 C1, C2 に蓄えられている N K₁ E HH 300Ω R2 K2 12V HH 248 TOM C2 R₁ 100 電気量を求めよ。 (4) (3)において,Ci,C2 に電荷が蓄えられるまでに K2 を通って移動した電荷を求めよ。 (5) (4) において,電流はMからNへ流れたか。 またはNからMへ流れたか。 ▶257

電場・電位の問題です。 下の欄の考え方のところにひいた波線部がなぜ√2E1になるのか教えてください。

重要例題 27 電場・電位 5分 電気量の大きさがQの正電荷2個を、xy平面上の点 ( a, 0) および (-a, 0) にそれぞれ固定した。 クーロンの法則の比例定数をkとする。 問1 点Pでの電場の強さはいくらか。 正しいものを1つ選べ。 96 1 k Q 2a² ② k- 考え方 問 1 2 つの電荷によ る電場E, E2は図のように なるから, 大きさは E=E2=k- 左右対称だから, 合成した電 場はy軸上のEになる。 Q2 Q ① (2-√2) k- Ⓒ (2-√2)k 2 ② a a Q Q =h (√2 a)² 2a² 第4編 電気と磁気 3 k- Q 2 E₁ の大きさEはE=√2E=k- √2a, (-a, 0) √2 a² 問2 電気量の大きさがQの、別の正電荷を,点Pから点0へゆっくり移動させるのに必要な外 「力のする仕事はいくらか。 正しいものを1つ選べ。 45°45° P a a O Q √2a² a 4 k√2Q a² E2 2Q a² 5 k- 3 (2-√2)k 2² ③ a 解答 問2点Pの電位Vp=2×k- k√√2a² y4 問1① 問2③ P (0, a) Q 0(0,0) (a,0) x -= √2k ² Q a Q 点0の電位Vo=2xk- =2k a 電荷を移動させる仕事は W=Q×電位差であるか 5_W=Q(Vo-V₁)=(2− √2) k Q² a

（2）で合成容量を使うのはなぜですか？V1なら4.0μFじゃダメなのですか

200 第4編 電 375. コンデンサーの接続図で C は電気容量 4.0μFの コンデンサー C2 は同じく 8.0μFのコンデンサー, Sはスイッ E は電圧 3.0 × 10²V の直流電源である。 初め C1, C2 に電 荷はないとする。 (1) スイッチSをA側に倒し, C2 を充電する。 このとき, C2に 蓄えられる電気量Q2 〔C〕 を求めよ。 PAP =C1 B A S & PUR C₂0 744 (2)次に,スイッチSをBに切りかえた。 C1 の両端の電圧 V1〔V〕 を求めよ。 物 (3) 再びスイッチSをAに切りかえ, 充電した後Bに倒した。 C の電圧 V2 〔V〕 を求め 例題 75.381

問4の解答マーカー部がよく分かりません。 理論分解電圧とはなんですか？ （グループ2に分類されたのは、塩化銅と硝酸銅と硝酸銀です。）

30 2023年度 問1 計算のために必要であれば,次の値を用いなさい。 原子量: H1.00 C12.0 16.0 ファラデー定数 : 9.65 × 10°C/mol, アボガドロ定数:6.02×1023/mol Ⅰ 次の文章を読んで, 以下の問1~5に答えなさい。 (配点19点) 化学 (1科目 : 60分 2科目 : 120分 ) 電解質の水溶液に挿入した一対の電極間に直流電圧を印加すると,通常起こりに くい酸化還元反応が起こる。 この操作は 「電気分解」 と呼ばれる。 外部から供給さ れた電気エネルギーは化学エネルギーに変換されるので,電気分解は 応である。 また, 反応が生じる電極を「陽極｣, ア 反 反応が生じ る電極を「陰極」 という。 例えば、純水に水酸化ナトリウムを添加し,その中に挿 入した一対の炭素棒間に直流電圧を印加すると, 水素と酸素が得られる。次に,純 水に添加する物質を変更し、同様の操作を行ったところ, 添加した物質はガス発生 の挙動に応じて次の3グループに分類できた。 グループ ① グループ ② グループ ③ ア から選びなさい。 両方の電極からガスが発生する 片方の電極のみからガスが発生する いずれの電極からもガスは発生しない ウ に該当する用語として適当な組み合わせをA~D 神戸大 問

なぜ合成容量を使うのですか？（2）

200 第4編・電気と磁気 375. コンデンサーの接続図で C は電気容量 4.0μF の コンデンサー, C2は同じく 8.0μFのコンデンサー,Sはスイッ 子 3.0×102V の直流電源である。 初め C1, C2 に電 は電圧 376. コンデンサーの接続 コンデンサーC1, C2 と起電力 V,2Vの2つの電池、および2つのスイッ チ S, S2 を図のように接続した回路がある。 コンデ ンサー C, および C2 の電気容量はいずれもCであり, 初め、スイッチ St, S2は開いており、2つのコンデン サーには電荷が蓄えられていない。 (1) スイッチ S」を閉じて十分 を求め上 V. C1 荷はないとする。 (1) スイッチSをA側に倒し, C2 を充電する。 このとき, C2 に 蓄えられる電気量Q2 [C] を求めよ。 (2) 次に, スイッチSをBに切りかえた。 C1 の両端の電圧 V1 〔V〕 を求めよ。 (3) 再びスイッチSをAに切りかえ, 充電した後Bに倒した。 C の電圧 V2 〔V〕を求め 例題 75,381 S1 BA HH S HH :C2 E- C1 C 2 40E