電場と電位・コンデンサー（知識）の問題

同じ大きさの帯電していない金属球 A, B を、それぞれ絶縁体の台にのせ、たがいに接触させて置いた。次の操作 $(1)$〜$(3)$ をこの順に行った。

$(1)$　正に帯電したガラス棒を、A, B を結ぶ直線上で A の側から A に近づけ、A に触れないように止める。

$(2)$　ガラス棒をそのままにして、絶縁体の台を持って A と B を引き離し、十分遠ざける。

$(3)$　ガラス棒を遠ざける。

この実験について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、A, B と周囲の空気や台との間で電荷の出入りはないものとする。

• ア　操作 $(3)$ のあと、A は正に、B は負に帯電している。
• イ　操作 $(1)$ でガラス棒から A に正の電荷が移るので、操作 $(3)$ のあとの A と B の電気量の和は正である。
• ウ　操作 $(3)$ でガラス棒を遠ざけると、A, B の電荷はもとに戻り、A, B はどちらも帯電していない状態になる。
• エ　操作 $(3)$ のあと、A と B の電気量の和は 0 であり、A の電気量の大きさと B の電気量の大きさは等しい。
• オ　操作 $(3)$ のあと、A と B を再び接触させると、A と B はどちらも正に帯電する。

帯電していない金属（導体）の板と、帯電していないガラス（不導体）の板を、それぞれ別々に一様な電場の中に置き、十分に時間がたった状態を考える。導体の静電誘導と不導体の誘電分極について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　ガラスの板の内部では、電場の強さは $0$ になる。
• イ　金属の板で静電誘導が起こるのは、金属の中の陽イオンが電場の向きに移動するためである。
• ウ　ガラスの板で誘電分極が起こるのは、ガラスの中の自由電子が板の表面まで移動するためである。
• エ　金属の板の内部では、電場の強さは $0$ になる。
• オ　帯電した物体をガラスの板に近づけると、ガラスの板は帯電した物体からしりぞけられる。

はく検電器が負に帯電しており、はくは開いている。この状態から、次の操作 $(1)$〜$(4)$ をこの順に行った。

$(1)$　負に帯電したエボナイト棒を、はく検電器の金属板に触れないように上から近づけて止める。

$(2)$　エボナイト棒をそのままにして、金属板に指で触れる。

$(3)$　エボナイト棒をそのままにして、金属板から指をはなす。

$(4)$　エボナイト棒をはく検電器から十分に遠ざける。

操作 $(4)$ のあとのはく検電器のようすとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。ただし、エボナイト棒の電気量は操作の間に変化せず、はく検電器と空気の間で電荷の出入りはないものとする。

• ア　はくは閉じていて、はく検電器全体は帯電していない。
• イ　はくは開いていて、はくは正に帯電している。
• ウ　はくは開いていて、はくは負に帯電している。
• エ　はくは閉じていて、金属板だけが正に帯電している。

静電気と帯電、はく検電器について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

ただし、はく検電器は、金属板・金属棒と、金属棒の下端につけた 2 枚の金属はくが一体の導体でできており、ガラスの容器で周囲から絶縁されているものとする。はく検電器の金属板を指で触れると、人体を通して大地とつながる（接地される）ものとする。また、帯電体どうしは周囲の物体と電荷のやりとりをしないものとする。

• ア　はじめに帯電していないガラス棒と絹の布をこすり合わせると、ガラス棒は正に、絹の布は負に帯電する。これは、電子がガラス棒から絹の布へ移動したためであり、こすり合わせた後のガラス棒と絹の布の電気量の和は $0$ のままである。
• イ　同じ大きさの 2 個の金属球の一方に $+3q$、他方に $-q$ の電荷を与え（$q>0$）、2 個を接触させてから十分に引き離すと、どちらの金属球の電気量も $+q$ になる。
• ウ　帯電していないはく検電器の金属板に、負に帯電した棒を触れないように近づけると、はくが開く。このとき、はくは正に帯電している。
• エ　帯電していないはく検電器の金属板に、正に帯電した棒を触れないように近づけたまま金属板に指で触れ、次に指をはなし、最後に棒を遠ざけると、はく検電器は負に帯電し、はくは開いたままになる。
• オ　エと同じ操作のうち、指で金属板に触れた後、指をはなす前に棒を遠ざけ、その後で指をはなすと、はく検電器は帯電せず、はくは閉じる。

アルミニウムはくを丸めて作った軽い金属球を、絶縁体の糸でつるした。金属球ははじめ帯電していない。ここに、ティッシュペーパーでこすって負に帯電させた塩化ビニル管を、金属球に触れないように横から近づけたところ、金属球は塩化ビニル管のほうへ引き寄せられた。

金属球が引き寄せられた理由を述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　金属球の中の陽子が塩化ビニル管に近い側へ移動し、近い側に正の電荷が集まって、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• イ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管に近い側へ移動し、近い側に負の電荷が現れて、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• ウ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管から遠い側へ移動し、近い側に正、遠い側に負の電荷が現れ、近い側の正の電荷にはたらく引力のほうが遠い側の負の電荷にはたらく斥力よりも大きいから。
• エ　塩化ビニル管から金属球へ電子が移り、金属球全体が正に帯電して、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• オ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管から遠い側へ移動し、そのまま金属球の外へ出ていったため、金属球全体が正に帯電して、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。