電場と電位・コンデンサー（知識）の問題

毛皮でこすって負に帯電させた塩化ビニル棒を、軽い糸でつるした帯電していない発泡スチロールの小球（不導体）に、触れないように近づけた。発泡スチロールの中には自由電子がほとんどなく、電子が小球の中を移動することはない。しかし、小球の中の分子 1 つ 1 つの中で電荷の分布にわずかな偏りが生じる（誘電分極）。

その結果、小球の、棒に近い側の表面には（ a ）の電荷が現れ、小球は棒に（ 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〜オのうちから 1 つ選べ。

真空中で、絶縁体の糸でつるした中までつまった金属球に、正の電気量 $Q$ を与えた。まわりにはほかの電荷も物体もない。十分に時間がたち、金属の中で電荷の移動が止まった状態（静電状態）を考える。

このときの金属球について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　与えた電荷は、金属球の内部全体に一様に分布している。
• イ　与えた電荷は金属球の表面にだけ分布し、金属球の内部の電場は $0$ である。
• ウ　金属球の内部には、中心から外向きの電場があり、中心から離れるほど強い。
• エ　金属球の中心の電位は、金属球の表面の電位より高い。
• オ　金属球の表面のすぐ外側の電場は、表面に平行な向きである。

絶縁体の台の上に置いた帯電していない金属球 A と、机の上に置いた帯電していない小さな紙片 B（不導体）がある。絹の布でこすって正に帯電させたガラス棒を、A と B にそれぞれ別々に、触れないように近づけた。このときのようすや、その後の操作について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。ただし、ガラス棒の電荷は変化しないものとし、A と B は互いに十分離れていて、互いに影響しないものとする。

• ア　ガラス棒を A に近づけると、A の中の陽イオン（正の電荷）がガラス棒から遠い側へ移動し、遠い側が正に帯電する。
• イ　ガラス棒を B に近づけると、B の中の自由電子が B 全体にわたってガラス棒に近い側へ移動し、近い側が負に帯電する。
• ウ　ガラス棒を B に近づけると、B のガラス棒に近い側の表面にはガラス棒と同じ正の電荷が現れるので、B はガラス棒から遠ざかろうとする。
• エ　ガラス棒を A に近づけると、A のガラス棒に近い側に負の電荷、遠い側に正の電荷が現れ、A 全体としてはガラス棒に引き寄せられる力を受ける。
• オ　ガラス棒を A に近づけたまま A に指で触れ、指を離してからガラス棒を遠ざけると、A は正に帯電する。

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。はじめ、はく検電器は帯電しておらず、はくは閉じている。

このはく検電器の金属板に、正に帯電したガラス棒を、金属板に触れないように上から近づけて止めた。このとき、はく検電器の中の自由電子が移動し、金属板には（ a ）の電荷が現れる。また、はくは（ 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。

真空中の点電荷にはたらく静電気力と、電場・電気力線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、各文で、書かれていること以外の条件は変えないものとする。

• ア　2 つの点電荷の間の距離を 2 倍にすると、その間にはたらく静電気力の大きさは $\frac{1}{4}$ 倍になる。
• イ　2 つの点電荷のうち一方の電気量の大きさだけを 2 倍にすると、その間にはたらく静電気力の大きさは 2 倍になる。
• ウ　電気力線は、電場が強いところほど、間隔が広くなるように描く。
• エ　電場の中に負の点電荷を置くと、その点電荷は電場と逆向きの力を受ける。
• オ　電気力線は、途中で交わったり枝分かれしたりしない。