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理科 中学生

お願いします! 中学理科、電磁誘導の問題です。丸をつけた4番の問題の答えが「エ」になるのですが、その理由がわかりません。(私は「ア」だと思っていました。)どなたか説明してくださると嬉しいです!

4 モーターについて調べるために, 次の実験(1),(2),(3)を順に行った。 (1) 図1のように、エナメル線を巻いてコイルをつくり,両端部分はまっすぐ伸ばして、 P P側のエナメルは完全に,Q側のエナメルは半分だけをはがした。このコイルをクリップ 極を上にして磁石を置きモーターを製作した。これを図2のよ でつくった軸受けにのせて、なめらかに回転することを確認してから、コイルの下に N うな回路につないで電流を流した。 回路の AB間には,電流の 向きを調べるため LED(発光ダイオード) を接続して,この部 分を電流がAからBの向きに流れるときに赤 色が, BからAの向きに流れるときに青色が 点灯するようにした。 また, コイルが回転する ようすを調べたところ, 10回転するのにちょ うど4秒かかっていた。 クリップ でつくっ た軸受け エナメルを 半分はがす エナメルを 完全にはがす 図 1 スイッチ 電池 B 青色 LED N極 A 赤色 (2) コイルの下にあった磁石を, 図3や図4のよ うに位置や向きを変え,それぞれの場合につい てコイルが回転する向きを調べた。 LED 磁石 下面はS極 回転の向き 図2 N極 Q (3) コイルのQ側に半分残していたエナメルを 全部はがしてからコイルを固定した。 図5のよ うにコイルのすぐ近くで棒磁石を 回転させ,そのときコイルを流れ る電流のようすをオシロスコープ で調べた。 図6は,このときのコ イルと棒磁石の位置関係を模式的 に表したものである。 01 S極 P Q- 図3 図 4 Cl 回転軸 オシロスコープ P 回転軸 8880 ooo 棒磁石 図5 コイル 棒磁石 図6 このことについて, 次の1,2,3,4の問いに答えなさい。 1 実験(1)において、二つの LED のようすを説明する文として,最も適切なものはどれか。 ア 赤色のみ点滅し, 青色は点灯しない。 ウ 赤色と青色が同時に点滅する。 イ 赤色は点灯せず, 青色のみ点滅する。 エ 赤色と青色が交互に点滅する。 2 実験(1)において, 1分間あたりのコイルの回転数を求めよ。 3 実験(2) で,図3や図4のように磁石を置いたとき, コイルが回転する向きは,実験(1)のとき に対してそれぞれどうなるか。 「同じ」 または 「逆」のどちらかの語で答えなさい。 4 実験(3)において,図6のように棒磁石がコイルの近くをくり返し通り過ぎていく。オシロス コープで観察される波形のようすを示す模式図として,最も適切なものはどれか。 電 0 Bit ア 時間・ + 電 0 流 +1 電 0 流 時間→ イ + 電 0 流 時間 ウ エ 時間→

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物理 高校生

この問題の(3)がよく理解できません。詳しく解説して欲しいです。お願いしますm(_ _)m

0 の位置 の位置 x〔m〕 が経過 形 基本例題 32 定在波(定常波) 153,154 解説動画 x軸上を要素の等しい2つの正弦波 a, b が,互いに逆向きに進んで重 なりあい、定在波が生じている。 図には, 波 a, 波 b が単独で存在したときの,時刻 t=0s における波a (実線)と波b (破線) が示してある。波の速さは2.0cm/sである。 (1) 図の瞬間(t=0s) の合成波の波形をかけ。 (2) 定在波の腹の位置x を 0≦x≦4.0(cm) ↑y[cm] a の範囲ですべて求めよ。 0 12 13 4 x[cm] (3) t=0s の後,腹の位置の変位の大きさが 最大になる最初の時刻を求めよ。 -1 -2 指針 定在波では,まったく振動しない所(節)と大きく振動する所 (腹)が交互に並ぶ。 解答 波波bの波長 入=4.0cm 周期 T=_4.0 =2.0S V 2.0 (1) 波の重ねあわせによって 図1 Ay[cm] 2 1 0 a 合成波 4 |x〔cm〕 x〔m〕 波形を示す (2) 図1の合成波の波形で、変位の大きさが最大 となる位置が腹の位置。 -1 -2 図1(t=0) ↑y[cm] 合成波 6.0 t[s] 振動を示す x=1.5cm, 3.5cm 8 (3) t=0s (図1の状態)の後,波 a,波bが 1/3 ずつ進むと、図2のように, 山と山(谷と谷) が重なり,腹の位置での変位の大きさは最大 になる。 進む時間はTだから 1=1/21=20-1 -= 0.25s 8 2 11 O 13 4 x[cm] -1 -2 図2(t=1/27)

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