問1
一見、奇妙な形をしているが、導体部分を導線に置き換えることが出来ることに気づけば単純である。
2個ずつのコンデンサが並列につながった④が答えである。
問2
これも導体部分を導線に置き換えれば良い。
PS間のコンデンサには電池と同じだけの電圧がかかっており、PQ間、QR間、RS間のコンデンサは直列につながっており、3つで電池の電圧がかかっている。
従って、QR間にかかっている電圧は電池の電圧の $\frac{1}{3}$であり、答えは②である。
問3
荷電粒子は正の電荷を持っていることに注意すれば、ローレンツ力は下向きに働く。
つまり (b) の軌道を描く。
また、ローレンツ力は、常に荷電粒子の運動方向と垂直に働くので、荷電粒子に対して仕事はしない。
すなわち、運動エネルギーは増えも減りもしない。
従って、答えは⑤となる。
問4
電圧 $V$ で加速されるので
\begin{align}
qV &= \frac{1}{2} m (2 v)^2 – \frac{1}{2}m v^2 \\
V &= \frac{3}{2}\frac{m v^2}{q}
\end{align}
となる。
また、電荷は同じなので電圧によって同じだけの運動エネルギーを得るので、質量が重い場合には速度は小さい。
従って、答えは③となる。
