日本医科大学物理2013年第2問
下記の(1)から(3)の文章の四角に適した答えを書きなさい。
- (1) 真空中に、2枚の正方形の極板(その一辺はa[m])からできている平行板コンデンサーが置かれている。2枚の極板の間隔はd[m]である。いま、この2枚の極板の一方に+Q[C]、他方に−Q[C]の電荷が、それぞれの板上に一様に分布しているとき、2枚の極板間には、単位面積当たりア本の電気力線が存在する。ただし、クーロンの法則における真空中での比例定数をk[N・m2/C2]とし、円周率をπとする。この状態から、2枚の極板の間隔をd[m]から2d[m]に広げると、2枚の極板間の単位面積当たりの電気力線の本数は、広げる前のイ倍である。
- (2) 図1の点Mと点Nを結ぶ直線(以後これをMNとよぶ)の紙面上、上側には、紙面に垂直で一様な磁束密度B[T]が存在している。図1のMNの下側には磁束密度は存在しない。いま、電子1個が、点MにおいてMNに垂直な方向で下側から上側へ通過した。このときの運動量の大きさはp[kg・m/s]であった。その後この電子は、点Mと点Nの中点Oを中心とする半円の軌道を描いて点Nを通過した。電子の電荷の大きさをe[C]とすると、点Mと点Nの間の長さはウ[m]である。
(3) 一辺の長さがa[m]の正方形の形状をした3回巻きのコイルが、真空中に置かれていて、磁束密度B[T]がコイルの正方形の面に対して常に垂直にかかるようになっている。その磁束密度を、図2のように、t=0[s]からt=t1[s]の間にB=B0[T]からB=0[T]に直線的に変化させる。
このとき、t=0[s]からt=t1[s]の間において、微小時間Δt[s]の間に変化する磁束の変化量はエ[Wb]であり、そのときにコイルに発生する誘導起電力の大きさはオ[V]である。
