基礎物理学の演習問題集

球体の導体における電位 ― 問題と解決策

1. 半径8cmの4μCの中空球導体があります。球の表面における電位を求めなさい。（k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2）

既知：

その 電荷 (Q) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

球の半径 (r) = 8 cm = 8 × ^10⁻² m

クーロン定数 (k) = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

求めるもの：球体表面の電位（V）

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直列および並列コンデンサ回路 – 問題と解決策

1. 下記のコンデンサ回路における総電荷量はいくらですか？ (1 μF = 10 ^-6 F)

既知：

コンデンサ1（C）₁) = 3 μF

コンデンサ2（C2 _）＝3μF

コンデンサ3（C3 _）＝3μF

コンデンサ4（C4 _）＝2μF

コンデンサ5（C5 _）＝3μF

電圧（V）＝3ボルト

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磁気誘導 ― 問題点と解決策

1.導線にかかる磁束密度には、以下の要因が影響します。

（１）電線に流れる電流

（２）誘電率

（３）線密度

（４）ワイヤーからある点までの距離

どの記述が正しいか

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特殊相対性理論 ― 問題点と解決策

1. 長さが 60 m の物体が、光速 c の 0.6 倍の速度で移動しています。静止している観測者から見ると、この物体の長さはいくらでしょうか？

既知：

適切な長さ (L _o ) = 60メートル

物体の速度 (v) = 0.6 c

求む：長さの収縮（L）

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定常波 ― 問題点と解決策

1. 長さ3mの紐の一端を結び、もう一端を振動装置に接続します。振動装置を振動させると、下の図に示すように、紐に定常波が形成されます。

固定端から数えて5番目の腹の位置を求めよ。

解決策：

2つのノード間の距離= 3メートル / 5 = 3/5メートル。

最初のノードと固定端間の距離 = 3/5メートル

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2本の平行な導線間の磁力 ― 問題点と解決策

1.下図に示すように、電流 I ₁と I _{2が流れる 2 つの平行導体があります。}両方の導体が受ける磁力の大きさと方向はどれくらいですか? (μ _o = 4π. 10 ^-7 Wb.A ^-1 .m ^-1 )

既知：

その 電流 1 (私₁）＝3アンペア

電流2（I2 _）＝5アンペア

真空の透磁率 (µ _o ) = 4π x 10 ^-7 wb A ^-1 m ^-1

両導体間の距離（L）＝5cm＝5× ^10⁻²メートル

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キルヒホッフの法則 ― 問題点と解決策

1. 下記の回路における電池の端子電圧はいくらですか？

解決策

emf = 起電力 = 端子間の電位差（無電圧時） 現在 外部回路へ流れる。

端子電圧（V）とは、電池から電流が流れているときの端子間の電位差のことです。

電池から電流が流れていない場合、端子電圧は起電力に等しくなります。

既知：

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垂直方向の動き – 問題点と解決策

1. ボールAは10m/sの速度で鉛直上向きに投げ上げられます。1秒後、同じ位置からボールBが同じ軌道で25m/sの速度で鉛直上向きに投げ上げられます。ボールBがボールAに衝突したときの高さはどれくらいですか。

解決策：

垂直方向の運動の問題を解く場合、上向きのベクトル量には正の符号が与えられ、下向きのベクトル量には負の符号が与えられる。

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静電気力 – 問題と解決策

1.静電気力が 144 N の場合、2 つの電荷間の距離はどれくらいですか… (1 μC = 10 ^-6 C 、k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 )

既知：

電気力(F ₁₂ ) = 144 N

電荷1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

電荷2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

定数 (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = クーロン、N = ニュートン、m = メートル

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二重スリット干渉 ― 問題点と解決策

1. 黄色の光が2つのスリットを通過すると、スクリーン上に干渉縞が観察される。

（１）黄色の光を青色に置き換えると、明線の幅が広がる。

（２）スリット間の距離を最小にすると、明線の幅が広くなる

（３）光の強度は、中心の縞模様から離れるほど弱くなる

（４）光の強度は、中心の縞模様から遠い場合は一定である。

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