この運動量とエネルギーの連立方程式を解く過程を教えて欲しいです

右 動量保存則より Mv=Mu+mu また,重力による位置エネルギーの基準を床面とした力学的エネル 保存則より 1 2 -Mvo2 u を消去して Mvo2 h= Mu²+mu2+mgh 2(M+m)g (B)小球Qが離れた後について,可動台P,小球Qの速度をそれぞ V, vとおく。 運動量保存則より Muo=MV+mo 力学的エネルギー保存則より -Mi 1 Mv,² = 1 ½ MV² + 1+1+mv² 右 2 2 を消去して M-m V=Vo. -Vo M+m ここで,V=vo のとき, v = 0 となるため、不適である。 また,M>mであるから, 求める速さは M-m (ii) (C) 変圧器においては, 電圧実効値はコイルの巻き数に比例する。 Vo M+m

⑵の答えがどう計算したら2/3xになるのか詳しく教えてもらいたいです。

H=1.0C=120=16 思考 186. 金属のイオン化傾向と電池 金属Aと金属Bがある。金 属A,Bをそれぞれ希硫酸に入れると,Aの表面からは水素ムKI が発生したが,Bはまったく反応しなかった。 また、陽イオ ンB2+ を含む水溶液に金属Aを入れると, 金属Bが金属Aの 表面に析出し,水溶液中には陽イオン A3+ が溶け出した。次 の各問いに答えよ。 (ただし、下記H 希硫酸 (1) 金属板 A,Bを希硫酸に入れて図のような電池をつくっ (水) た。次の①~④のうち、正しいものを1つ選べ。 ① Aが酸化され, Bが還元される。 ②A還元され. Bが酸化される。 ③Aが正極になり, Bが負極になる。 金属板B 第Ⅱ章 物質の変化 金属板A ECO.881 JJS OH+,089 ④ Aが負極になり, Bが正極になる。 (2) B2+ を多量に含む水溶液に金属Aを入れると, 金属B が x [mol] 析出した。溶け出 した金属Aの物質量を x を用いて表せ。

高一物理基礎の波の問題です。 相対屈折率はsinr /sinjと学校で教わりました。ですが、この図のどこがrでどこがjなのかわかりません。 教えていただけたら幸いです。

*単位をしっかりつけること 1. 媒質IからIIへ平面波が、 速さ 40m/sで入射し境界 ABで屈折した。 媒質Iの中で波長は 2.0m、 振動数は 20Hzであったとする。 (1) 媒質 I に対する IIの相対屈折率はいくらか。 1.3. 34 20 Sin sinr 60 4543 LHFF mT 入射角 sindo 屈折角 sm45 2 sin45 Sin60 45° = J6 <60° II 1.36 2 2012 B

170の(3)の問題がわからないです。0℃の氷が全て水になるまで与えられた熱量と、0℃の氷1gがすべて水になるのに必要な熱量とは同じじゃないんですか？

第Ⅱ章 思考 170. 氷の融解熱温度 -20℃の氷に,時刻 0から毎秒 60Jの熱量を加え始めた。 やがて,氷は水になり、水の 温度が40℃になったところで加熱を止めた。 図は, この 間の氷、または水の温度変化を示している。 氷, 水から 熱は逃げないものとし, 水の比熱を4.2J/ (g・K) とする。 >(1) 氷の質量はいくらか。 温度 [℃] 40 o *8001 /35 313 453 20時間 [s] (2) 氷の比熱は温度によらず一定であるとして,その値はいくらか。 (3) 0℃ 1gの氷が,すべて水になるまでに必要な熱量はいくらか。 ●ヒント (3) 35~313s の間は,加えた熱量はすべて氷から水への融解に使われる。 SHO (I) 熱

どうしてsinになるのか分かりません。cosにしてしまいました。

(75分) ※ Xx 次の文の空所 あ 速さを V とする。 にあてはまる数式を、解答用紙の所定欄にしるせ。 ただし、音の 5,400 図のようにばね定数 kの軽いばねの一端を天井に固定し,もう一端に質量mのスピ ーカーをつないだ。スピーカーは周波数の音波を発している。 つりあいの位置から真 下にDだけばねを伸ばした位置から静かにスピーカーを離したところ,スピーカーは鉛 直方向に単振動をした。 スピーカーが単振動を始めた時に発した音波が床に達した時刻を t = 0 とすると,それ以降スピーカーの真下の床で聞こえる音波の周波数f は, f = あ のように時間変化した。 ただし,スピーカーは音波を発していてもいなく ても同じ単振動をする。 また, D はスピーカーから床までの距離に比べて充分に小さい とする。 天井 26 ばね スピーカー 床

(6)浮力は使えないのでしょうか

124 2014 年度 物 II] つぎの文の に入れるべき数式を 図3-1のように, 大気圧P。 中に支持棒で天井に固定されたピストンに対し て,鉛直方向になめらかに動く断面積S の円筒容器が静止している。円筒容器 の中には1モルの単原子分子の理想気体 Aが閉じ込められており、その底には 質量 M の加熱器が取り付けられている。 床には底面積2S の円筒状の水槽が置 かれており、その中には密度の水が入っている。 円筒容器とピストンは断熱 材でできており,また円筒容器の壁の厚みと質量は無視できるものとする。理想 気体の気体定数を R,重力加速度の大きさをgとする。 はじめに図3-1のように,円筒容器の下面は水面からはなれた位置で静止し ている。このときのAの圧力は P1, 体積は V, 絶対温度は T, であった。 P」を (2) とな R, T,, V, で表すと (1) M をg, Po, P,, S で表すと る。 つぎに図3-2のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ け降下し、その下面は水面と一致し Aの絶対温度は T2 になった。 ん を S, T.. T2, V, で表すと (3) となる。この過程でAの内部エネルギーの変化をん P1, Sで表すと (4) Aが外部にした仕事を Q で表すと (5) とな る。 さらに図3-3のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ と け降下し,Aの圧力は P2, 絶対温度は T, になった。 P2 を P,, h, g, p で表す (6) となるので,この過程の圧力P を縦軸に、体積Vを横軸にとった P-V 図のグラフの傾きはg, S, p で表すと (7) となる。この過程でA 外部にした仕事をP, g, h, S, p で表すと (8) となる。

（２）で、過程IIの内部エネルギーの変化を答える問題で、自分の回答と教科書の解答が合いません。教科書には解説が載っていないのでどこが間違っているかわかりません。どなたか間違っているところを教えてください。

4 気体の状態変化 熱効率 (p.124~136) 円筒容器にピストンで単原子分子理想気体を封じ, 容器内外の圧力を1.0×10 Pa, 気体の温度を3.0×102K, 体積を 2.0 × 103m²とした。 このときの気体の状態をA として,次の手順で気体の状態を変化させた。 過程 I ピストンを固定したまま気体に熱量を与えたところ,気体の圧力は 01×0.1 2.2×105 Paになった状態 過程Ⅱ 次に,容器を断熱材で囲み、熱の出入りがないようにしてピストンをゆっ くりと操作したところ,気体の圧力は1.0×105 Paにもどり,体積は 3.2×10-3m²になった(状態C)。 C 過程Ⅲ 断熱材を外し、状態Cで気体を放置したところ,気体はゆっくりと収 縮し,状態Aにもどった。 (1)過程Ⅰ→Ⅱ→Ⅲの変化を、横軸に体積V,縦軸に圧力をとったグラフに示せ。 なお,グラフには変化の向きを示す矢印を入れ,状態A~Cでの横軸と縦軸 の値を明記せよ。 代 (2)各過程での気体の内部エネルギーの変化 4U [J] 40[J], 40 m [J] を求めよ。 (3)各過程で気体がされた仕事 W [J], Wn[J], Wm[J] を求めよ。 (4)各過程で気体が外部から吸収した熱量Q [J], Qm [J], Qm [J] を求めよ。 (5)この1サイクルにおける熱効率を有効数字2桁で求めよ。

⑵の左の式はなんで水の密度をかけてるんですか？

bial Comming Gunita Glass 【演習II】 熱量の保存 ( 50℃の風呂水200Lに, 17℃の水を加えたところ全体の温度が42℃になった。 次の問に答えよ。 ただし, 浴槽などへ熱が逃げることはないとし、水の密度を1.0g/mL, 比熱を4.2J/(gK) とする。 ただし, IL = 1000mLである。 (1) 50℃の水20OLが失った熱量は何Jか。 200L = 200 × 1000 x 1.0 Q=mc⊿T (2) 熱量 = = 2.0 × 105g = 2.0 × 105 × 4.2 × (50-42) I (672000OJ) 6.72×10° (2)加えた17℃の水の体積をx[L] とする。この水が得た熱量をx を用いて表せ。 xL = x × 1000 × 1.0 = = 1.0 × 103xg Q2 =mc⊿ = = 1.0 x 10 x × 4.2 × (42-17) (3) 熱量保存の法則より 6.72 × 加えた 17℃の水は何しか。 Q, = Q2 10° = 1.05 × 105x (105000xJ) 1.05×105xJ

（2）の電流の向きについて。この時に生じる誘導電流は「y軸の負の向き」だと思うのですが、答えが「y軸正の向き」になっているのは、誘導起電力vBlよりも起電力Eの方が大きいため、相対的に起電力Eから生じる電流の方向き「y軸正の向き」になると言うことですか？

基本例題 89 磁場を横切る金属棒に生じる誘導起電力 448,449 解説動画 図1のように, 真空中に金属レー ルが水平に置かれ、その上を金属棒 がなめらかに移動できるようになっ ている。 金属棒の長さはl [m] で, レールの間隔に等しい。 またレール 面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場 が加えられている。 レールの方向を x軸, 金属棒の方向をy軸とする。 磁場の向きはz軸の正の向き (紙面 裏から表の向き)である。 a レール B 金属棒 ◎磁場 抵抗 R 2 図 1 a 2 軸の 正の向き a E- ひ ひ b b 図2 図3 また、金属棒の抵抗は R [Ω] である。 [A] 図2のように, 端子 a, b間に起電力E [V] の電池 (内部抵抗0) を接続した ところ, 金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動い ひ ◯いるとき (1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V [V] を求めよ。 45 金属棒に流れる電流の大きさI[A]と向きを求めよ。 43 金属棒に加わる力の大きさ F [N] を求めよ。 十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき 4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。 [B] 図3のように, 端子 a, b間に固定抵抗 [Ω] を接続し, 金属棒に外部から力 を加えて動かした。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動いている (5) 金属棒に流れる電流の大きさ [A] と向きを求めよ。 指針 磁場を垂直に横切る金属棒に生じる誘導起電力の大きさは Bl [V] である。 向きは,レンツの法則と右ねじの法則とから判断する。 解答 [A] 軸の負の向きの磁場をつくる 向きに誘導起電力 Vが発生(レンツ の法則)。 Vの向きはEの向きと反 対になる (右ねじの法則)。 (1) V=vBl [V] (2) キルヒホッフの法則Ⅱより E-V=RI E-vBl よってI=- [A], R 軸の正の向き E-vBI\ (3) F=IBl= R JBU[N] (4) Fはx軸の正の向きにはたらき (フ レミングの左手の法則), 棒は加速さ れ V の増加とともにVも増す。 がEに達すると,② ③式より I=0, F=0 となり,以後,速さはひで一定 になる。⇒F=0F=D. ③式で,v=v のとき F0 より E-voBl=0 よって E Vo= [m/s] BU [B] (5) 誘導起電力の向きと大きさは [ A ] と同じなのでV=Bl[V] vBl I'= R+r [A],軸の負の向き

これの（3）がわかりません。

403 ころ、 の電 sin wt, EL 影響で送電先の電圧が送電元の電圧より大きくなることがあり問題。 物理 例題 91 交流のベクトル表示 物理 基礎 物理 406 抵抗R, コイルL, コンデンサーCを直列に接続し、 電圧の実効値が20Vの交 流電源に接続したところ、 実効値2.0A の電流が流れた。 この場合のLのリアク タンスを20Ω, Cのリアクタンスを15Ωとする。 (1) LとCの電圧の実効値 Vre [V], Vce 〔V] を求めよ。 (2) 電圧のベクトル図より, 電源の電圧に対する電流の位相の遅れ [rad〕 と, 抵 抗にかかる電圧の実効値 VRe 〔V〕 を求めよ。 (3) 電源電圧 V [V] 時刻f[s] を用いて V=20√2 sin 100t と表されるとき 電 [流I[A] を式で表せ。 3.14 とする 解答 (1) 交流の角周波数をw 〔rad/s], ● 138 センサー 電圧に対する電流の位相 ・抵抗→同じ。 ・コイル→だけ遅れる。 電流の実効値を I [A], Lの自己インダ クタンスをL[H], C の電気容量を C[F] とすると,VLe = wLI=20×2.0= 40[V] VLe+Vce 40V 1 120V ・コンデンサー Vce= - I = 15×2.0= 30[V] wC 10V VRe →だけ進む。 センサー 139 RLC 直列回路の交流のベ クトル表示 (電流ベクトルを右向きに 描くとすると) ・抵抗にかかる電圧 VRe は 右向き。 ・コイルにかかる電圧 Vre は上向き。 ・コンデンサーにかかる電 圧Vce は下向き。 ・電源電圧 V は, Ve=VRe+ Vie+Vce センサー 140 (2) 共通に流れる電流I を右向きのベクト ルとし、反時計回りを位相の進む向き とすると,Rにかかる電圧 VRe の位相は 電流と位相が同じなので右向きに描く。 Lにかかる電圧 VLe の位相は電流より位 π 30V Vce 相が今だけ進むので右図の上向きに描 く。Cにかかる電圧Vcの位相は電流よりも位相が今だけ遅 2 れるので上図の下向きに描く。 電源の電圧の実効値 V は, 数学的にVe=Vre + Vre+ Ve となることから,各ベクトルの 大きさを考えると, 上図のようになる。 この図より Vre+ Vcel = 10[V] となる。 よって, sinθ= | Vie + Veel_10. | Vel =0.50 20 π これより,0= - 〔rad〕 ......① 6 交流回路の瞬時値は,最大 値と位相を別々に求める。 π *te, VRe = V COS =20x 2=10√3=10×1.73=17.3 2 注 電圧や電流の最大値や位相 TRO 17(V) [ 29 などは, ベクトル表示による方 法でなくても、公式を用いて計 算で求めることができる。 (3) 電源の電圧の最大値を Vo [V], 電流の最大値を I〔A〕とす ると,V=Vosin wt のとき, I=Isin (wt-0) と表されるから, ①II より 最大値と位相を考えると, I= 2.0√2sin100㎖t- 6 29 交流と電磁波 255