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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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理科 中学生

(1)②a計算式と、なぜそうなるのかを教えてください 1.3

このように, 電源装置, 抵抗器 A, 電気抵 抗5Ωの抵抗器 B, スイッチ1, スイッチ2, 電流計, 電圧計, 端子を用いて回路をつくり, スイッチ1のみを入れて, 抵抗器Aの両端に加 わる電圧と回路を流れる電流を測定した。 図13 は,その結果をグラフに表したものである。 次 に,図14のように, 電源装置, 抵抗器 A, 抵抗 器 B, スイッチ 1, スイッチ 2, 電流計,電圧 計, 端子を用いて回路をつくり, スイッチ1の みを入れて,電流を流し, 電流計が示す値を読 んだ。 その後, スイッチ1を入れたままスイッ チ2を入れたところ, 電流計が400mAを示した。 ① 図13より, 抵抗器Aの電気抵抗は何Ωか。 計算して答えなさい。 ② 図14の回路について,次のa, b の問いに 答えなさい。 図 12 端子 電源装置 スイッチ1 電圧計 電流計 抵抗器 A 抵抗器 B スイッチ2 0.5A 500 400 図 13 電 300 流 (mA) 200 100 0 1 2 3 |4 電圧(V) a 下線部について,このとき, 電圧計は何 Vを示すか。 小数第2位を四捨五入して書 きなさい。 b次の 図 14 スイッチ1 [電源装置 抵抗器 A の中の文が,スイッチ1のみ 10 0555 を入れた状態と, スイッチ 1, 2を入れた 状態の電気抵抗の大きさと電流計の示す 値の変化について述べたものとなるよう に、文中の(あ),(い)のそれ ぞれに補う言葉の組合せとして,下のア~ エの中から正しいものを1つ選び, 記号で 端子 電流計 電圧計 スイッチ 2 抵抗器B

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理科 中学生

この問題の問6で答えはエなんですけど、 電流の大きさが最も大きいスイッチの入れ方は、抵抗が小さい抵抗器に繋がってるスイッチを1つだけ入れた入れ方じゃないんですかね? スイッチを2つ入れると抵抗が大きくなって電流の大きさは小さくなりませんか? 分かる方教えてもらえると助かりま... 続きを読む

電圧と電流の関係について調べるため、次の実験を行った。 あとの問いに答えなさい。 ただし、 実験において抵抗器や電圧計以外の抵抗は無視できるものとする。 【実験】 ① 図1の回路に、 抵抗器Aに加 わる電圧が測定できるように正しく電 圧計をつないだあと、 抵抗器Aにさま ざまな大きさの電圧を加え、 流れる電 図1 電源装置 図2 0.5 抵抗器A 0.4 電 抵抗器 C 流 抵抗器 A 20-2 (A902 0.1 (A 流の大きさをそのつど調べた。 次に、 図1の抵抗器Aを抵抗 器Bや抵抗器Cにそれぞれとりかえて同じ操作を行った。 図2は、 その結果をまとめたグラフである。 抵抗器 B 5.0 8.10.0 電圧 〔W 図 電源装置 12 ② 抵抗器A、B、Cを用いて図3の回路をつくり、電源 装置の電圧を12.0Vにして、 さまざまな組み合わせで スイッチを入れ、 回路に電圧を加えた。 スイッチ1 抵抗器 A 20.2 抵抗器 B 40-2 は スイッチ2 抵抗器 C 下線部について、次の文章中のⅠ~Ⅲにあて流30-2 スイッチ3 問1 はまる語の組み合わせとして最も適切なものを、あとの アークから1つ選び、記号で答えなさい。 電圧計は測定部分に Ⅰにつなぐ。 電圧計は抵抗が非常にⅡI 電流がほとんど流れな いので、測定部分に流れる電流の大きさには影響しない。 また、 電圧計の目盛りは最小目盛り の IIIまで目分量で読みとる。 穴 Ⅰ:直列 Ⅱ:大きく ウⅠ: 直列 II: 小さく 10 III : 167 I:直列 Ⅱ:大きく III : 100 Ⅲ: 10 オ I: 並列 Ⅱ:大きく キⅠ: 並列 Ⅱ:小さく II : 100 I: 直列 力 Ⅰ: 並列 Ⅱ : 小さく Ⅲ: 100 Ⅱ:大きく III : 100 III : I:並列 Ⅱ:小さく Ⅲ: 問2 抵抗器に流れる電流の大きさが予想できないとき、電源装置の一極側につながる導線を、電 流計の最も大きい値まで測定できる端子につなぐ。 その理由を簡単に書きなさい。 問3 次の文章中のⅠⅡ にあてはまる語を書きなさい。 図2から、抵抗器に流れる電流の大きさは、抵抗器に加わる電圧の大きさにすること がわかる。このことを II の法則という。 問4 抵抗器Aの抵抗の大きさは何Ωか。 求めなさい。 問5 実験の①について、次のⅠ、Ⅱの抵抗器として最も適切なものを、A、B、Cから1つずつ 選び、記号で答えなさい。 抵抗 小 抵抗大 I 電流が最も流れやすい抵抗器 Ⅱ 電流が最も流れにくい抵抗器 問6 次のア~エのうち、実験の②で、電流計に流れる電流の大きさが最も大きいスイッチの入れ 方として最も適切なものを1つ選び、 記号で答えなさい。 アスイッチ1だけを入れた。 イスイッチ2だけを入れた。 ウスイッチ3だけを入れた。 エスイッチ1、3を入れた。 I

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