図1のようにx軸上の点A(a, 0, 0)に正の点電荷+2Qが,点B(-α, 0, 0) に負の点 電荷Qが固定されている。 以下の問いに答えよ。 ただしaは正の定数, クーロンの法則の 比例定数をk,電位は無限遠を0とする。 重力の影響, 空気抵抗, 摩擦は無視してよい。 ONE 5SOS- B(-Q) ・a 0 図 1 (1) x軸上の電場は位置により異なる。 電場の向きがx軸上で正になる区間と, 負になる区間 をそれぞれ求めよ (ただし, 点電荷のある x=a と x = α については考えなくてよい)。 また, x軸上で電場の強さが0になる x座標を求めよ。 (2) x軸上での電位Vx を位置xの関数として表せ (絶対値を用いて1つの式で表すこと)。 ま た, そのグラフの概形を解答用紙の所定の部分に描き, Vx = 0 となる x座標と, 極値があれ ば極値のx座標を求めよ。 (3) xy平面上で電位が0となる図形の式を求め、 そのグラフを解答用紙の所定の部分に描け。 -1- A(+2Q) a (4) yz 平面上の任意の点(0, y, z) での電位を表す式 Vyz を求めよ｡ またyz 平面上での等 電位線として,最も適切な概略図を次の(ア)~ (カ)から選び,記号で答えよ。ただし,隣り合う 等電位線の電位差は一定であるとする。 Dagen (7) 2 (1) z (ウ) 20 2a 2a 0 2 -2aa0 -2a -2a- (カ) 2a a a 2a (エ) tary 2a y -2a-a 2a -2a- (5) x軸上で,負方向に十分離れた位置に、質量がm, 大きさがで符号が分からない点電荷 Pを置いたところ, Pは原点Oに向かって動きはじめた。 Pはx軸上だけを動くものとする。 (a) 点電荷Pの符号を答えよ。 (b) 点電荷Pはどこまで原点Oに近づくか。 そのx座標を答えよ。 (c) 点電荷Pが動きはじめてから, 原点Oに最も近づくまでの間の, 速さが最大になるx 座標と, 速さの最大値を求めよ。 - 2-