2023年12月09日

高校物理「電気・磁気」2022年共通テスト第3問より。問3 電圧が大きくなったとき

高校物理「電気・磁気」2022年共通テスト第3問より。問3 電圧が大きくなったとき

◆問題


第3問

 図1のように、二つのコイルをオシロスコープにつなぎ、平面板コイルの中を通るように水平に設置した。台車に初速を与えてこの板の上を走らせる。台車に固定した細長い棒の先に、台車の進行方向にN極が向くように軽い棒磁石が取りつけられている。二つのコイルの中心間の距離は0.20mである。ただし、コイル間の相互インダクタンスの影響は無視でき、また、台車は平面板の上をなめらかに動く。



台車が運動することにより、コイルには誘導起電力が発生する。オシロスコープにより電圧を測定すると、台車が動き始めからの電圧は、図2のようになった。




問1はこちら

問2はこちら


問3 Aさんが、条件を少し変えて実験してみたところ、結果は図3のように変わった。



 Aさんが加えた変更として最も適当なものを、次の@〜Dのうちから一つ選べ。ただし、選択肢に記述されている以外の変更は行わなかったものとする。また、磁石を追加した場合は、もとの磁石と同じものを使用したものとする。[ 19 ]

@台車の速さを√2倍にした。
A台車の速さを2倍にした。
B台車につける磁石をSNSNのように2個つなげたものに交換した。
C台車につける磁石を互い違いに2個束ねたものに交換した。
D台車につける磁石を同じ向きに2個束ねたものに交換した。


問3の解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

変更後は、グラフの電圧の値が2倍になっていますね。
電圧が2倍になるということは、コイル周辺の磁場の変化の仕方が2倍になるということです。

電圧が大きくなっている場所の間隔は変わらないので、台車の速さは変わっていないと推定できます。
それなのに磁場の変化の仕方が2倍になっているということは、磁石の強さが2倍になった。と考えられますね。

磁石を同じ向きに2個束ねると2倍強力な磁石を使ったのと同じなので、

D台車につける磁石を同じ向きに2個束ねたものに交換した。

が正解ですね!


次の問題→コイル3つの場合


◆関連項目
電気・磁気まとめ
2022年第2問


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posted by えま at 23:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

本日配信のメルマガ。2023年共通テスト追試英語第6問B draftの内容

本日配信のメルマガでは、2023年大学入試共通テスト追試英語第6問Bのdraftの内容までを掲載します。


【高校英語】共通テストの英文解釈
http://www.mag2.com/m/0001641009.html


■ 問題

2023年大学入試共通テスト追試より

第6問B

You are preparing a poster for an in-school presentation on a scientific
discovery, using the following article.

As you are reading this, you probably have a pencil in your hand. In the
center of every pencil is something called "lead." This dark gray material
is not actually lead (Pb), but a different substance, graphite. Graphite
has been a major area of research for many years. It is made up of thin
layers of carbon that can be easily separated. Indeed, it is this ease of
separation that enables the pencil to write. As the pencil rubs against the
paper, thin layers of carbon are pulled off the pencil lead and left on the
paper as lines or writing.

In 2004, two scientists, Andre Geim and Konstantin Novoselov, were
investigating graphite at the University of Manchester, in the UK. They
were trying to see if they could obtain a very thin slice of graphite to
study. Their goal was to get a slice of carbon which was between 10 and 100
layers thick. Even though their university laboratory had the latest
scientific equipment, they made their incredible breakthrough − for what
was later to become a Nobel Prize-winning discovery − with only a cheap
roll of sticky tape.

In a BBC News interview, Professor Geim described their technique. He said
that the first step was to put sticky tape on a piece of graphite. Then,
when the tape is pulled off, a flake of graphite will come off on the tape.
Next, fold the tape in half, sticking the flake onto the other side of the
tape. Then pull the tape apart to split the flake. You now have two flakes,
roughly half as thick as before. Fold the tape together once more in a
slightly different position to avoid having the flakes touch each other.
Pull it apart again, and you will now have four thinner flakes than before.
Repeat this procedure 10 or 20 times, and you're left with many very thin
flakes attached to your tape. Finally, you dissolve the tape using chemicals
so everything goes into a solution.

Geim and Novoselov then looked at the solution, and were surprised to see
that the thin flakes were flat and not rolled up ―― and even more
surprised that the flakes were as thin as only 10 layers of graphite. As
graphite conducts electricity, it was only a matter of weeks before they
were studying whether these thin sheets could be used in computer chips. By
2005, they had succeeded in separating a single layer of graphite. As this
does not exist naturally, this new material was given a new name: graphene.
Graphene is only one atom thick, and perhaps the thinnest material in the
universe. It is one of the few two-dimensional (2D) materials known, and
forms a six-sided, honeycomb-patterned structure. In addition, it is
possibly the lightest and strongest substance known on earth. It is also
excellent at carrying electricity. In fact, at laboratory temperatures
(20-25°C), graphene conducts electricity faster than any known substance.
This has led to manufacturers investing in further research because
graphene-based batteries could last three times longer and be charged five
times faster than lithium-ion batteries.

Graphene has been called a super-material because of its amazing properties.
It is 1,000 times lighter than paper and close to being totally transparent.
It allows 98% of light to pass through it while at the same time it is so
dense that even one molecule of helium gas cannot pass through it. It can
also convert light into electricity. It is 200 times stronger than steel by
weight: So strong in fact, that if you could make a 1 m2 sheet of graphene,
it would weigh less than a human hair and be strong enough to hold the
weight of a cat. Quite simply, this material found in pencil lead has the
potential to revolutionize the development of computer chips, rechargeable
batteries, and strong, light-weight materials.


Your presentation poster draft:

Graphene

Basic information [ 44 ]

Graphene…
A. is a 2D material.
B. is a separated layer of graphite.
C. is an extremely thin sheet of metal.
D. is not a naturally occurring substance.
E. looks like a sheet of wire mesh.
F. was isolated without advanced equipment.

How Geim and Novoselov separated graphite (5 steps)
Step 1. Press sticky tape on graphite and remove.
Step 2.
Step 3. [ 45 ]
Step 4.
Step 5. Dissolve tape in a chemical solution and collect the flakes.

The properties of graphene
[ 46 ]
[ 47 ]

Future use
[ 48 ]


つづく


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■ スラッシュリーディング

You are preparing a poster / for an in-school presentation
/ on a scientific discovery, / using the following article.
あなたはポスターを準備している / ある学校の発表のために
/ 科学的な発見についての / 次の記事を使って


As you are reading this, / you probably have a pencil / in your hand.
あなたはこれを読んでいるので / あなたはたぶん鉛筆を持っている / 手の中に

In the center of every pencil / is something / called "lead."


(以下略)


(有料版では、解説の続きも掲載しています)
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日本史「ワシントン体制」普選運動と護憲三派内閣の成立C

日本史「ワシントン体制」普選運動と護憲三派内閣の成立C

◆問題

空欄に適語を入れてください。

1925年、立憲政友会が陸軍・長州閥の田中義一を総裁に迎え、革新倶楽部を吸収し、護憲三派の提携は解消された。加藤内閣は(@)の単独与党となったが、加藤が病死すると、1926年(@)総裁を継いだ若槻礼次郎が組閣した。同年末には大正天皇が死去し、摂政の(A)が即位して、昭和と改元された。


解答はこのページ下


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◆解答

@憲政会、A裕仁親王

1925年、立憲政友会が陸軍・長州閥の田中義一を総裁に迎え、革新倶楽部を吸収し、護憲三派の提携は解消された。加藤内閣は憲政会の単独与党となったが、加藤が病死すると、1926年憲政会総裁を継いだ若槻礼次郎が組閣した。同年末には大正天皇が死去し、摂政の裕仁親王が即位して、昭和と改元された。


前の問題→普選運動と護憲三派内閣の成立B
次の問題→普選運動と護憲三派内閣の成立D


近代・現代まとめ
近世まとめ中世まとめ原始・古代まとめ


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