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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

⑶教えてください。答えイです!

104 合格メソッド理科 入試問題トレーニング ② 北海 1 磁界と電流に関する次の実験について、あとの各問いに答えなさい。 (宮城県・改) 電源装置 図1 磁石、 ガラスの管 P 〔実験〕 図1のように, アルミニウムでつくった水平な2 本のレールの間に, N極を上にして磁石を並べて固定 し、手回し発電機, 電流計をレールに導線でつないだ。 ガラスの管をレールのP点に置き, 手回し発電機を時 計回りに回したところ, 電流計の針はふれず, ガラス の管は動かなかった。 ガラスの管をアルミニウムの管 にかえて,同じように手回し発電機を回したところ, 電流計の針は+の向きにふれ, アルミニウムの管はP 点からQ点に向かって動き出した。 平木 D アルミニウム の管 電流計 (1) ガラスの管のように, 電流がほとんど流れないものを何というか,書きなさい アルミニウム のレール mƐ 時計回 + ALS 手回し発電 アルミニウムの管がP点からQ点に向かって動き出したとき,管に流れる電流の向きと磁石による磁界 向きを矢印で表した図として正しいものを、次のア~エから1つ選び、記号で答えなさい。なお,アルミ ウムの管が磁界から受ける力の向きを白い矢印 () で示しています。 東平 O ア イ ウ エ 磁界 電流 磁界 電流 磁界 電流 17 磁界電流くなり 味はこ P 2 PO ところ、 図2 アルミニウムの管がQ点を通過した後も, レールに同じ強さの電流を流し続けました。 このとき,レー 上のアルミニウムの管にはたらく力の大きさと運動のようすについて,最も適切に述べているものを, 次 ア~エから1つ選び,記号で答えなさい。 はたらく力の大きさは一定で,一定の速さで動き続ける。 イはたらく力の大きさは一定で、だんだんはやくなっていく。 ウはたらく力の大きさは大きくなっていき,一定の速さで動き続ける。 エ はたらく力の大きさは大きくなっていき,だんだんはやくなっていく。 図2のように, 2本のアルミニウムの管A,Bを置いて, 実験と同じ に手回し発電機を時計回りに回

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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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物理 高校生

物理の電磁気の交流の問題です。写真に示してある問題の中の問2の(7)の問題で、一番右の写真の解説を見たのですが、冒頭の文章から意味がわからないので教えてほしいです。

Go/ 26 問題 2024年度 前期日程 物理 名古屋工業大 II コンデンサーの原理を用いると, 非接触で電気エネルギーを伝えることができ る。ここでは、壁の両側に金属製の極板を設置して, 壁の向こう側に電気エネル ギーを伝えることを考える。 以下の問1 ~問3に答えよ。 解答に物理量を表す文字 を使用する場合は、指定された記号から必要なものを選んで使用し, それ以外の記 号を使用しないこと。 ただし, 解答が数値となる場合は,指定された記号を全く使 用しなくてもよい。 問1 まず、 図1のように, 壁の両側に極板 A, B, C, D を設置した。斜めから 見た様子を図2に示す。 壁は誘電率 e 〔F/m〕, 厚さd 〔m〕 の均一な誘電体と みなすことができる。 全ての極板は面積S〔m²〕の正方形の導体である。 極板A と極板 B, 極板Cと極板D は, それぞれ, ずれることなく向かい合っ ており,平行板コンデンサーを形成している。 それらのコンデンサーは等しい 静電容量を持ち,その値を C(F)とする。 全ての極板の一辺の長さは、壁の厚 さに比べて十分長く,極板端部の影響は無視できる。それぞれのコンデンサー は互いに影響を及ぼさないものとする。 交流電源を極板Aと極板Cの間に接続した。 交流電源の角周波数 をω[rad/s] とする。 交流電源の電圧の, 時刻 t [s] における瞬時値を V(t)= Vocos (wt) 〔V〕 とし, 実効値を V, 〔V〕 とする。 さらに,抵抗値 R [Ω] の抵抗を, 極板Bと極板Dの間に接続した。 この回 路は,静電容量がCのコンデンサー2個と、抵抗値Rの抵抗, および交流電 源を直列に接続した回路とみなすことができる。 回路に流れる電流の実効値を Ie [A] とする。 導線の抵抗は無視できる。 (1)極板 A.Bによって形成されるコンデンサーの静電容量Cを. S.d.c うち必要な記号を用いて表せ。 (2) 図1の点A, B間にかかる電圧の実効値を, Ie, w, C, R のうち必要な記 号を用いて表せ。 (3) 電流の実効値Ie, Ve, w, C, R のうち必要な記号を用いて表せ。 (4) 抵抗値Rの抵抗で消費される電力の時間平均を, Ie, w, C, Rのうち必 要な記号を用いて表せ。 名古屋工業大 V(t) ( V(t)☹ 極板 A d 点 A 壁 極板 B 点 B 極板 C 図1 極板 D 極板 A 極板 B (壁の裏側) 壁 極板 C 図2 `極板D ( 壁の裏側) 問題 27 2024年度 問2 図1の回路に加えて, インダクタンスがL [H] のコイル2個を図3のよう に接続した。 交流電源の角周波数において, 静電容量 Cに対応するリアク タンス(容量リアクタンス)をXc[Ω] インダクタンスLに対応するリアクタ ンス (誘導リアクタンス)を XL [Ω] とする。 前期日程

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