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2021/02/12

  • 過去問対策

川崎医科大学医学部2014年度物理入試問題 2.電磁気ローレンツ力を向上力とする電子の運動

川崎医科大学医学部2014年度物理入試問題

こんにちは 医学部受験指導プロ家庭教師の田中です。

今回は、川崎医科大学の2014年度の物理の2番目の大問の問1を解説します。

電磁気の「ローレンツ力を向心力とする電子の運動」の問題です。

電子に働く力をきちんと理解して、基本的な公式を正しく用いて解くことが必要です。

(c)と(d)は頻出問題です。必ず解けるようにしておきましょう。

 
川崎医科大学医学部2014年度物理入試問題 2.電磁気ローレンツ力を向上力とする電子の運動 問題 


川崎医科大学医学部2014年度物理入試問題 2.ローレンツ力を向上力とする電子の運動 解説解答
(a) 電子が陰極を出てから陽極に到達するまでの時間はいくらか。[ア]
解答
電子が電界を通過するときに受ける力をF1とし、生じる加速度をaとする。
運動方程式より F1 = ma ・・・①
また、公式より F1 = eE ・・・②
①,②より ma = eE
求める時間をtとおくと、移動距離Lは
 
(b) 磁界領域に入射したときの電子の速さはいくらか。[イ]
解答
 
(c) 電子が磁界から受ける力の大きさはいくらか。[ウ]
解答
 
(d) 磁界領域で電子が描く円軌道の半径rはいくらか。 [エ]
解答
 
(e) 円軌道の半径rを用いて比電荷を表しなさい。[オ]
解答
 
(f) 電子が円軌道を一周するのに要する時間Tはいくらか。[カ] 
解答
一定の速度vで、長さ2πrの円周を一周するのにかかる時間がTだから
VT = 2πr
⑦を代入して
 
[カ] 答 ②
 
 
(g) 電界の強さと電束密度をどちらもはじめの値の2倍に強めたとする。
(ⅰ) 円軌道の半径はrの何倍になるか。[キ]
解答
電界の強さと電束密度をどちらもはじめの値の2倍に強めたときの円軌道の半径をr’とする。
⑧の式において、rのところにr’を、E,Bのところにそれぞれ2E,2Bを代入して
[キ] 答 ④
 
(ⅱ) 電子が円軌道を一周するのに要する時間はTの何倍になるか。[ク]
解答
同様に、求める時間をT’とすると、
[ク] 答 ⑤

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