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

弘前大学の物理の回路の問題なのですが、図1でスイッチS₁をa側に接続し、スイッチS₂をd側に接続したとき(操作2のとき)、電流はどのように流れるのでしょうか？

2024年度 前期日程 20 問題 2 い。 以下の文章中の空欄を埋めなさい。 弘前大 から 7 ① は、数値や記号 を用いて書きなさい。 (ア)から(エ)は,説明と計算式、答えを書きなさ 内部抵抗を無視できる電圧 V [V] の電池, 抵抗値 2R [Ω] の抵抗R から R4 お よび抵抗値R(Ω)の抵抗 R5, スイッチ S1 S2 と電圧計で構成された図1に示す 回路を考える。 電圧計の内部抵抗は十分に大きく, 電圧計を流れる電流は無視 きるものとする。 2本の線が交わる箇所での電気的なつながりについては, に相当する箇所が現れることがある。 この両端の点g-h間の合成抵抗は 右下の注に示すとおりである。 なお、 図1の回路の中には,電気的に図2の回路 ① [Ω] である。 図1 操作1:はじめに, スイッチ S」 をb側に接続し, スイッチS2をd側に接続した。 このとき電圧計の値は 〔V〕を示した。 ② RI 弘前大 このとき電 なった。ま 操作 4 : 最後に、ス 操作2:つぎに,スイッチS を a側に接続し, スイッチ S2をd側に接続した。 このとき電池から電流I = I [A] が流れた。 この回路全体で1秒間に生 じるジュール熱の総量は,I と V を用いて表すと ③ [J]となっ また,抵抗R] に流れる電流は, I を用いて表すと が h = ④ 表すと Iz = ⑤ て表すと(イ)[V] となった。 [A]となった。また,このときの電流Iは,V, Rを用いて表すと I = (ア)[A] である。 電圧計の値は, V を用い | [A] となった。 抵抗 R5 に流れる電流 I2 は, I を用いて 操作3:スイッチ S を b側に接続し, スイッチS2をc側に接続した。 このとき電池から電流I=I[A] が流れた。 抵抗 R1 に流れる電流」 [A] となった。また,電圧計の値 は,Iを用いて表すと L = は,Vを用いて表すと(ウ)〔V〕となった。

4答えの理解が曖昧なので教えてほしいです 見づらくてすみません🙇‍♀️🙇‍♀️

3 るか。 オームの法則によれば, 電熱線の両端にかかる電圧と, そこを流れる電流との間には のような関係が 3 比例の 4 抵抗の小さい導線と, 抵抗の大きい電熱線を並列につないだ回路では、導線の方が熱くなり,とけて切れ ことがある。 このことから, 電圧・電流・発熱量の間にどのような関係があることがわかるか。 4 同じ 5抵抗の小さい導線と,抵抗の大きい電熱線を直列につないだ回路では,電熱線の方が熱くなる。このこと ら、電圧・電流 発熱量の間にどのような関係があることがわかるか。

有効数字に着いて質問で、問題文の中で有効数字が2桁とか3桁あり統一されてない時はどれに合わせるといいのでしょうか。 教えてください 有効数字の小さな桁数に合わせると思っていたのですが、、、？

A 0 ①発展例題15 電流による発熱 発展問題 246 銅の容器と銅のかき混ぜ棒の質量の合計が1.5×102gの熱 量計に,1.5×102gの水が入っている。この中にニクロム線 を入れ、全体の温度が20.0℃と一様になったとき, 6.0Vの 電圧で1.0Aの電流を10分間流した。 熱量計と水の温度は何 ℃になるか。ただし, 銅の比熱を 0.39J/ (g・K), 水の比熱を 4.2J/ (gK) とする。 また, 熱量計と外部との間に熱の出入 りはなく、ニクロム線と温度計の熱容量は無視できるとする。 指針 熱量計と水の得た熱量は, ニクロム 線で発生するジュール熱 Q [J] に等しい。 ジュー ルの法則 「Q=VIt」 の式から, ジュール熱を計算 する。 また, 熱量計と水の熱容量を C[J/K], 温 度上昇を⊿T〔K〕 とすると, Q=CAT」の関係が あり,これから,温度上昇を求める。 ■解説 ニクロム線で発生するジュール熱 Q[J]は, Q = 6.0×1.0×(10×60)=3.6×10° J 熱量計と水をあわせた熱容量 C [J/K] は, 温度計 k6.0V→かき混 1.0A ぜ棒 [000000 熱量計 C=(1.5×102) ×0.39+ (1.5×102) ×4.2 =0.58×102+6.3×102=6.88×102J/K 水の温度上昇 4T[K] は, 「Q=CAT」 から, 3.6×103 Q C 6.88×102 AT= 9 熱量計と水の温度上昇は5.23℃であり, 両者の温 度は, 20.0+5.23=25.23℃ =5.23K したがって, 25.2℃となる。 て熱

物理基礎　磁場と交流 解き方を教えてほしいです よろしくお願いしますm(_ _)m

第2章 磁場と交流 (1) 0.25倍(2)50Hz 問13 西向き 問14 問15 問16 (p.218~229) (1) 2×10 - 55W (2) 5 × 102W 3.8m

17のところについてです。 抵抗値の違いによって電圧だけでなく、仕事率やジュール熱も変わると思ったのですが、なぜ答えは電圧と断定できるのですか？

J さ 51 法 the れ 9 B/一郎さんは,小学生の弟の次郎さんが学校から持って帰ってきた電気実験セッ を見て自分でもいくつか実験をしてみることにした。 実験セットには, 1.5V の単一乾電池とスイッチ付き電池ケース, 工作用のモ ーダー、モーターにはめ込んで使うプロペラ, 2種類の豆電球 A,Bと電球ソケ ットなどがあり、図4のように, 乾電池, モーター, 豆電球を直列につないでス イッチを閉じて電流を流したときの, モーターの回転の様子と豆電球の明るさを 観察した。 モーターにプロペラをつけた場合と外した場合、 豆電球 A を使った 場合,豆電球B を使った場合の組合せで実験を行ったところ, 表1に示すよう な結果が得られた。 なお、豆電球Aには1.5V, 0.3A の表示が, 豆電球Bには 1.5V 0.06A の表示があった。 ⑧は非直線伝 豆電球 150 乾電池 モーター 図 4 実験 1 プロペラ 外す 豆電球 A モーターの様子 回転する 実験 2 外す B 回転しない 実験3 つける A 回転する Eky. V + V₂-4- VA VB 2 豆電球の明るさ 点灯しない 明るく点灯する 暗く点灯する 実験 4 つける B 回転しない 明るく点灯する E=TATャーター=5Ia+Tモーター 表 1 E=Dot Tal=25ief Tengin ②-12- ございませ部分はか せんが受講して 12なくお願い しえていただけませ 木) 12/19(金) 12/20( | ご記入下さい。 ご希望の日時が取れなかった 通常授業 空調不可の時間 帯に斜線を入れて下さい 12/22(月) 12/23(火) 12/24(水) : 50 通常授業 通常授業 通常授業 19:00~20:20 20:30~21:50 (408) 2時限目 3時限目 4時限目 14:30~15:50 16:00~17:20 7:30~18:50 19:00~20: 20 5 20:30~ 12/28(日) 12/28( 21

疑問に思うところがあるので教えてほしいです。二枚目以降は解答解説です。主に問題文中の黄色マーカーの部分についての疑問です。 (1) なぜR1の所で抵抗の影響を受けないのか？ (2) 前問でR1の抵抗の影響を受けなかったのになぜ (2)ではR1の電圧降下の影響... 続きを読む

L 483 コイルを含む直流回路図のような, 内部抵 抗の無視できる起電力E の電池E, 抵抗値 R1,R2の 抵抗R1, 2, 自己インダクタンスLのコイルL, スE イッチS, ダイオードDからなる回路がある。 D の順 () R₁ ( 東京農工大改) R201 SDA めよ。 とR2を流れる電流は図の矢印の向きを正とする。 方向, 逆方向の抵抗はそれぞれゼロ, 無限大とし,L G (1)Sを閉じた直後の, 点Pの点Gに対する電位を求めよ。 (2) Sを閉じてから十分に時間が経過した後の, LとR2 を流れる電流をそれぞれ求 めよ。 (3) 次に, Sを開いた。 その直後にR2 を流れる電流を求めよ。 (4)Sを開いた直後の, L を流れる電流が単位時間あたりに変化する割合を求めよ。 (5)図の選択 Sを開いてからの時間と, 点Pの点Gに対する電位 VP との関係 を表すグラフを次のア~カから選べ。 ア VP VP VP 0 0 0 t t I VP VP VP 0 (6) Sを開いてから十分に時間が経過する間に, R2 で発生するジュール熱を求めよ。 (11 東京理科大改)

この問題の4番について教えてください 『コンデンサーは完全に放電してしまうとありますが、 スイッチを開いた後でもQは保たれると習ったのですが，この場合は何か違うのですか？この違いを教えてほしいです。

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値Rの抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー,自己イン ダクタンスLのコイルおよび スイッチS1 ~ S4 を使って図の ような回路をつくった。 b点を 接地し、その電位を0とする。 A スイッチS と S4 を開き, 電池 S1 SA S2 S3 a R C= L b S2 と S3 を閉じて十分に時間がたった後に, S を閉じた。 (1) この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 (2) コンデンサーの極板間の電位差が Vになった瞬間に,コンデ ンサーに流れている電流はいくらか。 BAでコンデンサーを充電し終った後に, スイッチ S1 を開いた。 (3)この直後, コンデンサーの電気量はいくらか。 また, R を流れ る電流はいくらか。 (4) その後,抵抗R で発生する熱量はいくらか。

答えはエなのですが、なぜですか？ネットで調べると電圧が変化しても抵抗は変わらないと書いてあったのですが😖💧電圧だけでなく、電流の変化による抵抗の変化についても教えてほしいです🙇🏻‍♀️

美士 いつきさん 電球に流れる電流と加える電圧の関係も, 抵抗器と同じようになるのでしょうが、 抵抗器を電球にかえて回路をつくり, 実験して調べてみましょう。 てるみさん。 実験2 ① 電源装置 電球, スイッチ、電流計 電圧計を使い, 図7のよ うな回路をつくった。 7 ②スイッチを入れ、 電源装置の電圧を0Vから8Vの範囲で変化 させて電球を点灯させ、電球に加える電圧と, 流れる電流を測定 した。 ③図8は、このときの結果をグラフに表したものである。 図8 (A) 0.8 いつきさん 電球の場合も抵抗器と同じような結果になると予想 しましたが、結果は違いましたね。 0.6 てるみさん 実験2 の結果から,電球の電気抵抗について考 察すると ( )ということがいえます。 流れた電流 0.4 0.2 えいたさん はじめは電流計と電圧計を逆につないでしまい, 指 針が振れずはかれませんでした。 その後, 正しくつ なぎ直したところはかれました。 0 10 246 加えた電圧 てるみさん 測定器具のしくみをきちんと理解して, 実験することが大切ですね。これからも 活の中で不思議に思ったことは, みんなで探究していきましょう。 文中の( )にあてはまるてるみさんの考察として正しいものを. 次のア~エから1つ選び 号で答えなさい。 ア 電球の電気抵抗は,加える電圧に関係なく常に一定である イ 電球の電気抵抗は,加える電圧に関係なく変化する ウ 電球の電気抵抗は,加える電圧が大きいほど小さくなる 電球の電気抵抗は, 加える電圧が大きいほど大きくなる

緑の下線のところについてなのですが、これはコンデンサーに流れ込む電流も問題文の図2のようになるということでしょうか？二枚目の写真の教科書のところにコンデンサーの電流は電圧に対してπ/2進むと書いてあるのですが、これとこの問題がの電流の流れが違うのは回路にコンデンサーを単独で... 続きを読む

146 46 交流過渡現象 図のX, Y, Zは抵抗 コンデンサ - コイルのいずれか1つずつである。 まず, 図1のように交流電源に接続す ると, Xを流れる電流(実線) Xに かかる電圧 (点線) の時間変 X Y Z 図 1 v 化は図2のようになった。 Io2A Ior =2〔A〕, Vo=100[V] である。 100V Vol 1 時刻 0 12 13 4 15 また,Zにかかる電圧の最大 値 V. は 50 〔V〕であった。 図2 次に図3のように直流電源と20 [Ω] の抵抗をXとYに接続した。 ス イッチSを閉じると 直後 Sには2 〔A〕 の電流が流れ、しばらくして5 X b 20Ω Y. S [A] の一定電流が流れるようになった。 Point & Hint 46 交流過渡現象 147 6x102(s) 交流の角周波数 ーに対してはV= ともに最大値)。 コンデンサ とすると,コイルに対してはV=L・I 1 CⅠ ここで,VとIは電圧と電流の実効値(あるいは コイルでは電圧に対して電流の位相は遅れ,コンデン 抵抗に対してはV=RI で位相の違いはない。 「サーでは逆に進む。 (1) Xは以上の知識から決まる。 YEZの区別は図3の直流回路の過渡現象から 調べる。 スイッチを閉じた直後コンデンサーは「導線」 コイルは「断線」状態 になる。そして、やがてコンデンサーは「断線」, コイルは「導線」状態に入る。 (2)コイルとコンデンサーは平均としての消費電力はない。 電力消費は抵抗での み起こり 実効値を用いて, RI または V.I. と表される。 実効値=最大値/√2 (3)X,Y,Zは直列なので, 流れる電流は共通。 そこで, Zにかかる電圧のグラ フ(図2のような) を描いてみると事態が明確になる。 (4) 各瞬間の電源電圧は, X, Y, Zの電圧の和に等しい。 (5) コイルは電流を流し続けようとするので・・・。 LECTURE コイルと電源の内部抵抗は無視でき コンデンサーのはじめの電荷は0とする。 図3 「X, Y, Zはそれぞれ何か。 また、それらの抵抗値 R, 電気容量 .C. 自己インダクタンスLの値はいくらか。 A 図1の回路の平均の消費電力はいくらか。 Zにかかる電圧が0となるのはいつか。図2の時刻 t の範囲で 答えよ。 図 1, 2 で時刻t=1×10-2 [g]のときの電源電圧はいくらか。ま した時刻 t = 4×10 [s]のときはいくらか。 (5) 図3で,Sを閉じ十分時間がたった後にSを開く。 その直後のX (1) 図2より電圧に対して電流の位相は遅れているから,Xはコイル。 また、図2より交流の周期はT=4×10-2 [s] なので, ω= 2π/T と Vo = wL・Io より VoT L = 2710 100 × 4 × 10-2 2×3.14×2 = 0.32 (H) 図3の回路で Y がコンデンサーとしてみよう (図 a)。 Sを閉じた直後はコンデンサーは導線と同じで, 一方,コイルは電流を通さないから流れる電流I は I = E 20 X 2002 ++ E 図 a となる (Eは電源の起電力)。 そして,十 分時間がたつとコンデンサーは電流を通さなくなり, コイルが導線と同 E じになる。すると,やはり 20 で発生するジュール熱を求めよ。 Level (1)~(4)★ (5) ★★ の電圧 (bに対するa の電位) を求めよ。 また, Sを開いた後, 回路 でIと同じ電流が流れることになる。 これ は事実に合わない。したがって,Yは抵抗(図b)。 Sを閉じた直後電流はR側を通るので X 20Ω E = (R+20) × 2 ...... ① Y R 十分時間がたつと、電流は導線となっているコイ ル側を通り Rはショートされるから E 図 b