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物理 高校生

・物理 電磁誘導 2枚目に薄く四角で囲ったところの式の元となる公式とこの式が示していることを教えて欲しいです よろしくお願いします🙇‍♀️

1入 以下の文章中の □に適切な数または式を記入せよ。 図のように、導体でできた2本のレールが,同一水平面上に距離d隔てて平行に置か れている。このレール上を質量mの導体棒がレールと直交したまま摩擦なしで動く。 これらは磁束密度の方向が鉛直下向きで大きさがBの一様な磁場 (磁界) 中に置かれて いる。2本のレールの左端には,電気容量Cのコンデンサーが導線で接続されており、 その極板をP1, P2とする。 レールと平行で図の矢印の方向をx方向とする。 最初、コ ンデンサーに電荷はなく,導体棒は図中の破線の位置に静止していた。 時刻t=0以 後,導体棒にx方向を向いた大きさ一定の外力Fが加えられ,導体棒は動き始めた。 ただし,レール,導体棒, 導線, およびそれらの接触点の電気抵抗は無視できるものと し、回路を流れる電流により生じる磁束密度も無視できるものとする。 I m P1 F B C d B レール P2 IC (1) 時刻t(t > 0) で導体棒の速さがぃのとき, 誘導起電力によりコンデンサーの極板間 に電位差 (ア)が生じ, 極板P」には電荷Q (イ)が蓄えられる。 (2) このとき, 極板P」に電流が流れ込んでいる。 この電流Iが導体棒にも流れてい ることを考慮すると,導体棒のx方向の加速度をαとして,その運動方程式はma= (ウ)と表される。 (3) 4tを微小時間とすると, 時刻tからt+4tの間に極板P の電荷は, Qから Q + 4Q に変 化する。電荷の変化分 4Qは,電流Iを用いて4Q=(エ)と表される。また,この 4tの間に導体棒の速さがひから+ Av に変化したとすると, 4Q と Avの間には(イ)と同 Av (オ) At 様の関係が成り立つ。 これより、 導体棒の加速度は電流I を用いて α = と表すことができる。 この結果と運動方程式を用いてIを消去し加速度を求めると α= (カ) となる。このことから, 導体棒は等加速度運動をすることがわかる。 (4) 導体棒が初めの位置Oから距離Lだけ進む間に外力Fのした仕事は(キ ある。また,距離L進んだ後の極板P, の電荷gは、(イ)を考慮すると,Lと加速度 を用いてg=クと表される。この時にコンデンサーに蓄えられている静電 エネルギーは,gを用いて(ケ) ]と表される。 したがって,外力のした仕事 (キ) で (コ)と表される。 8 のうち静電エネルギー(ケ)として蓄えられる割合は, m, C, B, dを用いて モ ←

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理科 中学生

(4)の解説お願いします🙇‍♀️答えはエです!

電流による発熱について調べるために,次の実験を行いました。 これについて, あとの問いに答 えなさい。 ただし, 電熱線以外の抵抗は考えないものとし, 電熱線で発生した熱は水温の上昇にす べて使われたものとします。 〔実験〕 I 電源装置,電流計, 電圧計, スイッチ, 抵抗の大き さが10Ωの電熱線Pをつないで回路をつくり, 図1 のように, 発泡ポリスチレンのカップにある質量の 16.0℃の水と電熱線Pを入れた。 ただし, 図1の電圧 計と電流計は省略してある。 Ⅱ 電熱線Pに7.0Vの電圧を加えて電流を流し,カッ プの中の水をゆっくりかき混ぜながら, 水温を2分ご とに調べ,10分間測定した。 表は、このときの結果を まとめたものである。 図1 電源装置 スイッチ 温度計 カップ 水 電熱線P III 抵抗の大きさが5Ωの電熱線Q を用いて, I, II 同じ操作を行った。 表 電流を流した時間〔分〕 0 2 4 6 8 10 電流計の値〔A〕 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 水温〔℃〕 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 (1) 実験で用いた電流計 電圧計について、次の各問いに答えなさい。 ① 図2は,電流計の一部を表しています。 回路に流れる電流の大 きさがわからないとき, 電源装置の一極側の導線を5Aの端子に 最初につなぐのはなぜですか。 簡潔に書きなさい。 図2 50mA 500mA 5A +D.C. ②電流計や電圧計を回路につなぐ方法について述べた次の文中のⓐ ⑥の いものをそれぞれ1つずつ選び, 記号を書きなさい。 }の中から正し 電流計は,測定したい場所にⓐ {ア 直列 イ並列につなぎ, 電圧計は,測定したい 場所に⑥ウ 直列 エ並列につなぐ。 (2)実験Ⅱで, 電熱線Pに7.0V の電圧を加えたときに消費する電力は何W ですか。 (3)実験のⅡで, 電熱線Pを用いて, 7.0V の電圧を加えて5分間電流を流したとき, 電熱線Pか ら発生した熱量は何ですか。 (4) 実験のIの下線部において, 発泡ポリスチレンのカップに入れた水の質量として最も適切なも のを次から1つ選び, 記号を書きなさい。 ただし, 水1gの温度を1.0℃上昇させるのに必要な熱 量を4.2J とします。 ア 40g イ 57g ウ 140g I 280g -4-

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