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【センター2018 物理】第３問　解答・解説

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「物理の問題集『良問の風』の効果的な使い方」についてお話しています。

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1秒の定義を説明

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図1に示すように抵抗とコイルをつないだ回路で，スイッチSを閉じたり開いたりしたときに回路に流れる電流を考えよう。電池の起電力をE，コイルの自己インダクタンスをL, 2つの抵抗の抵抗値は図1のようにr，Rとする。電池と直列につながれた抵抗値の抵抗は電池の内部抵抗と考えてもよい。また，導線およびコイルの電気抵抗は無視できるものとする。
スイッチSを閉じた後のある時刻にコイル，抵抗値Rの抵抗を図1の矢印の向きに流れる電流をそれぞれI₁，I₂と書くことにする。
スイッチSが開いていて回路に電流が流れていない状態でスイッチSを閉じたとき，その直後に回路に流れる電流は，I₁=(4) ，I₂=(5)となる。したがって，スイッチSを閉じた直後にコイルに生じる誘導起電力の大きさはE，r，Rを用いて(6)と表される。

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あらい水平面上に置かれた物体に糸をつけ、水平に大きさ5.0Nの力で引き続けたところ、物体はその力の向きに3.0m移動した。このとき、糸の張力に物体がした仕事は(a)Jである。また、その間、物体に大きさ2.0Nの動摩擦力がはたらいていたとすると、動摩擦力が物体にした仕事は(b)Jである。(a)(b)に適当な数値を答えよ。