真空中において、図に示すように、一辺の長さが \(6\) [m] の正三角形の頂点Aに \(4\times10^{-9}\) [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに \(-4\times10^{-9}\) [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。 ただし、クーロンの法則の比例定数を \(9\times10^{9}\) [N\(\cdot\)m\(^{2}\)/C\(^{2}\)] とする。 まず、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷を点Cに置いたときに、この正の点電荷に働く力の大きさは \(F_{C}\) [N] であった。次に、この正の点電荷を点Dに移動したときに、この正の点電荷に働く力の大きさは \(F_{D}\) [N] であった。力の大きさの比 \(\dfrac{F_{C}}{F_{D}}\) の値として、正しいのは次のうちどれか。

真空中において、図に示すように、一辺の長さが \(6\) [m] の正三角形の頂点Aに \(4\times10^{-9}\) [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに \(-4\times10^{-9}\) [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。 ただし、クーロンの法則の比例定数を \(9\times10^{9}\) [N\(\cdot\)m\(^{2}\)/C\(^{2}\)] とする。 次に、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷を点Dから点Cの位置に戻し、強さが \(0.5\) [V/m] の一様な電界を辺ABに平行に点Bから点Aの向きに加えた。このとき、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷に電界の向きと逆の向きに \(2\times10^{-9}\) [N] の大きさの力が働いた。正の点電荷 \(q_{0}\) [C] の値として、正しいのは次のうちどれか。

演算増幅器(オペアンプ)について、次の(a)及び(b)に答えよ。 演算増幅器の特徴に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。

演算増幅器(オペアンプ)について、次の(a)及び(b)に答えよ。 図1及び図2のような直流増幅回路がある。それぞれの出力電圧 \(V_{o1}\) [V], \(V_{o2}\) [V] の値として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。 ただし、演算増幅器は理想的なものとし、\(V_{i1}=0.6\) [V] 及び \(V_{i2}=0.45\) [V] は入力電圧である。

静電界に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

直流電圧 1000 [V] の電源で充電された静電容量 8 [µF] の平行平板コンデンサがある。 コンデンサを電源から外した後に電荷を保持したままコンデンサの電極間距離を最初の距離の \( \dfrac{1}{2} \) に縮めたとき、静電容量 [µF] と静電エネルギー [J] の値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、磁界中に置かれた導体に働く電磁力に関する記述である。 電流が流れている長さ \( L \) [m] の直線導体を磁束密度が一様な磁界中に置くと、フレミングの (ア) の法則に従い、導体には電流の向きにも磁界の向きにも直角な電磁力が働く。 直線導体の方向を変化させて、電流の方向が磁界の方向と同じになれば、導体に働く力の大きさは (イ) となり、直角になれば、(ウ) となる。 力の大きさは、電流の (エ) に比例する。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1のように、1辺の長さが \( a \) [m] の正方形のコイル(巻数: 1)に直流電流 \( I \) [A] が流れているときの中心点 \( O_{1} \) の磁界の大きさを \( H_{1} \) [A/m] とする。 また、図2のように、直径 \( a \) [m] の円形のコイル (巻数: 1)に直流電流 \( I \) [A] が流れているときの中心点 \( O_{2} \) の磁界の大きさを \( H_{2} \) [A/m] とする。 このとき、磁界の大きさの比 \( \dfrac{H_{1}}{H_{2}} \) の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、中心点 \( O_{1} \)、\( O_{2} \) はそれぞれ正方形のコイル、円形のコイルと同一平面上にあるものとする。 （参考式省略）

20 [℃] における抵抗値が \( R_{1} \) [Ω]、抵抗温度係数が \( \alpha_{1} \) [℃\(^{-1}\)] の抵抗器 A と20 [℃] における抵抗値が \( R_{2} \) [Ω]、抵抗温度係数が \( \alpha_{2}=0 \) [℃\(^{-1}\)] の抵抗器 B が並列に接続されている。 その20 [℃] と21 [℃] における並列抵抗値をそれぞれ \( r_{20} \) [Ω]、\( r_{21} \) [Ω] とし、\( \dfrac{r_{21}-r_{20}}{r_{20}} \) を変化率とする。 変化率として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図の直流回路において、200 [V] の直流電源から流れ出る電流が 25 [A] である。 16 [Ω] と \( r \) [Ω] の抵抗の接続点aの電位を \( V_{a} \) [V]、8 [Ω] と \( R \) [Ω] の抵抗の接続点bの電位を \( V_{b} \) [V] とする。 \( V_{a}=V_{b} \) となる \( r \) [Ω] と \( R \) [Ω] の値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、可変抵抗 \( R_{1} \) [Ω]、\( R_{2} \) [Ω]、抵抗 \( R_{x} \) [Ω]、電源 \( E \) [V] からなる直流回路がある。 次に示す条件1のときの \( R_{x} \) [Ω] に流れる電流 \( I \) [A] の値と条件2のときの電流 \( I \) [A] の値は等しくなった。 このとき、\( R_{x} \) [Ω] の値として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 条件1: \( R_{1}=90 \) [Ω]、\( R_{2}=6 \) [Ω] 条件2: \( R_{1}=70 \) [Ω]、\( R_{2}=4 \) [Ω]

図の交流回路において、電源電圧を \( \dot{E}=140\angle0^{\circ} \) [V] とする。 いま、この電源に力率 0.6の誘導性負荷を接続したところ、電源から流れ出る電流の大きさは37.5 [A] であった。 次に、スイッチSを閉じ、この誘導性負荷と並列に抵抗 \( R \) [Ω] を接続したところ、電源から流れ出る電流の大きさが 50 [A] となった。 このとき、抵抗 \( R \) [Ω] の大きさとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、1000 [Ω] の抵抗と静電容量 \( C \) [µF] のコンデンサを直列に接続した交流回路がある。 いま、電源の周波数が1000 [Hz] のとき、電源電圧 \( \dot{E} \) [V] と電流 \( \dot{I} \) [A] の位相差は \( \dfrac{\pi}{3} \) [rad] であった。 このとき、コンデンサの静電容量 \( C \) [µF] の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、2種類の直流電源、\( R \) [Ω] の抵抗、静電容量 \( C \) [F] のコンデンサ及びスイッチSからなる回路がある。 この回路において、スイッチSを①側に閉じて回路が定常状態に達した後に、時刻 \( t = 0 \) [s] でスイッチSを①側から②側に切り換えた。 ②側への切り換え以降の、コンデンサから流れ出る電流 \( i \) [A] の時間変化を示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電界効果トランジスタに関する記述である。 図に示す MOS電界効果トランジスタ (MOSFET)は、p形基板表面にn形のソースとドレーン領域が形成されている。 また、ゲート電極は、ソースとドレーン間のp形基板表面上に薄い酸化膜の絶縁層(ゲート酸化膜)を介して作られている。 ソースSとp形基板の電位を接地電位とし、ゲートGにしきい値電圧以上の正の電圧 \( V_{GS} \) を加えることで、絶縁層を隔てたp形基板表面近くでは、(ア) が除去され、チャネルと呼ばれる (イ) の薄い層ができる。 これによりソースSとドレーンDが接続される。この \( V_{GS} \) を上昇させるとドレーン電流 \( I_{D} \) は (ウ) する。 また、このFETは (エ) チャネル MOSFET と呼ばれている。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、真空中における電子の運動に関する記述である。 図のように、x軸上の負の向きに大きさが一定の電界 \( E \) [V/m] が存在しているとき、x軸上に電荷が \( -e \) [C] (eは電荷の絶対値)、質量 \( m_0 \) [kg] の1個の電子を置いた場合を考える。 x軸の正方向の電子の加速度を \( a \) [m/s\(^2\)] とし、また、この電子に加わる力の正方向をx 軸の正方向にとったとき、電子の運動方程式は \[ m_0 a = \text{(ア)} \] となる。 ①式から電子は等加速度運動をすることがわかる。したがって、電子の初速度を零としたとき、x軸の正方向に向かう電子の速度 \( v \) [m/s] は時間 \( t \) [s] の (イ) 関数となる。 また、電子の走行距離 \( x_{dis} \) [m] は時間 \( t \) [s] の (ウ) 関数で表される。 さらに、電子の運動エネルギーは時間 \( t \) [s] の (エ) で増加することがわかる。 ただし、電子の速度 \( v \) [m/s] はその質量の変化が無視できる範囲とする。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、トランジスタを用いた非安定(無安定) マルチバイブレータ回路の一部分がある。 ここで， S はトランジスタの代わりの動作をするスイッチ， R1 ， R2 ， R3 は抵抗， C はコンデンサ， VCC は直流電源電圧， Vb はベースの電圧， Vc はコレクタの電圧である。 この回路において，初期条件としてコンデンサ C の初期電荷は零，スイッチ S は開いている状態と仮定する。 a. スイッチSが開いている状態(オフ)のときは、トランジスタ Trのベースには抵抗 \( R_2 \) を介して (ア) の電圧が加わるので、トランジスタ Trは (イ) となっている。 ベースの電圧 \( V_{b} \) は電源電圧 \( V_{CC} \) より低いので、電流 \( i \) は図の矢印“右”の向きに流れてコンデンサCは充電されている。 b. 次に、スイッチSを閉じる (オン)と、その瞬間はコンデンサCに充電されていた電荷でベースの電圧は負となるので、コレクタの電圧 \( V_{c} \) は瞬時に高くなる。 電流は矢印“ (ウ) ”の向きに流れ、コンデンサCは (エ) を始め、やがてベースの電圧は (オ) に変化し、コレクタの電圧 \( V_{c} \) は下がる。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

電気及び磁気に関係する量とその単位記号(他の単位による表し方を含む)との組合せとして、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、\( R \) [Ω] の抵抗、静電容量 \( C \) [F] のコンデンサ、インダクタンス \( L \) [H] のコイルからなる平衡三相負荷に線間電圧 \( V \) [V] の対称三相交流電源を接続した回路がある。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、交流電源電圧の角周波数は \( \omega \) [rad/s] とする。 三相電源からみた平衡三相負荷の力率が1になったとき、インダクタンス \( L \) [H] と静電容量 \( C \) [F] のコンデンサの関係を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、\( R \) [Ω] の抵抗、静電容量 \( C \) [F] のコンデンサ、インダクタンス \( L \) [H] のコイルからなる平衡三相負荷に線間電圧 \( V \) [V] の対称三相交流電源を接続した回路がある。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、交流電源電圧の角周波数は \( \omega \) [rad/s] とする。 平衡三相負荷の力率が1になったとき、静電容量 \( C \) [F] のコンデンサの端子電圧 [V] の値を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。