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理論 問12電験三種 令和5年度 下期

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令和5年度 下期下期

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m0 [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/s²]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m0 a= (ア) ················································ ①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xdis[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)～(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。

この問題の図
問題に添えられた図。出典は下に書いています。

選択肢をえらぶと、答えと解説が出ます

選択肢をえらぶと、
ここに答えと解説が出ます
正答 5

解説

電界は−x向き、電荷は−eなので力はeEで+x向きとなりm0a=eE。等加速度運動だからvはtの一次、走行距離は二次、運動エネルギーはv²に比例するのでtの2乗で増える。

KEY POINT
等加速度運動はv∝t、距離∝t²、エネルギー∝t²
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出典：令和5年度 下期 第三種電気主任技術者試験 理論 問12（一般財団法人 電気技術者試験センター）
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