電磁気と交流（知識）の問題

真空中に、磁束密度の大きさ $B$ の一様な磁場がある。この磁場の中を、正の電気量 $q$ をもつ荷電粒子が、磁場の向きに垂直な向きに速さ $v$ で運動している。粒子には磁場から受ける力以外の力ははたらかないものとする。

このとき粒子が磁場から受けるローレンツ力の大きさは（ a ）である。また、ローレンツ力の向きはつねに粒子の速度の向きと垂直なので、ローレンツ力は粒子に仕事を（ b ）。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

机の上に棒磁石を 1 本置き、そのまわりに鉄粉をまくと、鉄粉は磁力線に沿った模様をつくる。磁力線には、各点での磁場の向きに矢印をつけて表す。地磁気の影響は無視する。

磁石の外部では、磁力線は（ a ）極から出て、反対側の極に入る。また、磁力線が（ b ）ところほど、磁場が強い。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

電気振動と電磁波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、コイルとコンデンサーをつないだ回路では、導線やコイルの電気抵抗は無視できるものとする。

• ア　電磁波は真空中でも伝わり、真空中を伝わる速さは波長によらず一定である。
• イ　電磁波は横波であり、電場と磁場はどちらも電磁波の進行方向に垂直な向きに振動している。
• ウ　赤外線は可視光線より波長が短い電磁波で、物体に吸収されると物体の温度を上げるはたらきが大きいので、暖房器具などに利用されている。
• エ　X 線は紫外線より波長が短い電磁波で、物質を透過する能力が高いので、医療での透視撮影などに利用されている。
• オ　充電したコンデンサーとコイルをつなぐと電気振動が起こり、その周期は、コイルの自己インダクタンスを大きくすると長くなる。

真空中に一様な磁場がある。この磁場の中に、正の電荷をもつ粒子を入射させる。重力の影響は無視する。

磁場中の荷電粒子が受ける力と、その運動について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　ローレンツ力はつねに粒子の速度と同じ向きにはたらき、粒子の速さを大きくする。
• イ　粒子が磁場の向きと平行に運動しているときも、粒子は磁場からローレンツ力を受ける。
• ウ　ローレンツ力は粒子に仕事をしないので、粒子の運動エネルギーは変化しない。
• エ　磁場に垂直に入射した粒子が等速円運動をするとき、その周期は粒子の速さが大きいほど長くなる。

金属板などの広がった導体を貫く磁束が変化すると、導体の内部に渦のような誘導電流が流れる。この電流を渦電流という。渦電流とその利用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。

• ア　金属板が磁場の中に置かれていれば、板を貫く磁束が変化しなくても、板の内部には渦電流が流れ続ける。
• イ　渦電流はコイルのように巻いた導線の中にだけ流れ、広がった金属板の内部には流れない。
• ウ　回転する金属円板に磁石を近づけると、円板に渦電流が流れ、円板の回転を妨げる向きの力がはたらく。
• エ　金属板に渦電流が流れても、金属には電気抵抗があるのにジュール熱は発生しない。
• オ　IH 調理器は、コイルに一定の大きさの直流電流を流し続けることで、鍋の底に渦電流を流している。