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図1のように、周波数 50 [Hz], 電圧 200 [V] の対称三相交流電源に、インダクタンス 7.96 [mH] のコイルと 6 [\(\Omega\)] の抵抗からなる平衡三相負荷を接続した交流回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1において、三相負荷が消費する有効電力 \(P\) [W] 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1のように、周波数 50 [Hz], 電圧 200 [V] の対称三相交流電源に、インダクタンス 7.96 [mH] のコイルと 6 [\(\Omega\)] の抵抗からなる平衡三相負荷を接続した交流回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2のように、静電容量 \(C\) [F] のコンデンサを\(\Delta\)結線し、その端子 a', b' 及び c' をそれぞれ図1の端子 a, b 及び c に接続した。その結果、三相交流電源からみた負荷の力率が1になった。静電容量 \(C\) [F] 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。
振幅 \(V_{m}\) [V] の交流電源の電圧 \(v=V_{m}\sin\omega t\) [V] をオシロスコープで計測したところ、画面上に図のような正弦波形が観測された。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、オシロスコープの垂直感度は 5 [V]/div, 掃引時間は 2 [ms]/div とし、測定に用いたプローブの減衰比は1対1とする。 この交流電源の電圧の周期 [ms], 周波数 [Hz], 実効値 [V] の値の組合せとして、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
振幅 \(V_{m}\) [V] の交流電源の電圧 \(v=V_{m}\sin\omega t\) [V] をオシロスコープで計測したところ、画面上に図のような正弦波形が観測された。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、オシロスコープの垂直感度は 5 [V]/div, 掃引時間は 2 [ms]/div とし、測定に用いたプローブの減衰比は1対1とする。 この交流電源をある負荷に接続したとき、\(i=25\cos(\omega t-\frac{\pi}{3})\) [A] の電流が流れた。この負荷の力率 [%] 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。
空気中に半径 \(r\) [m] の金属球がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、\(r=0.01\) [m], 真空の誘電率を \(\epsilon_{0}=8.854\times10^{-12}\) [F/m], 空気の比誘電率を1.0とする。 この金属球が電荷 \(Q\) [C] を帯びたときの金属球表面における電界の強さ [V/m] を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
空気中に半径 \(r\) [m] の金属球がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、\(r=0.01\) [m], 真空の誘電率を \(\epsilon_{0}=8.854\times10^{-12}\) [F/m], 空気の比誘電率を1.0とする。 この金属球が帯びることのできる電荷 \(Q\) [C] の大きさには上限がある。空気の絶縁破壊の強さを \(3\times10^{6}\) [V/m] として、金属球表面における電界の強さが空気の絶縁破壊の強さと等しくなるような \(Q\) [C] 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。
図は、NOT IC, コンデンサC及び抵抗を用いた非安定マルチバイブレータの原理図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 この回路に関する三つの記述(ア)～(ウ)について、正誤の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (ア) この回路は電源を必要としない。 (イ) 抵抗 \(R_{1}\) [\(\Omega\)] の値を大きくすると、発振周波数は高くなる。 (ウ) 抵抗器 \(R_{2}\) は、\(NOT_{1}\) に流れる入力電流を制限するための素子である。
図は、NOT IC, コンデンサC及び抵抗を用いた非安定マルチバイブレータの原理図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次の波形の中で、コンデンサCの端子間電圧 \(V_C\) [V] の時間 \(t\) [s] の経過による変化の特徴を最もよく示している図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
極板A-B間が比誘電率 \(\epsilon_{r}=2\) の誘電体で満たされた平行平板コンデンサがある。極板間の距離は \(d\) [m]、極板間の直流電圧は \(V_0\) [V] である。極板と同じ形状と大きさをもち、厚さが \(\dfrac{d}{4}\) [m] の帯電していない導体を図に示す位置 P-Q 間に極板と平行に挿入したとき、導体の電位の値 [V] として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。 [図の構成] 上部極板 A (電圧 \(V_0\)) 誘電体 (\(\epsilon_{r}=2\))、厚さ \(\dfrac{d}{2}\) 位置 P 導体、厚さ \(\dfrac{d}{4}\) 位置 Q 誘電体 (\(\epsilon_{r}=2\))、厚さ \(\dfrac{d}{4}\) 下部極板 B (接地)
次の文章は、静電気に関する記述である。 図のように真空中において、負に帯電した帯電体Aを、帯電していない絶縁された導体Bに近づけると、導体Bの帯電体Aに近い側の表面c付近に (ア) の電荷が現れ、それと反対側の表面d付近に (イ) の電荷が現れる。この現象を (ウ) という。 上記の記述中の空白箇所 (ア)、(イ) 及び (ウ) 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、十分に長い直線状導体A、Bがあり、AとBはそれぞれ直角座標系の \(x\) 軸と \(y\) 軸に沿って置かれている。Aには \(+x\) 方向の電流 \(I_{x}\) [A] が、Bには \(+y\) 方向の電流 \(I_{y}\) [A] が、それぞれ流れている。\(I_{x}>0\)、\(I_{y}>0\) とする。 このとき、\(xy\) 平面上で \(I_{x}\) と \(I_{y}\) のつくる磁界が零となる点 \((x [\text{m}], y [\text{m}])\) の満たす条件として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、 \(x \neq 0\)、 \(y \neq 0\) とする。
図のように、コンデンサ3個を充電する回路がある。スイッチ \(S_1\) 及び \(S_2\) を同時に閉じてから十分に時間が経過し、定常状態となったとき、a点からみたb点の電圧の値 [V] として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、各コンデンサの初期電荷は零とする。 [回路定数] 上段：\(10\mu\text{F}\)、スイッチ \(S_2\)、直流電源 \(20\text{V}\) 中段：\(20\mu\text{F}\)（端子a-b間） 下段：\(10\mu\text{F}\)、スイッチ \(S_1\)、直流電源 \(10\text{V}\)
図のように、抵抗を直並列に接続した直流回路がある。この回路を流れる電流 \(I\) の値は、\(I = 10\) mA であった。このとき、抵抗 \(R_{2}\) [k\(\Omega\)] として、最も近い \(R_{2}\) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、抵抗 \(R_{1}\) [k\(\Omega\)] に流れる電流 \(I_{1}\) [mA] と抵抗 \(R_{2}\) [k\(\Omega\)] に流れる電流 \(I_{2}\) [mA] の電流比 \(\dfrac{I_{1}}{I_{2}}\) の値は \(\dfrac{1}{2}\) とする。 [回路諸元] 電源電圧 \(E = 10\) V 全体の直列電流 \(I = 10\) mA 直列抵抗 \(R = 100 \Omega\) が2つ（回路の左右） 並列部：上側に \(R_1\)、下側に \(R_2\)
図に示す直流回路において、抵抗 \(R_{1}=5 \Omega\) で消費される電力は抵抗 \(R_{3}=15 \Omega\) で消費される電力の何倍となるか。その倍率として、最も近い値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 [回路諸元] 電源電圧 2 V 直列抵抗 \(R_1 = 5 \Omega\) 並列抵抗 \(R_2 = 10 \Omega\)、 \(R_3 = 15 \Omega\)
図の交流回路において、電源を流れる電流 \(I\) [A] の大きさが最小となるように静電容量 \(C\) [F] の値を調整した。このときの回路の力率の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 [回路] 電源 \(V\) [V], 50 Hz 並列回路： - 左側：可変コンデンサ \(C\) [F] - 右側：インダクタ \(1\) H と 抵抗 \(100 \Omega\) の直列
図のように、二つのLC直列共振回路A、Bがあり、それぞれの共振周波数が \(f_{A}\) [Hz]、\(f_{B}\) [Hz] である。これらA、Bをさらに直列に接続した場合、全体としての共振周波数が \(f_{AB}\) [Hz] になった。\(f_{A}, f_{B}, f_{AB}\) の大小関係として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 回路A: \(L\) [H], \(C\) [F] 回路B: \(2L\) [H], \(C\) [F]
交流回路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。 ただし、抵抗 \(R\) [\(\Omega\)]、インダクタンス \(L\) [H]、静電容量 \(C\) [F] とする。
図のように、直流電圧 \(E\) [V] の電源が2個、\(R\) [\(\Omega\)] の抵抗が2個、静電容量 \(C\) [F] のコンデンサ、スイッチ \(S_1\) と \(S_2\) からなる回路がある。スイッチ \(S_1\) と \(S_2\) の初期状態は、共に開いているものとする。電源の内部インピーダンスは零とする。時刻 \(t=t_1\) [s] でスイッチ \(S_1\) を閉じ、その後、時定数 \(CR\) [s] に比べて十分に時間が経過した時刻 \(t=t_2\) [s] でスイッチ \(S_1\) を開き、スイッチ \(S_2\) を閉じる。このとき、コンデンサの端子電圧 \(v\) [V] の波形を示す図として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、コンデンサの初期電荷は零とする。 [回路構成] 左ループ：電源 \(E\) (正極上)、スイッチ \(S_1\)、抵抗 \(R\)、コンデンサ \(C\) (中央) 右ループ：コンデンサ \(C\)、スイッチ \(S_2\)、抵抗 \(R\)、電源 \(E\) (正極下、負極上) ※右側電源の向きに注意。図では長い棒が下側に描かれている（通常の電池記号と逆、あるいは下側が正）。ただし、問題文には「直流電圧E」とあり、図記号の長い線がプラスである。図を見ると、左の電源は上がプラス。右の電源は下がプラス（長い線が下）である。
図のような、演算増幅器を用いた能動回路がある。直流入力電圧 \(V_{in}\) [V] が 3 V のとき、出力電圧 \(V_{out}\) [V] として、最も近い \(V_{out}\) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、演算増幅器は、理想的なものとする。 [回路] 非反転入力端子 (+) に 5V 電源が接続。 反転入力端子 (-) には、入力 \(V_{in}\) から \(20 \text{k}\Omega\) の抵抗が接続され、出力 \(V_{out}\) から \(10 \text{k}\Omega\) の帰還抵抗が接続されている。
図のように200Vの対称三相交流電源に抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] からなる平衡三相負荷を接続したところ、線電流は 1.73A であった。いま、電力計の電流コイルをc相に接続し、電圧コイルをc-a相間に接続したとき、電力計の指示 \(P\) [W] として、最も近い \(P\) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、対称三相交流電源の相回転は a, b, c の順とし、電力計の電力損失は無視できるものとする。
図のように、正弦波交流電圧 \(E\) [V] の電源が誘導性リアクタンス \(X\) [\(\Omega\)] のコイルと抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] との並列回路に電力を供給している。この回路において、電流計の指示値は 12.5A、電圧計の指示値は 300V、電力計の指示値は 2250 W であった。 ただし、電圧計、電流計及び電力計の損失はいずれも無視できるものとする。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 この回路における無効電力 \(Q\) [var] として、最も近い \(Q\) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図のように、正弦波交流電圧 \(E\) [V] の電源が誘導性リアクタンス \(X\) [\(\Omega\)] のコイルと抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] との並列回路に電力を供給している。この回路において、電流計の指示値は 12.5A、電圧計の指示値は 300V、電力計の指示値は 2250 W であった。 ただし、電圧計、電流計及び電力計の損失はいずれも無視できるものとする。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 誘導性リアクタンス \(X\) [\(\Omega\)] として、最も近い \(X\) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図1のように、線間電圧 200V、周波数 50Hz の対称三相交流電源に \(1 \Omega\) の抵抗と誘導性リアクタンス \(\dfrac{4}{3} \Omega\) のコイルとの並列回路からなる平衡三相負荷(Y結線)が接続されている。また、スイッチSを介して、コンデンサC(\(\Delta\)結線)を接続することができるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 スイッチSが開いた状態において、三相負荷の有効電力 \(P\) の値 [kW] と無効電力 \(Q\) の値 [kvar] 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1のように、線間電圧 200V、周波数 50Hz の対称三相交流電源に \(1 \Omega\) の抵抗と誘導性リアクタンス \(\dfrac{4}{3} \Omega\) のコイルとの並列回路からなる平衡三相負荷(Y結線)が接続されている。また、スイッチSを介して、コンデンサC(\(\Delta\)結線)を接続することができるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2のように三相負荷のコイルの誘導性リアクタンスを \(\dfrac{2}{3} \Omega\) に置き換え、スイッチSを閉じてコンデンサCを接続する。このとき、電源からみた有効電力と無効電力が図1の場合と同じ値となったとする。コンデンサCの静電容量の値 [\(\mu\text{F}\)] 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、真空中において二つの小さな物体A、Bが距離 \(r\) [m] を隔てて鉛直線上に置かれている。Aは固定されており、Aの真下にBがある。物体A、Bはそれぞれ、質量 \(m_A\) [kg]、 \(m_B\) [kg] をもち、電荷 \(+q_A\) [C]、 \(-q_B\) [C] を帯びている。\(q_A > 0\)、\(q_B > 0\) とし、真空の誘電率を \(\epsilon_0\) [F/m] とする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、小問(a)においては重力加速度 \(g\) [m/s\(^2\)] の重力を、小問(b)においては無重力を、それぞれ仮定する。物体A、Bの間の万有引力は無視する。 重力加速度 \(g\) [m/s\(^2\)] の重力のもとでBを初速度零で放ったとき、BはAに近づくように上昇を始めた。このときの条件を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図のように、真空中において二つの小さな物体A、Bが距離 \(r\) [m] を隔てて鉛直線上に置かれている。Aは固定されており、Aの真下にBがある。物体A、Bはそれぞれ、質量 \(m_A\) [kg]、 \(m_B\) [kg] をもち、電荷 \(+q_A\) [C]、 \(-q_B\) [C] を帯びている。\(q_A > 0\)、\(q_B > 0\) とし、真空の誘電率を \(\epsilon_0\) [F/m] とする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、小問(a)においては重力加速度 \(g\) [m/s\(^2\)] の重力を、小問(b)においては無重力を、それぞれ仮定する。物体A、Bの間の万有引力は無視する。 無重力のもとでBを下向きの初速度 \(v_B\) [m/s] で放ったとき、Bは下降を始めたが、途中で速度の向きが変わり上昇に転じた。このときの条件を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図1は、代表的なスイッチング電源回路の原理図を示している。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 スイッチSがオンの間にコイルの電流 \(I\) が増加する量を \(\Delta I_{1}\) [A] とし、スイッチSがオフの間に \(I\) が減少する量を \(\Delta I_{2}\) [A] とすると、定常的には図2の太線に示すような電流の変化がみられ、 \(\Delta I_{1}=\Delta I_{2}\) が成り立つ。 ここで出力電圧 \(V_{0}\) [V] のリプルは十分小さく、出力電圧を一定とし、電流 \(I\) の増減は図2のように直線的であるとする。また、ダイオードの順方向電圧は0Vと近似する。さらに、スイッチSがオン並びにオフしている時間をそれぞれ \(T_{ON}\) [s]、 \(T_{OFF}\) [s] とする。 \(\Delta I_{1}\) と \(V_{o}\) を表す式の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
平行平板コンデンサにおいて、極板間の距離、静電容量、電圧、電界をそれぞれ \( d \) [m]、\( C \) [F]、\( V \) [V]、\( E \) [V/m]、極板上の電荷を \( Q \) [C] とするとき、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、極板の面積及び極板間の誘電率は一定であり、コンデンサの端効果は無視できるものとする。
図のように、真空中で2枚の電極を平行に向かい合せたコンデンサを考える。各電極の面積を \( A \) [\( \text{m}^{2} \)]、電極の間隔を \( l \) [m] とし、端効果を無視すると、静電容量は（ア）[F]である。このコンデンサに直流電圧源を接続し、電荷 \( Q \) [C] を充電してから電圧源を外した。このとき、電極間の電界 \( E = \)（イ）[\( \text{V/m} \)]によって静電エネルギー \( W = \)（ウ）[J]が蓄えられている。この状態で電極間隔を増大させると静電エネルギーも増大することから、二つの電極間には静電力の（エ）が働くことが分かる。 ただし、真空の誘電率を \( \epsilon_{0} \) [F/m] とする。
次の文章は、ある強磁性体の初期磁化特性について述べたものである。 磁界の向きに強く磁化され、比透磁率が1よりも非常に（ア）物質を強磁性体という。まだ磁化されていない強磁性体に磁界 \( H \) [A/m] を加えて磁化していくと、磁束密度 \( B \) [T] は図のように変化する。よって、透磁率 \( \mu \) [H/m] \( (= \dfrac{B}{H}) \) も磁界の強さによって変化する。図から、この強磁性体の透磁率 \( \mu \) の最大値はおよそ \( \mu_{max} = \)（イ）H/mであることが分かる。このとき、強磁性体の比透磁率はほぼ \( \mu_{r} = \)（ウ）である。点P以降は磁界に対する磁束密度の増加が次第に緩くなり、磁束密度はほぼ一定の値となる。この現象を（エ）という。 ただし、真空の透磁率を \( \mu_{0}=4\pi\times10^{-7} \) [H/m] とする。
図のような直流回路において、直流電源の電圧が90Vであるとき、抵抗 \( R_{1} \) [\( \Omega \)]、\( R_{2} \) [\( \Omega \)]、\( R_{3} \) [\( \Omega \)] の両端電圧はそれぞれ30 V, 15V, 10Vであった。抵抗 \( R_{1} \)、\( R_{2} \)、\( R_{3} \) のそれぞれの値 [\( \Omega \)] 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。
十分長いソレノイド及び小さい三角形のループがある。図1はソレノイドの横断面を示しており、三角形ループも同じ面内にある。図2はその破線部分の拡大図である。面 \( x=0 \) から右側の領域（\( x > 0 \) の領域）は直流電流を流したソレノイドの内側であり、そこには \( +z \) 方向の平等磁界が存在するとする。その磁束密度を \( B \) [T] (\( B > 0 \)) とする。 一方、左側領域（\( x < 0 \)）はソレノイドの外側であり磁界は零であるとする。ここで、三角形PQRの抵抗器付き導体ループがxy平面内を等速度 \( u \) [m/s] で \( +x \) 方向に進み、ソレノイドの巻線の隙間から内側に侵入していく。その際、導体ループの辺QRはy軸と平行を保っている。頂点Pが面 \( x=0 \) を通過する時刻を \( T \) [s] とする。また、抵抗器の抵抗 \( r \) [\( \Omega \)] は十分大きいものとする。 辺QRの中央の抵抗器に時刻 \( t \) [s] に加わる誘導電圧を \( e(t) \) [V] とし、その符号は図中の矢印の向きを正と定義する。三角形ループがソレノイドの外側から内側に入り込むときの \( e(t) \) を示す図として、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、抵抗とスイッチSを接続した直流回路がある。いま、スイッチSを開閉しても回路を流れる電流 \( I \) [A] は、\( I=30 \) Aで一定であった。このとき、抵抗 \( R_{4} \) の値 [\( \Omega \)] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\( R=10 \, \Omega \) の抵抗と誘導性リアクタンス \( X \) [\( \Omega \)] のコイルとを直列に接続し、100Vの交流電源に接続した交流回路がある。いま、回路に流れる電流の値は \( I=5 \) Aであった。このとき、回路の有効電力 \( P \) の値 [W] 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、静電容量 \( C_{1}=10~\mu\text{F} \)、\( C_{2}=900~\mu\text{F} \)、\( C_{3}=100~\mu\text{F} \)、\( C_{4}=900~\mu\text{F} \) のコンデンサからなる直並列回路がある。この回路に周波数 \( f=50 \) Hzの交流電圧 \( V_{in} \) [V]を加えたところ、\( C_{4} \) の両端の交流電圧は \( V_{out} \) [V]であった。このとき、\( \dfrac{V_{out}}{V_{in}} \) 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、直流電圧 \( E \) [V] の電源、抵抗 \( R \) [\( \Omega \)] の抵抗器、インダクタンス \( L \) [H] のコイルまたは静電容量 \( C \) [F] のコンデンサ、スイッチSからなる2種類の回路（RL回路、RC回路）がある。各回路において、時刻 \( t=0 \) s でスイッチSを閉じたとき、回路を流れる電流 \( i \) [A]、抵抗の端子電圧 \( v_r \) [V]、コイルの端子電圧 \( v_l \) [V]、コンデンサの端子電圧 \( v_c \) [V]の波形の組合せを示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、電源の内部インピーダンス及びコンデンサの初期電荷は零とする。
次の文章は、半導体レーザ（レーザダイオード）に関する記述である。 レーザダイオードは、図のような3層構造を成している。p形層とn形層に挟まれた層を（ア）層といい、この層は上部のp形層及び下部のn形層とは性質の異なる材料で作られている。前後の面は半導体結晶による自然な反射鏡になっている。 レーザダイオードに（イ）を流すと、（ア）層の自由電子が正孔と再結合して消滅するとき光を放出する。この光が二つの反射鏡の間に閉じ込められることによって、（ウ）放出が起き、同じ波長の光が多量に生じ、外部にその一部が出力される。光の特別な波長だけが共振状態となって（ウ）放出が誘起されるので、強い同位相のコヒーレントな光が得られる。 上記の記述中の空白箇所（ア）、（イ）及び（ウ）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。
ブラウン管は電子銃、偏向板、蛍光面などから構成される真空管であり、オシロスコープの表示装置として用いられる。図のように、電荷 \( -e \) [C] をもつ電子が電子銃から一定の速度 \( v \) [m/s] で \( z \) 軸に沿って発射される。電子は偏向板の中を通過する間、\( x \) 軸に平行な平等電界 \( E \) [V/m] から静電力 \( -eE \) [N] を受け、\( x \) 方向の速度成分 \( u \) [m/s] を与えられ進路を曲げられる。偏向板を通過後の電子は \( z \) 軸と \( \tan \theta = \dfrac{u}{v} \) となる角度 \( \theta \) をなす方向に直進して蛍光面に当たり、その点を発光させる。このとき発光する点は蛍光面の中心点から \( x \) 方向に距離 \( X \) [m] だけシフトした点となる。 \( u \) と \( X \) を表す式の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、電子の静止質量を \( m \) [kg]、偏向板の \( z \) 方向の大きさを \( l \) [m]、偏向板の中心から蛍光面までの距離を \( d \) [m] とし、\( l \ll d \) と仮定してよい。また、速度は光速に比べて十分小さいものとする。
目盛が正弦波交流に対する実効値になる整流形の電圧計（全波整流形）がある。この電圧計で図のような周期20msの繰り返し波形電圧を測定した。このとき、電圧計の指示の値 [V] 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、a-b間の長さが15cm、最大値が30Ωのすべり抵抗器 \( R \)、電流計、検流計、電池 \( E_0 \) [V]、電池 \( E_x \) [V] が接続された回路がある。この回路において次のような実験を行った。 **実験I**: 図1でスイッチSを開いたとき、電流計は200mAを示した。 **実験II**: 図1でスイッチSを閉じ、すべり抵抗器 \( R \) の端子cをbの方向へ移動させて行き、検流計が零を指したとき移動を停止した。このとき、a-c間の距離は4.5cmであった。 **実験III**: 図2に配線を変更したら、電流計の値は50mAであった。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、各計測器の内部抵抗及び接触抵抗は無視できるものとし、また、すべり抵抗器 \( R \) の長さ [cm] と抵抗値 [\( \Omega \)] とは比例するものであるとする。 電池 \( E_x \) の起電力の値 [V] 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、a-b間の長さが15cm、最大値が30Ωのすべり抵抗器 \( R \)、電流計、検流計、電池 \( E_0 \) [V]、電池 \( E_x \) [V] が接続された回路がある。この回路において次のような実験を行った。 **実験I**: 図1でスイッチSを開いたとき、電流計は200mAを示した。 **実験II**: 図1でスイッチSを閉じ、すべり抵抗器 \( R \) の端子cをbの方向へ移動させて行き、検流計が零を指したとき移動を停止した。このとき、a-c間の距離は4.5cmであった。 **実験III**: 図2に配線を変更したら、電流計の値は50mAであった。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、各計測器の内部抵抗及び接触抵抗は無視できるものとし、また、すべり抵抗器 \( R \) の長さ [cm] と抵抗値 [\( \Omega \)] とは比例するものであるとする。 電池 \(E_x \) の内部抵抗の値 [\(\Omega \)] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図1の端子a-d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 端子b-c-d間は図2のように結線で接続されている。これを図3のようにY結線に変換したとき、電気的に等価となるコンデンサ \( C \) の値 [\( \mu\text{F} \)] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図1の端子a-d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図3を用いて、図1の端子b-c-d間をY結線回路に変換したとき、図1の端子a-d間の合成静電容量 \( C_0 \) の値 [\( \mu\text{F} \)] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。