どうも、こんにちは。Godgn です。
今日は、2017年度大阪大学物理第2問について説明させていただきます。
1か月少し前に、僕もこの問題を入試で解きました。物理が失敗しなかったのはこの大問のおかげと言えるほどです。
では、始めます。
問1.上向きの磁束が増えるので、打ち消す磁束が下向きにかかります。よって、上からみて時計回りに電流が流れます。棒にかかる力は、[重力]と[電流・磁場による力]の2つです。
問2.磁束がレール面と直交しているので、誘導起電力はθに影響されないです。
問3.閉回路なのでキルヒホッフの法則が使えます。問2の結果を用います。
問4.速さが一定になるのは、[重力]と[電流・磁場による力]が等しくなる時です。電流の文字は問3の値を代入して消去する必要があります。
問5.ΔQは2通りの式で表すことが出来ます。これを連立させて、Iについて整理すれば完了です。
問6.向きに注意して運動方程式を立てます。今度は電流の文字に問5の値を代入します。
問7.まず、棒の速さはαとtで表せます。よって誘導起電力の値が出ます。そして、静電エネルギーの式にこの値を代入し、問6の結果を用いてαを消去すれば完成です。
問8.問5と同様に、今度は誘導起電力を2通りの式で表します。すると、vΔt=Δxであることから、ΔIとΔxの関係式が出てきます。符号に気を付けて下さい。
問9.x=0のときI=0なのでβ=0であることに気づくかどうかです。Iは原点を通る直線の式になります。
問10.今度は、電流の文字に問9の結果を代入します。なお、この式からmを払うと、単振動の一般形が出てきます。よって周期も出すことが出来ます。
~感想~
微小変化を扱った、阪大はでよく出される問題です。今回は問2を間違えると総崩れになるセット、恐ろしい…。
ちなみに問8,9,10は過去に名古屋大でも同様の問題が出されています。
いつも見ていただいてありがとうございます。次回もぜひご覧下さい。