26 酔 剣結本 問3 次の文章中の空欄 19 20に入れる式として最も適当なものを、 それぞれの選択肢のうちから一つずつ選べ。大 Sを閉じてから十分な時間が経つまでに、 外力がした仕事の大きさをW. 抵 抗で発生したジュール熱の大きさをJ とし,十分な時間が経ったときにコンデ ンサーに蓄えられているエネルギーをUとする。このとき,W,J,Uの間に の関係が成り立つ。また,外力がした仕事の大きさは、十分な 97051 時間が経ったときにコンデンサーに蓄えられている電荷を,導体棒の両端に生 じる電位差 V」に逆らって運ぶ仕事の大きさに等しくなる。 したがって抵抗で 発生したジュール熱の大きさは20となるように、体に入 は 19 19 の選択肢 ⑩ W+J + U = 0 W+J-U=0 8 ⑤ W+J = 0 W + U = 0 国保ちなが ちながする 体の電気抵抗 W-1-020 ②W-J+U = 0 ④W-J-U= 0 ⑥W-J=0 ⑧ W-U = 0 20 の選択肢 ① CV2 © CV2 ②1/12/CV3 3 ③ CV2 ④ ⑦ 2CV ⑧ 0 A 0

2 圧力 lb -q B C vBl +q F R iBl ALS 0 キルヒホッフの第2法則より, Bl=q+Ri R iv a 02.0 -(UBI) E 過剰で加えられた量をQ 導体棒は等速なので, 力がつりあっている。 218.0 F=iBl= Bl(vBI-) ・① 一定の電圧 vBlの下でコンデンサーに蓄えられる電気量 g と時間の関係は次の 左側の図のようになる。式①より,力の大きさと時間の関係は次の右側の図の ようになる。 g110=198-4A1 A F 1893-4931 S 5 208.0-la-4932\ 198 NAI ar 0 も大 事 →t 0 0 。18 問3 装置全体に関するエネルギーの変換を考える。 装置全体に与えられたのは外力 の仕事 Wで,この仕事が抵抗で発生したジュール熱とコンデンサーの静電エネ ルギーUに変換されている W=J+U 0. W-J-U=0. -0.5cmである。 電荷の電気量を Q とすると, 導体棒の両端に生じる電位差 V」 に逆らって電荷を運ぶ仕事の大きさは, 運んだ 19 の ④ なお、Q=CV」なので,W=CV である。また,U=1/2CV2 W=QV₁ だけである。 [ の なので,エネルギー の変換を示す上の式に代入すると, CV²=J+CV² 2 問4 スイッチを閉じた直後の電流の向きは, コンデンサーの電荷の符号から判断で の答②

24本 20 第4問 次の文章を読み, 後の問い (問1~7)に答えよ。 (配点 (25) 図1のように、 同一水平面 (紙面)に間隔で平行に置かれた十分に長い2本の導 体レールと、抵抗値R の抵抗, 電気容量Cのコンデンサー, スイッチSを導線で つなぎ、導体レールの上に導体レールに垂直に軽い導体棒を置いた。 導体棒とレー ウールの接点をa, bとする。その後,鉛直上向き(紙面の裏から表の向き)に磁束密度 の大きさがBの一様な磁場 (磁界)をかけた。A ya cm) はじめにコンデンサーには電荷が蓄えられておらず,スイッチSは開いてい る。次に,導体棒を右向きに一定の速さ” (v > 0) で動かしながらSを閉じる。S を閉じた後も、 導体棒が右向きに速さ”で動き続けるように, 導体棒に大きさF の外力を加える。 ただし, 導体棒はレールと垂直を保ちながらなめらかに運動する ものとする。また,導線, 導体レール, 導体棒の電気抵抗, 空気抵抗, 回路の自己 インダクタンスは無視できるものとする。 R B ひ b m F 図 1 la 02.0 08.0 5.7 [s]