共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)本試験
問70 (物理(第1問) 問4)
問題文
図3に灰色で示す真空中の領域Rを電子が通過している。電子の入射速度は一定である。領域Rに、電子の入射速度の向きに垂直に一様な電場(電界)をかけ、さらに同じ領域に適当な磁場(磁界)をかけると、電子は速度の向きを変えずに直進して、速さv
1で領域Rを出た。電場を維持して磁場を0にしたときと、磁場を維持して電場を0にしたときには、電子は速度の向きを変えて、それぞれ速さv
2,v
3で領域Rを出るようになった。v
1,v
2,v
3の大小関係を表す式として最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
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問題
共通テスト(理科)試験 令和7年度(2025年度)本試験 問70(物理(第1問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)
図3に灰色で示す真空中の領域Rを電子が通過している。電子の入射速度は一定である。領域Rに、電子の入射速度の向きに垂直に一様な電場(電界)をかけ、さらに同じ領域に適当な磁場(磁界)をかけると、電子は速度の向きを変えずに直進して、速さv1で領域Rを出た。電場を維持して磁場を0にしたときと、磁場を維持して電場を0にしたときには、電子は速度の向きを変えて、それぞれ速さv2,v3で領域Rを出るようになった。v1,v2,v3の大小関係を表す式として最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
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v1>v2=v3
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v2>v3=v1
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v3>v1=v2
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v1>v2>v3
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v2>v3>v1
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v3>v1>v2
-
v1=v2=v3
この過去問の解説 (1件)
01
解答 v2>v3=v1
解説
(電場のみ)>(磁場のみ)=(電場と磁場)となります。
v1について:
電場の向きは電子の入射速度に垂直で、大きさは一様です。
磁場から受ける力(ローレンツ力)は常に速度に垂直です。
曲がらなかったという結果から、図3の縦方向について
電場と磁場が釣り合っていると判断できます。
また、図3の横方向については電場からも磁場からも力を受けていません。
図3について縦にも横にもかかる力はゼロであり、電子は等速直線運動します。
つまりv1は入射速度に等しくなります。
v2について:
電場の向きは電子の入射速度に垂直で、大きさは一様です。
電場のみのとき、電子は図3の横方向には等速直線運動、
縦方向には等加速度直線運動します。
縦方向に加速されているため、v2は入射速度よりも速くなります。
v3について:
磁場から受ける力(ローレンツ力)は常に速度に垂直なため、
仕事をしません。運動の向きを変えるだけで、速さを変えません。
よってv3は入射速度に等しくなります。
よって答えは v2>v3=v1 となります。
この選択肢が正解となります。
ローレンツ力は仕事をしないことに注意しましょう。
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