高校物理「電気」天井からつるされた小球にはたらく静電気力と電荷�A

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◆問題

質量２．０ｇの小球Ａを天井から軽い糸でつるし、ある電荷を与えた。この小球Ａに、１．０×１０^−６Ｃの正電荷を持つ小球Ｂを、常に小球Ａと同じ高さで左から水平距離０．３０ｍまで近づけると、糸は右に傾いて小球Ａは静止した。このとき、糸と鉛直方向のなす角は４５°であった。
重力加速度の大きさを９．８ｍ／ｓ2，クーロンの法則の比例定数を９．０×１０^９Ｎ・ｍ2／Ｃ2とするとき、次の問いに答えよ。

(1) 小球Ａ，Ｂの間にはたらく静電気力の大きさを求めよ。

(2) 小球Ａがもつ電荷を求めよ。


この記事では(2)を解説します。


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ＡＥ個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、学校の授業の補習、定期テスト対策だけでなく、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解説

(1)から、小球Ａ，Ｂの間にはたらく静電気力は１．９６×１０^−２Ｎであることがわかりました。

小球Ｂのもつ電荷は１．０×１０^−６Ｃであり、Ａ，Ｂ間の距離は０．３０ｍもわかっています。

ならば、これらの値をクーロンの法則の式に代入すればＯＫですね！

Ｆ＝ｋ・ｑ1ｑ2／ｒ^2で、ｋ＝９．０×１０^9なので、

１．９６×１０^−２＝９．０×１０^９・ｑ1・１．０×１０^−６／(０．３０)^２

これをｑ1について解くと、

ｑ1＝１．９６×１０^−２・(０．３０^２／９．０×１０^９・１．０×１０^−６
　＝１．９６×１０^−２・０．０９０／９．０×１０^３
　＝１．９６×１０^−２・１０^−５
　＝１．９６×１０^−７[Ｃ]

有効数字を２桁とすれば、求める電荷は、２．０×１０^−７[Ｃ]


この問題の最初に戻る→静電気力の大きさ


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高校物理「電気」天井からつるされた小球にはたらく静電気力と電荷�@

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◆問題

質量２．０ｇの小球Ａを天井から軽い糸でつるし、ある電荷を与えた。この小球Ａに、１．０×１０^−６Ｃの正電荷を持つ小球Ｂを、常に小球Ａと同じ高さで左から水平距離０．３０ｍまで近づけると、糸は右に傾いて小球Ａは静止した。このとき、糸と鉛直方向のなす角は４５°であった。
重力加速度の大きさを９．８ｍ／ｓ2，クーロンの法則の比例定数を９．０×１０^９Ｎ・ｍ2／Ｃ2とするとき、次の問いに答えよ。

(1) 小球Ａ，Ｂの間にはたらく静電気力の大きさを求めよ。


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◆解説

「小球Ａは静止した」ということは、小球Ａにはたらく力はつり合っています。

まず小球Ａには、鉛直下向きに重力がはたらいています。

小球Ｂを左から近づけたら、糸が右に傾いて静止したということは、小球Ａと小球Ｂはどちらも正電荷で、右向きに静電気力がはたらいています。

さらに、糸が小球Ａを支えています。

これら３つの力がつり合っているということができます。

糸は４５°傾いているので、糸の張力を鉛直方向と水平方向に分解すると、できる平行四辺形は正方形になります。
つまり、鉛直方向の分力と水平方向の分力は同じです。

つり合っているということは、糸の張力の鉛直方向の分力と重力、水平方向の分力と静電気力がそれぞれつり合っている。と考えられます。
そして、４５°の傾きなので、それらが全て等しい。というわけです。

小球Ａの質量と重力加速度が与えられているので、重力を求めてみましょう！

Ｗ＝ｍｇに、ｍ＝２．０×１０^−３，ｇ＝９．８を代入すると、
Ｗ＝２．０×１０^−３×９．８
　＝１９．６×１０^−３
　＝１．９６×１０^−２

有効数字を２桁とすると、Ｗ＝２．０×１０^−２[Ｎ]

この場合は、重力と静電気力が等しいので、静電気力も２．０×１０^−２[Ｎ]となります。


次の問題→小球Ａがもつ電荷


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中学英語「受動態」He is interested...

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[Question]
指示に従って書き換えてください。

132　He is interested in history. (否定文に)


[words]
be interested in：〜に興味がある　history：歴史


まず１ページ目には、このように標準的な文法問題と、その文に登場する語句を
掲載しています。


解答解説はお知らせの下へ！

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[point]
能動態の文は「be動詞＋過去分詞」だから、be動詞が入るので、疑問文や否定文はbe動詞がある場合のやり方になります。
「興味がある」「驚く」などは、日本語と同じ内容にするには受動態になることに注意しておきましょう！


[Answer]
132　He is not(isn't) interested in history.
　　「彼は歴史に興味がありません」


２ページ目には、このように文法のポイントと解答、英文の和訳を掲載しています。

問題・語句から解答解説まで２ページで１セットとなっていて、あちこちの
ページを行ったり来たりしなくても、一通りのことが完結するようにしました。
これで「めんどくさいと寝ちゃう人」でも、やり切ることができるはずです！


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今回の問題は、

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　　　　発行者：ＡＥ個別学習室代表／プロ家庭教師／翻訳者の江間淳
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