学年

質問の種類

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。

回答募集中 回答数: 0
理科 中学生

どうして逆数倍なのかが分かりません。(10)です。

入試問題 アタック! 〈回路の電流・電圧・抵抗・電力〉 (岐阜県改) (4点×16) 11 の答え フーリン 10Ωの抵抗器aと15Ωの抵抗器bおよび 図1 電源装置を用いて, 次の実験を行った。 [実験1] 図1のように抵抗器abを直 列につないだ回路をつくって, スイッチ を入れ, 回路全体を流れる電流Iや抵抗 器a・bを流れる電流Ia・ Ibを調べた。 電源装置 15V スイッチ (1) (2) 方眼に記入 抵抗器 抵抗器b I= (3) 電圧計 電流計 V= また,電源装置の電圧Vや抵抗器ab 図2 に加わる電圧 Va・ Vb を調べた。 [実験2] 図2のように抵抗器a・bを並 列につないだ回路をつくって,スイッチ を入れ, 実験1と同じく、 電流I・Ia・ 電源装置 スイッチ (4) 抵抗器 a (5) U: ① 抵抗器 b Ibを調べた。 また, 電圧 V VaVb を調べた。 電圧計 電流計 (6) ② ③ (1) 実験1で,電流計の500mAの一端子 図3 を使って電流を測定したところ,電流計 の針が図3のようになった。 このときの 電流は何mAか。 I = 10 20 30 (7) 100 200 300 (2)右の表は, 実験1で抵抗器bに加える 電圧をいろいろに変え, 抵抗器bを流れる電流を 電流 [mA] 400円 0500mA/ V = ① れ 電圧[V] 0 1.5 3.0 4.5 6.0 (8) ② 0 100 200 300 400 [の] 調べた結果である。 表をもとに,電圧と 電流の関係を右の方眼にグラフで表せ。 500 400 (3) 実験1では,I・Ia・ Ib の間にどん な関係があるか。 また,V VaVbの 間にどんな関係があるか。 式で表せ。 電流〔〕 300 (9) Za:Iv= (10) ONE-St mA200 解き方のポイント 100 (4) 実験1でIIa Ib の間に(3)の関係 0 が成り立つ理由として最も適切なものを 次のア~エから1つ選べ。 1 2 3 4 5 6 電圧[V] ア抵抗器abそれぞれにオームの法則が成り立つから。) イ抵抗器abに加わる電圧が同じだから。 ウ抵抗器aの抵抗よりも抵抗器bの抵抗が大きいから。 エ電源抵抗器a-抵抗器bをつなぐ道筋に枝分かれがないから。 (5) 実験1では、回路全体の抵抗は何Ωか。 (6) 実験1で電源装置の電圧が15Vのとき, ①抵抗器aを流れる電流は何Aで, ②抵抗器aに加わる電圧は何Vで, ③抵抗器bが消費する電力は何Wか。 (7)実験2では,I.IaIb の間にどんな関係があるか。 また, V.Va. Vbの間にどんな関係があるか。 式で表せ。 (8)実験2で電源装置の電圧が15Vのとき, ①抵抗器aを流れる電流は何Aで, ②抵抗器bを流れる電流は何Aで, ③抵抗器bが消費する電力は何Wか。 (9) 実験2における, Ia と Ib の比を, 最も簡単な整数の比で表せ。 (10)実験1と2で電源装置の電圧が15Vのとき, 回路全体で発生する熱量が 同じになるのは,実験2で電流を流した時間が実験1の何倍のときか。 (1) 針が右端まで振れたときが 500 mA. E (6)③ 抵抗器bは, 電流が0.6A で、電圧が9V (8)③ 抵抗器bは、 電圧が15Vで, A. SHOAON (10) 「発生する熱量が同じ」という ことは「消費する電力量が同じ」 ということ。回路全体の消費電 力は, 実験1が15V x 0.6A, 実験2が15V × 2.5A。 つまり, 回路全体の消費電力は, 実験2 2.5 が実験1の 一倍。 0.6 ▲答えは解説・解答集 p.9 15

未解決 回答数: 1