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2023年度「物理」共通テスト過去問解説です

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真空中に、同じ強さの2つの同種の磁極を0.10mはなして置いたところ、6.3Nの反発力をおよぼしあった。磁極の磁気量の大きさは何Wbか。ただし、磁気力に関するクーロンの法則の比例定数を6.3×10N・m²/Wb²とする。

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α線，β線，γ線すべてを含む放射線に，図に示す向きに電場Eを加えた。このときのα線，β線，γ線各々の進路を図の（ア）～（ウ）の中から選べ。

宿題
図のように，真空中に放射線源と磁石を配置した。α線，β線，γ線の放射線が放射線源から鉛直上向きに飛び出したとすると，各々の放射線の進路はどのようになるか，図の（a）～（c）から選べ。

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図のように,波長λのX線光子がx軸上を正の向きに進み,原点に静止している質量mの電子によって錯乱された。散乱後,X線光子は,x軸の負の向きに波長λ′となって進み,電子は,x軸の正の向きに速さvで進んだ。プランク定数をh,真空中の光速をcとする。
(1)波長λのⅩ線光子がもつエネルギーと運動量の大きさを,λ,h,cのうち必要な記号を用いてそれぞれ表せ。　　　
(2)x軸方向について,錯乱の前後での運動量保存の法則の式を表せ。
(3)錯乱の前後でのエネルギー保存の法則の式を示せ。
(4)(2),(3)の式からvを消去し,X線の波長の変化λ′-λを,m,c,hを用いて表せ。ただし,λ′-λはλやλ′に比べて十分に小さいとし,1/λ² + 1/λ'² ≒ 2/λλ'の関係を用いよ。
(5)錯乱X線の波長λ′は入射X線の波長λよりも長くなる。この理由を簡潔に説明せよ。