(２)でなぜBが高電位になるのか分かりません 回転すると右向きの磁束が増えるからそれを妨げるために、AからBの向きに電流が流れるのでAが高電位になるんじゃないんですか？

f B セント 135 〈交流の発生> 113 (2) 辺abは磁場を横切る体なので、 誘導起電力の式 「V=Blo」 を用いる。 (3)(pq間に発生する誘導起電力) (コイルの各辺に生じる誘導起電力の和) 標準問題 (5) コイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N4 at」を用いる。 A 135.〈交流の発生> 図1のような辺の長さが1の正方形 abedからなる1回 巻きのコイルを,磁束密度Bの均一な磁場の中に置き、 磁 力線に垂直な軸のまわりに,一定の角速度で図の矢印の 向きに回す。 コイルの両端はそれぞれリング状の電極p と qを通して,常に抵抗Rとつながっている。 このとき、コ イルは回転するが, リング状の電極と抵抗は静止したまま である。図2(a) と (b)は回転軸にそって見たコイルと磁力線 (a) = 0 である。図2のように,コイルの面と磁場の角度は,時 N S P 9 R- 図 1 B (b) t=to N S N S 刻 t=0 のとき 0=0, 時刻t=to のとき 0<B<1であ R cd ab 8 図2 った。次の問いに答えよ。 [A]各辺に生じる誘導起電力を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。答 えには1,B,w, tのうちから必要なものを用いよ。 〇 (1) 辺 ab 部分の速さを表せ。 (2)時刻における辺 ab 部分に生じる誘導起電力の大きさを表せ。 (3) 時刻 t における各辺に生じる誘導起電力を足し合わせることで, pq間に発生する誘導 起電力 Vの大きさを表せ。 〔B〕 ファラデーの電磁誘導の法則を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。 答えには l, B, w, tのうちから必要なものを用いよ。 (4) 時刻 t におけるコイルを貫く磁束を表せ。 (5) 時刻 t におけるコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさを表せ。 ただし、必要であれば, 次式を利用してよい。 Asin wt =wcoswt, 4t ⊿coswt =-wsin wt At [C] 抵抗に流れる電流I と消費電力Pを考える。 p から抵抗を通って q に流れる電流の向 きを正とする。 記 (6) 時刻 t = to における辺 ab に流れる電流Iの向きを図1に矢印で示せ。 また電流Iに よってコイルが磁場からどのような向きの力を受けるか説明せよ。 (7) 消費電力の最大値 Pmax を1, B, w, R のうちから必要なものを用いて表せ。 また, P と wtの関係を 0≦wt2 の範囲でグラフに図示せよ。 [23 徳島大〕 (8)電流が磁場から受ける力 「FIBL」の向きは、フレミングの左手の法則より判断する。 2 (7)消費電力Pは, 「PIV=PR=」から適当な形の式を用いる。 〔A〕 (1) 辺abの速さひab は, コイルの回転半径が であるので,速さと角 2 速度の関係式 「v=rw」 より Vab 51=- (2) 時刻において,辺ab は水平から角度 wt 回転しているので 辺ab の磁 場に垂直な方向の速度成分 Vabi は図a より 上向きを正として Vabi = Dab COSWt=coswt と表される。 辺ab に生じる誘導起電力の大きさ | Vab|は, 「V=Bl」 より |Vab|=|Blvabi|=| 11=B1.12 cost=/12/Blacoswt| このとき,swt< ならば誘導起電力の向きはレンツの法則A より bが高電位となる向き ※Bである。 (3) 磁場を垂直に横切る辺は辺abと辺cdであり, これらの辺にのみ誘導起 電力が生じる。 辺cdについても 時刻に生じる誘導起電力の大きさを |Veal として求めると, 辺ab についての(1),(2)と同様になり <<-*A によっ くる磁 れた磁 B 公式カ 状 |V|=|Blucas|=|Bl-cos wt|=Bl³w|cos wt| 誘導書 Out < ならば誘導起電力の向きはレンツの法則よりdが高電位とな る向きである。 求め V=|Van|+|Vcal=12Blwlcoset|+1/2 よって Vab と Veaの誘導起電力の向きは同じ方向であるので, pq間に発 生する誘導起電力の大きさ Vは Blwcoswt|=Bl°ω\coswt| 〔B〕 (4) コイルの面積をSとする。 時刻において, コイルは水平から角 ・度回転しているので、 磁場に対して直角方向に射影したコイルの面積 Sは図bより S=S|sint|=|sinet| このとき、コイルを貫く磁束は、磁束の式 「Ø=BS」より, 0<wt<πで のコイルの向きに対してコイルを貫く磁束を正とすると =BS = Blsinat (5)(4)においてコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさ|Vは,ファラデーの 電磁誘導の法則 「V=-N2」より 4t |V|=|-1×40 |=|_ A(BIªsinwt)|=|- BF²-- =l-Bl2wcoswtl=Blw\coswt|C Asin wt At ---

(6)で磁場による力が働いているのにエネルギー保存則が成り立つ理由を教えてください

(4)(ア)から(エ)の全区間でコイルに生したジュール熱の総量を求めよ。また、この総量とコイ ルの速さを一定に保つために作用させた外力との関係を述べよ。 129. 〈斜面上を動く正方形コイルに生じる誘導起電力〉 図のように、水平面となす角度が ⑥ (0x0<)の十分 長い斜面がある。この斜面に、質量がm, 電気抵抗が R, 磁場 B JAC [21 高知大改 A D 1 m.R B M x 0 1辺の長さがdの正方形の1巻きコイル ABCD を置く。 いま、斜面にそって下向きをx軸にとる。斜面上のx≧0 この領域には、面と垂直上向きに磁場があり,その磁束密度 の大きさはxの関数として, B=kx で与えられる。 こ ここでは正の定数である。 コイルの自己インダクタンス, およびコイルと斜面の間の摩擦力はないものとする。 重力加速度の大きさをgとする。 初めに、コイルの辺BCがx軸と平行で,辺AB と辺 CD の位置が,それぞれ, x=0 と x=dになるように置いた。 この状態から, コイルを静かにはなしたところ, コイルは辺 BCがx軸と平行なまま。斜面にそって下向きに動きだした。 辺ABが位置 xにあり,速さで運動している瞬間について,(1)~(6)に答えよ。答えの式 は,m,g, R, k, x, devのうち必要なものを用いて表せ。 (1) 辺ABの両端に生じている誘導起電力の大きさ V」を求めよ。 また, 電位が高いのは端A と端Bのどちらか答えよ。 (2) コイルに生じている誘導起電力の大きさ Vを求めよ。 Xxx dayRoux よって、 E=Bwx OPの電力の大きさV[V] とれるから V-12/Baw まるようになるか OPのである。 P(W) 抵抗で R に流れる電流の大きさ であるから 受ける力の式「F= (4)の向きが②だから、フレ 仕事率(W) は、 (7) Baw Ba 131〈相互誘導〉 2 AR ファラデーの電磁誘導の法則 比較する。 が流れているコイル <コイル」を貫く磁束のは、 SISL N₁ 電流が

物理 力のモーメントです。 （4）でfgまわりの力のモーメントを求めるのですが、摩擦力が反時計回りで、垂直抗力が時計回りになるのがよくわかりません。 どなたか教えてください。

高さが [m]、底面の一辺の長さがmの正方形で,密度が一様な質量 m[kg]の直方体abed-efghを下 図のように水平面に置かれた斜面上のA点に置いた。 斜面は取り替え可能であり、 異なる材質のものを実 重力加速度の大きさをg[m/s']として, 以下の問いに答えよ。 なお, 問 (1), 問 (3) を除いて, 答えを導く過程 験によって使い分けた。 また, 斜面と水平面のなす角 9 [rad]は, その大きさを変化させることができる。 も記述すること。 b e a d 00 b A a まず,なめらかな斜面を 0 = 0, [rad] となるように設置してA点に直方体 abcd-efgh を置いたところ, 方体はそのまま斜面をすべり始めた｡ (1) の解答欄 A (1) このとき、直方体 abcd-efgh に作用しているすべての力の大きさおよび向きを,解答欄に示せ。 ただ し、向きは矢印で図示し, 大きさは矢印の周囲に記入すること。 e (2) 直方体 abcdefgh が斜面を下る際の速さおよび加速度の大きさを, 動き始めてからの時間を f[s] とし て, およびg の中から必要なものを用いて答えよ。 次に,静止摩擦係数がμの斜面に取り替え、直方体abcdefgh をA点に置いた。 (3) 0 0 = 0 rad から徐々に大きくして0=0, [rad] となったとき, 直方体 abcdefghは静止したままであ った。このとき、直方体 abcdefghに作用しているすべての力の大きさおよび向きを、解答欄に示せ。 ただし、向きは矢印で図示し, 大きさは矢印の周囲に記入すること｡

解説お願いします🙇‍♀️

⑨9 [2021 立命館大] アに適切な数式を記せ。 次の文章を読み, から最も適切なものを1つ選べ。 重力加速度は一定で, その大きさをg とする。 定されているものとする。 ばねは、質量が無視できるものとし, ばね定数が k, 自然の長 次の問いにおいて, 天井と床は,いずれも剛体 (注; 変形しない物体のこと)であり、 さがL であり、まっすぐ伸び縮みするものとする。 ブロックは,質量がmで,大きさが 無視できるものとし、その運動は,同一直線上から外れないものとする。 図1のように、天井からばねをつるし, ばねにブロックを取りつ けた。 ばねの自然の長さを保つようブロックを手で支え、静かに手 をはなした後、 ばねが最も伸びるまでの運動を考える。 ブロックに かかる力は,重力とばねの力のみであるとする。 図2は, ばねが最 も伸びる途中までの, ばねの長さと, ブロックにかかる重力 (点A と点Cを通る太線) とばねの力 (点Bと点Eを通る太線)の関係を示 す。 ブロックにかかる重力とばねの力がつりあ うとき、ばねの長さはい である。 ばねの 長さがL から(い) になる間に重力がブロック に行った仕事の大きさは、図2のろの面 積と等しい。 また, この間にばねの力がブロ ックに行った仕事の大きさは、図2のは の面積と等しい。 したがって, ばねの長さが (い)のとき, ブロックの運動エネルギーは アである。 ばねがさらに伸び, ブロック 図2 の運動エネルギーが0になるのは, ばねの長さがにのときである。 い とにの選択肢 ① Lo+ mgk ② Lo+mgk 2 ④ Lo+ mg 2k ⑤ Lo+ mg k いにには指定された選択肢 の選択肢 ① 三角形 BED ② 四角形 ABDC ブロックにかかる力 (鉛直上向きが正) Lo ③ Lo+2mgk ⑥ Lo+ 2mg k 1 B! ③ 四角形 ABEC い A: 重力 C 図 1 Di ばね ばねのカレ 傾きん HE 天井 ブロック ばねの長さ q

この式の計算方法を教えてください！！

AT DU 1.5×10"mであり、 表面積は, 4×3.14 × (1.5×10') = 2.82×1023m² +71* BED TI

大問4の（c）の問題の解き方がよくわかりません。 教えていただければ幸いです！！

則を表して W V=ー= vBL 答 4. この紙面に垂直で表から裏に向かう一様な磁場を 考え、その磁束密度をBとする。 磁場に垂直な長 方形の導線 abed を設置して、一辺 be を速さvで 右側へ動かすとする(図1参照)。これについて下 記の問いに答えなさい。 速さvで磁場内を移動している導線bc は起 電力V= vBI の電池と同等である。図2の電 池の電圧をV=vBI とすると、 図1と図2は 同等である。したがって、 電流はc→d→a→b の向きに流れる。 荷電粒子qがbからcへ移動するのは磁場 からF= qvB の力を受けるからである。した がって、図1では、導線の運動エネルギーが 磁場を介して起電力を生み出していることが 分かる。図2では電池の化学エネルギーが起 答 d a b b 電力の源である。 図1:時刻rにおいて、 可動導線は bc の位置にあった とする。破線b'c' は時刻!+ Ar における可動導線の位 置を表している。 (a) 辺 be 上の正の電荷q を帯びた自由荷電粒子 が磁場から受けるカFの大きさと向きを求 b めよ。 図 2: 解答 Fは次式で与えられる。 (c) 荷電粒子がcdab 間を移動している最中は、 電 気エネルギーは磁磁場から荷電粒子に供給され ないことを確かめなさい。つまり、この区間 では、荷電粒子の移動方向とローレンツカは 常に直交していることを示しなさい。 F= qixB すとBがなす角はx/2であるから力の大きさ F は次式で与えられる。 F= qvB 答 1a

(1)どの向きにBが働くか分かりません💦

(間 6) 回路 abed に流れる電流を求めよ。ただし, 電流はa→bの方向を正とする。 まずsとrに,図のように電流」が流れている場合を考える。以下の問いに答えよ。 ア能に平行に置かれている。「」と」の間隔はtで、それらは y軸から等距離の位置にある。ー 方,sとraはy軸から距離Lの位置にある。さらに、長さがをで抵抗が Rの2本の導体棒 ab と cd がそれぞれ速さ (r, < Pa) でr Tz の湾方に接しながら運動しているとする。た。 直線で抵抗が無視できる無限に長い4本の導体棒 T I Fs Taが、 図のようにy平面上で Cach guest's Davor. However, it is on an Ai island, there are no other person thana guest, Of course, there fe no cook, so you have to capture all edients you want to cat and * vourself. Sure you lean n tha 2 そつなぐ。A は水平な床の上 び,ばねが自然長にある時 町の摩擦はないものとし、 れ,", u= qur (a > 1) R てAが持つ運動エネ , u'. m, g で表 位置でAの速度 (一番くよく) 条件をbとx における磁楽密度Bの大きさと向きを求め (間 1) r, ra で囲まれる平面内 トただし、レ>号> x] として、 1に比べて(金)は小さく無視できるとする。 きはその位置 -0で静止し (問 2) 園路abcd に生じる誘導起電カの大きさを求めよ。 ( 3) 阿路 abcd に流れる電流を求めよ。ただし、電流はa→bの方向を正とする。 (間 4) 導体棒ab が磁場から受けるカ下の大きさと向きを求めよ。 次に,rに流れる電流の方向を逆にした。xiがLよりも十分小さいという近似を用いず、 以 下の問いに答えよ。 (間 5) 「, faで囲まれる平面内(一号くょく) における磁東密度為の大きさと向きを求の よ。

1枚目のピンクで丸している問題(ア)を 教えてください。 2枚目が解説です。

~に]には指定された選択肢か い 1 ら最も適切なものを1つ選べ。重力加速度は一定で,その大きさをgとする。 次の問いにおいて,天井と床は,いずれも剛体であり,固定されているものとする。ばわ は,質量が無視できるものとし,ばね定数がk,自然の長さが Loであり,まっすぐ伸び縮み するものとする。ブロックは, 質量が mで, 大きさが無視できるものとし,その運動は、同 一直線上から外れないものとする。 図1のように,天井からばねをつるし, ばねにブロックを取りつけた。 ばねの自然の長さを保つようプロックを手で支え,静かに手をはなした後 ばねが最も伸びるまでの運動を考える。ブロックにかかる力は, 重力とば ねの力のみであるとする。図2は,ばねが最も伸びる途中までの, ばねの 長さと,プロックにかかる重力(点Aと点Cを通る太線)とばねの力 (点B と点Eを通る太線)の関係を示す。 ブロックにかかる重力とばねの力がつりあうとき,ば ねの長さはい]である。ばねの長さが Loからいに なる間に重力がブロックに行った仕事の大きさは, 図2 ろの面積と等しい。また,この間にばねの力が プロックに行った仕事の大きさは,図2の は]の面 積と等しい。したがって,ばねの長さがいのとき,ブロ ックの運動エネルギーは[ア]である。ばねがさらに 伸び,プロックの運動エネルギーが0になるのは, ばね の長さがに]のときである。 次の文章を読み, ア]に適切な数式を記せ。 天井 ばね ブロック 図1 ブロックにかかる力カ (鉛直上向きが正) Lo い の ばねのカレ傾きん ;E B D 0- ばねの長さ A重力 C! 図2 い と に |の選択肢 の Lo+ mgk の Lo+mgk 3 Lo+2mgk mg O Lo+ 2k 2 6 L+ mg 6 Lo+ 2mg k ろ の 三角形BED は |の選択肢 2 四角形 ABDC 3四角形 ABEC

なんで➀の式が成り立つんですか？

基本問題 基本例題65)キルヒホッフの法則 物理 図の回路において, E,=28V, E,=14V, R,=202, R,=40 Q, R。=102である。電池の内部抵抗は無視で きるものとして, R,, R2, R, の各抵抗を流れる電流の 大きさと向きを求めよ。 R、 a ,E R。 b R。 閉回路 abeda :28=20I,+401, …2 閉回路cbefc :14=1013+4012…③ 式ののI=I+I,を式②, ③の1,に代入し,計算 すると,I,=0.60 A, Is=-0.20A となる。これか ら,I=0.40A と求められる。I,は符号が負なの で,最初に仮定した向きとは逆向きになる。 以上から,R」:0.60A, d→aの向き, R.:0.40A b→eの向き,R,:0.20A, c→fの向き 各抵抗を流れる電流の向きを仮定し, 指針 キルヒホッフの法則を用いて式を立て,連立させ て求める。 R,, Re, R。の各抵抗を流れる電流 をI, Ie, Is とし,図のような向きに流れると仮 定する。回路の分岐点bにおいて,キルヒホッフ 解説 の第1法則を用いると, また,キルヒホッフの第2法則を用いて,閉回路 abeda, cbefcの向きについて式を立てる。 E、 Q (Point キルヒホッフの法則を用いるとき。 電流の向きが推測しにくい場合でも, 適当に向 きを仮定して式を立て,計算で得られた値の行 号から向きを判断するとよい。 また, 閉回路の 取り方は一通りではない。 式を立てやすい閉回 路を考えるとよい。 本間では, abcfeda の面 回路を取ることもでき, 28-14=201,-104の 式が得られ,同じ結果が導かれる。 R」 d 28V a 20 2 I。 R2 b 402 - Is R。 E。 f 14V 102

問一(2)のローレンツ力の向きがわかりません

16 2019年度 物理 |2| 辺の長さがr(bc の辺)と1(cd の辺)の,導線を曲げて作られた長方形のコイル。 る。図のようにx,y, z座標をとり, y軸方向正の向きに, 磁束密度の大きさ B0- かける。外力を加えて, コイルabcdを図中の破線で示される矢印の向きに、x輪の利。 の角速度ので回転させる。ここで,x 軸は辺 bc の中点を通り,辺bcに垂直であるとれ、 =0においてコイルの面は磁場に垂直で, cd の辺が abの辺よりも上方にある。 電極PとQは、それぞれ, コイルのd側とa側につながっている。導線の電気味、 を流れる電流が作る磁場は無視してよい。 電気素量をe(e>0)とする。以下の問い 2019年度 静岡大-後期 問3 次にスイッチSを3側につなぎ, コイルに電気容量Cのコンデンサーを直列 場合を考える。コンデンサーにはt=0において電荷がないとする。 11 (1) コイルを流れる電流を時刻tの関数として、解答用紙にグラフを描け。電流 下図中の矢印を正の向きとする。また,縦軸(電流)については最大値を明記す [解答欄) 電流 最大値 (配点 35%) 対 問1 初めに、コイルabed に接続されたスイッチSを1の位置にし、コイルには電 0 2元 4元 イ いようにした。問1では, コイルの辺 cd がy> 0 の領域にあるときを考える (1) 時刻:において, コイルの辺 cd の速さを求めよ。また,速度ベクトルと恐。 の のなす角度はいくらか。 1 (2 コイルの辺 cdの導線の中に存在する電子を考える。この電子が時刻において (2) 時刻において,コンデンサーで消費される電力を求めよ。 い ローレンツカの大きさを求めよ。また,この力の向きは次の選択肢のうちどれね。 かの記号で答えよ。 (3) この消費電力の時間平均を求めよ。 選択肢:ア):x軸正の向き,(イ):x軸負の向き,(ウ):y 軸正の向き, C 日:y軸負の向き, (オ): z 軸正の向き,(カ): z 軸負の向き) y B 3 コイルの中には電荷の分布が生じ, (2)のローレンツカとつりあう電場かハッ の電場によって生じるコイル全体での誘導起電力の大きさVを 回転方向 b V=V,|sin(wt + φ)| P と表すとき、V。とφを求めよ。 問3 (1) における電流の向き a また、電位が最も高い点は次の選択肢のうちどの点か。(ア)から(エ)の記号で蓄える X R 機 選択肢:):a, (イ): b, (ウ) : c, (エ): d} 0 -1 C O スイッチ S 1 以下の問では、コイルの辺 cd の位置はy>0 の領域には限らないとする。また。h 答えても良い(ただし、φは用いないこと)。 るい 問2 次にスイッチSを2側につなぎ、コイルに抵抗値Rの抵抗を直刃 る。 (1) 時刻tにおいて, 抵抗で消費される電力を求めよ。 (2 この消費電力の時間平均を求めよ。