◆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はこちら
Ａさんは次に図４のようにコイルを三つに増やして実験をした。ただし、コイルの巻数は全て等しく、コイルは等間隔に設置されている。また、台車に取りつけた磁石は１個である。
実験結果は図５のようになった。
問４はこちら
問５ Ａさんが図７のように実験装置を傾けて板の上に台車を静かに置くと、台車は板を外れることなくすべり降りた。
このとき、オシロスコープで測定される電圧の時間変化を表すグラフの概形として適当なものを、次ページの①～⑤のうちから一つ選べ。[ 21 ]
問５の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
最後は、台車が斜面を下る場合です。
斜面を下るときは、等加速度運動をすると考えられますね。
つまり、速さが一定の割合で増加していくはずです。
速さが増加していけば、コイルから次のコイルに到達するまでの時間が短くなります。
そして、磁場の変化が多くなるのだから、電圧が(その結果電流も)大きくなります。
ということは、波と波の間隔が短くなっていき、波の大きさが多くなっている選択肢を探せばよい。ですね！
そんな選択肢は・・・４番です！
この問題は、公式を暗記していなくても、論理的な考察ができれば正解できるものばかりでした。
「電気？オシロスコープ？しかも力学台車？そんなの無理！」などと簡単に諦めてしまわず、まずはしっかり読む。と心がけて取り組んでいきましょう！
問１に戻る→台車の速さ
◆関連項目
等加速度運動、電気・磁気まとめ
2022年第２問
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