問1
電流計を電圧計として使うには、回路に直列に繋ぎ、そこを流れる電流を測り、どれだけ電圧降下するかを見ればよい。従って、③のように回路を作れば良い。
なお、回路④は電流が電流計逆向きに流れてしまうのでふさわしくない。
さらに、10 [mA] の電流を流したときに、最大電圧 10 [V] となるようにするには、コイルにおける抵抗 2 [Ω] と抵抗 R [Ω] を直列で繋いだときに 10 [V] の電圧降下が起きるようにすれば良いので
\begin{align}
10 &= (R + 2) \times 0.01 \\
R &= 998
\end{align}
とすれば良い。従って、答えは⑥となる。
問2
通常電圧を測るには、測定したいところに電圧計を並列に繋ぐ。
そのときに、電圧計を接続した影響が小さくなるようにするには、電圧計の内部抵抗を大きくして、電圧計を流れる電流を小さくすれば良い。
従って、答えは⑤となる。
問3
質量 $m$ の物体に働く重力と電磁気力の向きが鉛直した向きになるようにすれば良い。
そのためには、電流の向きはフレミングの左手の法則より Q 方向に流れれば良い。
従って、答えは④となる。
問4
コイルが鉛直上向きに速度 $v$ で動くとき紙面に裏から表を貫く磁束が減るので、それを妨げる方向、すなわち、紙面に裏から表を貫く方向に磁束が発生するように電流が流れるので Q 方向に誘導電流が流れる。
また、このときに生じる誘導起電力は
$$V = v B L$$
であるので
\begin{align}
I B L &= m g \\
I B L v &= m g v \\
I V &= mgv
\end{align}
となり、答えは⑤となる。
問5
電流と電圧の積は仕事率であり、単位は [W] である。
また、この仕事は重力によりなされるので、答えは⑤となる。
選択肢が9つあるが、位置エネルギーの単位は [J]、仕事率の単位は [W]、運動量の単位は [N s] であるので、①、⑤、⑨以外は絶対に選んではいけない。
