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質問の種類

物理 高校生

高校物理の質問です。 (ア)〜(エ)および(カ)〜(コ)の解き方を教えてください。途中式など書いていただけると大変助かります。 一部でも構いません。

以下の文章中の(ア)~(エ)および(カ)~(コ)に適切な式を記入しなさい。(オ)には文章中の指示にしたがって適切 なグラフを描きなさい。ただし、解答にんを用いてはならない。 なお、文章中の角度の単位はラジアンである。 図1のように、x ≥0の領域において一様な磁束密度 (大きさB)の磁場がかかっている。 磁場の向きは、 図1の右図 において、紙面の手前から奥に向かう方向である。x < 0の領域には磁場はかかっていない。半径aで中心角”の扇形 コイル OHKLが磁場と垂直なx-y平面内にあり、原点を中心としてx-y平面内でなめらかに回転できる。 0 と Lは、図1の左図の端子P, Qをとおして、電気抵抗 R の抵抗器、電気容量 C のコンデンサー、およびスイッチ1, S2からなる図2の回路の端子P,Qと常につながっている。 OLは十分に短く、 KL の長さをaとみなし、扇形コイル を貫く磁束は、半径がaで中心角がこの扇形の面積を貫く磁束と考える。 導線の太さや質量および電気抵抗、扇形コイ ル以外の部分で生じる誘導起電力、自己誘導、および空気抵抗の効果は無視する。また、扇形コイルの変形は考えな い。 (1) スイッチS」を閉じ、S2を開いた状態で、点 H に外力を加えることで、扇形コイルを一定の角速度w (0)で図1 のように反時計回りに回転させた。時刻t = 0において点 H はx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあった。微小時間経 過後に、扇形コイルを貫く磁束が減少し、端子 P に対する端子Q の電位は(ア)となった。このとき扇形コイルは、 K→Lの方向を正として=(ア)×(イ)の電流が流れ、導線 KL が磁場から受ける力の大きさは(ウ)であった。そ の後、時刻t=(エ)で、はじめて扇形コイルに流れる電流が0となった。t = 0から扇形コイルが一回転するt=2まで の時間の、K→L 方向を正とした電流の時間変化を実線で描くと(オ)となる。 扇形コイルが一回転するまでに抵抗器 で生じたジュール熱は (カ) であった。扇形コイルに加えた外力がした仕事が抵抗器で発生したジュール熱と等しい ので、時刻 (0 <t < t) において点Hに加えた外力は (キ) であることがわかる。 ただし、 外力は常に扇形コイルの円 弧の接線方向にかけるものとする。 (2) スイッチ2を閉じ、 S を開いた状態で、 点Hに外力を加えることで、 扇形コイルを一定の角速度w(0) で図1の ように反時計回りに回転させた。時刻t=0において点Hはx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあり、このときコンデン サーには電荷が蓄えられていなかった。 微小時間経過後に扇形コイルには電流が流れ、コンデンサーは充電されはじ めた。その後、時刻t = (エ)までにコンデンサーは十分に充電され、回路を流れる電流は0となった。このときコンデ ンサーに蓄えられた電気量は(ク)であった。時刻から2tの間に、 コンデンサーは放電し蓄えられた電気量は 0 と なった。時刻から2ちの間に抵抗器で発生したジュール熱(ケ)であった。また、時刻から2tの間に回路に流 れる、時間とともに変化する電流の大きさをI とおく。このとき、コンデンサーに蓄えられている、時間とともに変化 する電気量の大きさは(コ)となる。 H B(IIの領域のみ) W PO I KT S₁ R Sa Q -OP 扇形コイルを真上から見た図 図1 図2

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理科 中学生

⑵①教えてください。答えウとオです

3 248 合格メソッド理科 和也さんは、豆電球, 発光ダイオード, 風車を取りつけた 次の実験を行った。 あとの各問に答えなさい。 (和歌山県改) 実験 Ⅰ 豆電球に一定の向きに電流を流して, 豆電球のようすを観察した。 その後, 豆電球を発光ダイオード、 て、 風車を取りつけたモーターにかえて, それぞれのようすを観察した。 次に、豆電球に逆の向きに電流を流して, 豆電球のようすを観察した。 その後、豆電 球を発光ダイオード, 風車を取りつけた モーターにかえて、それぞれのようすを観 察した。 図1のように、3つの回路をつくり、豆 電球a, b, cの明るさを観察した。 IV 図2のように、3つの回路をつくり, 電 源装置で電圧計の示す値を変化させ,その とき,それぞれの回路を流れる電流を電流 計ではかって記録した。 (1)次の表は、実験 1, II の結果をまとめようと したものである。 表中の 1 ~ ③について, 最も 適切なものを、それぞれア, イの中から一つず つ選び、その記号を書きなさい。 図1 a b 図2 回路 A 回路B 回路 C A V 電気器具 実験の結果 実験Ⅱの結果 豆電球 発光ダイオード 風車を取りつけ たモーター 光った 光った ① {ア 光った 風車が一定の向 きに回転した ② {ア光った 風車が実験と ③{ア 同じ イ 光らなかった} イ光らなかった} イ逆の}向きに回転した (2)実験IIについて,次の①、②の間に答えなさい。 ① a,b,cの明るさの関係について正しく述べたものを、次の 電球 ア~オの中から二つ選び、 その記号を書きなさい。 ただし, 豆電球と乾 電池はすべて同じ規格であり、導線の抵抗は考えないものとする。 ア aとbの明るさは同じである。 合bとcの明るさは同じである。 図3 300V 15V 3V ウとcの明るさは同じである。 エ bはaよりも明るい。 オ cはbよりも明るい。 ②豆電球bに加わる電圧をはかると, 図3のようになった。 豆電球b 加わる電圧は何Vか,書きなさい。 (3)実験IVについて,次の①~③の問に答えなさい。 ①図4は,電流計の一部を表している。 回路を流れる電流の大きさがわか らないとき,電流計を回路につなぐには, 一般に,一端子をどのような手 順で選べばよいか,簡潔に書きなさい。 ②図5は,和也さんが, 回路Aの実験結果をグラフに表そうとして測定 値を点(●)で,かき入れたものである。 この図に線を引いて電流と電 圧の関係を表したグラフとして最も適切なものを,次のア~エの中から一 つ選び、その記号を書きなさい。 図 50mA 500mA 5A 実 図5 0.30 電流 A 流 0.15 [A] 3 10 20 30 40 50ml 0 0 3 6 電圧[V] ③ 東映 D

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