高校物理 電磁気

添付した写真の問題Ⅲの解法、またはヒントとなる回答をしていただけると助かります。お願いいたします。

質問者からの補足コメント

• 設問Ⅰ Ⅱ

  
    補足日時：2016/12/24 19:45

• 設問Ⅱ Ⅲ

  
    補足日時：2016/12/24 19:45

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2016/12/25 13:41

問題文の画像が不鮮明で、細かいサフィックスが読み取れませんが、いずれにせよ相当に「複雑」な問題ですね。

質問者さんがどの程度のレベルなのか不明ですが、問題の形式からして「高校物理」の範囲で考えないといけないのでしょうね。

「電磁気学」と、質量 m のPQの運動という「力学」を組み合わせて解く必要があります。
休日にこんな複雑な問題を解くのはおっくうなので、とりあえずヒントだけ。

「Ⅰ」は、まずはオームの法則、そして「電流が磁場中で受ける力」ですね。重力による斜面下向きの力 -mg*sinθ よりも大きい「上向きの力 Fe」を受けるための電流値、そのための抵抗値を求めます。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/jibauke/j …

　PQは、この力と重力との差によって、初速度ゼロで加速度運動をします。F = Fe - mg*sinθ = ma で加速度 a を求め、それを積分して初速度ゼロの条件で速度を求めます。
　これによって「速度」が決まると、今度は「磁場を横切る導線に生じる誘導起電力」によって、上記の「電流」が目減りします。
　「加速度がゼロ」になって「等速運動」を維持する電流値を求めます。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/yo …

「Ⅱ」は「Ⅰ」の逆で、重力による「自由落下」によって、まず「磁場を横切る導線に生じる誘導起電力」が生じ、これによる電流で「電流が磁場中で受ける力」が働き、斜面方向の「加速度がゼロ」になって「等速運動」を維持する状態になるという現象です。
　「等速運動」になれば、「位置エネルギーの変化」が発生する「電気的エネルギー」に等しくなるはずです。

「Ⅲ」は、抵抗が２つ並列に接続され、一方には「電池あり」、他方には「抵抗のみ」ですので、一方は「電流が磁場中で受ける力」と「磁場を横切る導線に生じる誘導起電力」の合成、他方は「磁場を横切る導線に生じる誘導起電力」だけの問題です。

一つ一つ分解して、整理してやって行けばできるのではないかと思います。
これでやってみて疑問点があれば、どのように解いて何が疑問かを、補足にでも挙げてください。誰かが助けてくれると思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
これは、東大模試のフォローアップ添削問題です。考え方は間違っていないようでしたので、正しく立式ができ、計算を間違えていなければ大丈夫だとは思うのですが、答えが煩雑になったものがいくつかあったので、あまり自信はないのですが･･････。もう提出してしまったので、添削されて返ってきて、またなにかありましたらよろしくお願いいたします。

お礼日時：2016/12/26 15:07