问题 问答题

如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运动中始终不接触,求:

(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少?

(2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时,cd棒的加速度是多少?

答案

(1)从开始到两棒达到相同速度v的过程中,两棒的总动量守恒,有 mv0=2mv,v=

1
2
v0

根据能量守恒定律,整个过程中产生的焦耳热 Q=

1
2
m
v20
-
1
2
(2m)v2=
1
4
m
v20

在运动中产生的焦耳热最多是

1
4
m
v20

(2)设ab棒的速度变为

3
4
v 0
时,cd棒的速度为v',则由动量守恒可知mv0=m
3
4
v0+mv′
解得v′=
1
4
v 0

此时回路中的电动势为 E=

3
4
BLv0-
1
4
BLv0=
1
2
BLv0

此时回路中的电流为 I=

E
2R
=
BLv0
4R

此时cd棒所受的安培力为 F=BIL=

B2L2v0
4R

由牛顿第二定律可得,cd棒的加速度a=

F
m
=
B2L2v0
4mR

cd棒的加速度大小是

B2L2v0
4mR
,方向是水平向右.

单项选择题

問題Ⅰ 次の文章を読んで、後の問いに答えなさい。答えは、1 2 3 4 から最も適当なものを一つ選びなさい。学習や教育についての調査研究をしていると、「自分は何のために学ぶのか」についていろいろな考え方に出会う。数育心理学者もまた、さまざまな理論を出してきた。大きく分けると、「何らかの目的のための手段として人間は学ぶのだ」という「外発的」な考え方と、「人間は学ぶことそれ自体を楽しむ存在だ」という「内発的」な考え方である。どちらの理論も、それなりに人間性のある面をついていて、もっともらしく思える。(①)、どちらかで押し通そうとすると、どこか無理があって息苦しい。そこで、学ぶということは、「なりたい自己(注1)」と「なれる自己」を広げることだと考えてみるとどうだろう。「なりたい自己」というのは、社会的役割、趣味、思想などを含めた「あのようにありたい」と思う生き方である、「なれる自己」というのは、今の自分の延長として可能な選択肢(注2)である。私たちは学ぶことによって、それらの自己を広げて、その重なりあうところから何かを選んで「なっていく」。なぜ学校で学ぶのかといえば、日常生活だけでは、「なりたい自己」も「なれる自己」も狭いところで閉じられてしまうからである。学校の学習に限らず、自分が何か新しいことにトライ(注3)してみることによって、「それを楽しめる自分」を発見できたり、自分の将来の可能性を広げたりできる。昨年、ある中学校で総合学習(注4)の発表を見た。地域でさまざまな生き方をしている人の様子を見学し、ポスターにまとめ、教室や廊下を使って報告しあうものだった。その中で、私がたまたま聞いたのは、子どものために絵本を作り、読み聞かせをしているボランティア(注5)の方に取材(注6)した女子中学生だった。彼女の丁寧な発表から、いかに多くのことを学びとり、その方に尊敬の意を抱いているかが見て取れた。しかし、私が驚いたのは、「君もあの人のようになってみたいと思うの」と聞いたときの答えである。「いえ、まだ、すぐには決めません。一人の方に収材してみて、これだけいい経験ができたので、他の人からもいろいろ聞いてみたいからです」果てしなく(注7)広がっていく(③)を見た思いがした。(市川仲一「自分の可能性を広げる糧に」「学びの時評」読売新聞2006年3 月13 日付朝刊による)(注1)自己:自分(注2)選択肢:何かを決めるときに、選ぶことのできるいくつかの手段(注3)トライしてみる:実際にやってみる(注4)総合学習:いくつかの科目で得た知識をまとめて、調査や発表をする授業(注5)ボランティア:人や社会のために、お金をもらわずに働くこと。またはその人(注6)取材:記事を書くために情報を得ること(注7)果てしなく:限りなく

(③ )に入る最も適切な表現はどれか。

A.尊敬の念

B.学びの姿

C.丁寧な発表

D.ボランティア活動

填空题