縦波の問題で 振動の速度が正の向きのもの、 振動の速度が正の向きに最大なものはどうやったら求められますか？

大 (の 0 A B C D E FG H

物理基礎の波の単元の質問です。何故④の答えはそうなるんですか？

図はx軸上を正の向きに進む縦波のある時刻における変位を横波的な表示方法で表したものである。 C D 縦波に戻して考えた時、次のようになっている媒質の点はどこか。 の最も密な点 の媒質の速度が右向きに最大の点 五 の進 6.d.f ②最も疎な点 媒質の速度が0の点 Ci8 a、e a、e cg B D b C d f く e a

2番の(2)についてこのように立式できる理由を教えて下さい

図のように, 下向きの磁東案度の大きさがBの一様磁場を考える。この磁場中に、 千住aの円形レール二つを十分離して、 磁場に対し垂直に固定する。それぞれの円形 レールの上に,図のように金属棒をのせる。金属棒は円形レールと A, A°で接してお り, 円形レールの中心0. 0'の回りを, 自由に回転できるものとする。ここで, 円形 レールと金属棒の摩擦は無視する。衝線を使い、図のような電気回路を作る。Sはス イッチ, ァとRは抵抗値がァとRの電気抵抗を意味する。 また, 電気抵抗Rの両端をC Dと呼ぶことにする。 右側の金属棒に外力を加え続け,図で示される方向に一定の角速度ので, 常に回し 続けるものとする。円形レール, 金属棒,電線の電気抵抗は無視するものとして以下 の問に答えよ。 II はじめに,スイッチSを開いておく。 (1) OA間に発生する誘導起電力の大きさを求めよ。 (2) 抵抗Rに流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は「C→ DJ, 「D→C」 のいずれであるか答えよ。 I 次に,左側の金属棒を動かないように固定し, スイッチSを閉じる。 (1) 0'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。また, その方向は「O'→ A'], 「A'→ O」のいずれであるか答えよ。 (2) 0'A'間に発生する金属棒を回そうとする力の方向は, 右側の金属棒の回転と 「同方向」,「逆方向」 のいずれであるか答えよ。 I 次に,左側の金属棒を自由にしたところ, 一定の角速度の"で回転する な った。 (1) 0'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) 0'A'間に発生する誘導起電力の大きさを, @', a, Bを用い の起電力によって作られた電位は, 0, A'のどちらが高 (3) o'をo, r, Rを用いて表せ。 (4) rを固定し,Rを変化させることを考える。 このとき び無限大の極限で, o'の値がどうなるか理由と共に簡単に -32-

(1)の0次、1次とは何のことを言ってるんですか？ また、式の右辺はなぜλ×1なんですか？

O 1293 音波の干渉歩 振動数が同じ音を 3.0m離した2つの スピーカー A, Bから同時に鳴らした。 線分 CDが線 SHS A 分AB の垂直二等分線になるように点Cと点Dをとり, 点Dを通り,直線 AB に平行な直線上を観測者が動く P 1.5m ものとする。 C D -4.0m- 観測者は点Dで, 強め合った大きい音を観測した 後,右図の上向きに移動を開始し,点Dから1.5m移動 した点Pで再び大きい音を観測した。 空気中の音速を 340m/s, CD 間の距離を 4.0mとする。 J (1) この音波の波長と振動数を求めよ。 る (2) 観測者はその後,直線 DP上を図の上向きに無限遠方まで移動した。観測者が大 きい音を観測する点は, D, P以外に何個存在するか。 の B

(5)の電気量保存則でどうしてかかる電圧がともにEとなるんですか？

A (等号は Rーrのとき) E2 P=IV= (R+r) E2 R+2r+ R (R-+4r -の消費電力が最大になるとき 『R-=0 より P-V-RE T安+ャ RE VR R=r(QB中 このときの消費電力 Pは P=E 4r - 大第。 4CT,--5 そのときの R=r Q=CiV Q2= CzV2 T,:ER Rtr Vi+ V2=- R -E R+r -Qi+ @2=-(C,E+C»E)_1 ここで,Ci=C, Ca=4C とすると, ①, ②, @式より -CVi+4CV2=-5CE ブラフをかくときは, DAをこえないこと また、の式より V-RキャE-V これをの式に代入して-CV+4c(p8-v)--sCE る。 -E-V. R+r R R+re-V==-5CE これを解いて tp)e-9R+5rp ュ=1+5(R++) <E 5(R+r) R -E 9R+5r 4R+5r -E=- -E V2= 5(R+r) 5(R+r) 合※C Pの電位が負で P。 より低いので、は負の値 である。 R+r ゆえに,D, ②式より 4R+5r 4CE (C]#C* 9R+5r .. CE [C], Q2=ー可(R+r) Q= 5(R+r) 物理重要問題集 129 R」 4F plant to Craures y and August blow wing within the This is

基本例題22ではグラフをずらして考えていないのに、182ではグラフをずらして考えているのですがその違いが分かりません。教えてください！

振動数、渋の速さは、 (4) 波の速さは 4.0m/s なので, 1.0s間に4.0m進む。したがって, 15s なので,波の迷さvlm/s」は、 0= =4.0m/s 1.5 実線波形の x=2.0mの山は, 1.5s 後の破線波形において、 x=8.0mの位置に移動 している。 0 34567 8 x[m] テ0.40 =2.5 Hz 1 振動数:「=- T - 0.20 f=リ-4.0 8.0 /o) 振動数f[Hz]は, ひ=f入の公式から、 波の速さ:v=fス=2.5×4.0=10m/s ) aとcは振動の端なので速さが0である。 のとbの向きは,微小時間後の波形を描いて調 べる。 0:上、 b :下, aとc:速さ 0 =0.50Hz (Point 媒質の速度の向きを調べるには, 微 小時間後の波形を描くとよい。 Tーナー050-2.05 ○ (4) 3.0s後に, 波は 1.5波長分を進む。波は 周期 T[s]は, f 0.50 1波長分進むと同じ波形 基本問題 185, 186 になるので、t=0のグラ フを0.5波長分進ませて 射がおこらないとし きの波(黒色の破線 き,自由端に対して 称に折り返す。 基本例題22 縦波の横波表示 ませたものとなる。 進行方向 図は、ある時刻における縦波を,横波のように表 変 位 描けばよい。 182. 横波の振動 したものである。次の(ア)~(オ)に該当する媒質の 点を,記号a~hを用いて答えよ。 ()最も密の部分 解答(1) y軸の正の向き (2) 速度が0の点: a, c 速度が最大の点: b (3)同位相:d,逆位相:b e g la b A (イ) 最も疎の部分 (エ)左向きの速度が最大になる部分 T T |2 (ウ)速度0の部分 -A (オ) aが1回振動し終わったとき, aから出た波が進んでいる点 指針(1)媒質の各点は,y方向に単振動をしている。微小時間後の 波形を描いて,媒質の変位の向きを判断する。(2) 単振動における速さ は,振動の中心で最大,振動の両端で0となる。(3) 互いに同位相の点 は1波長分はなれており,互いに逆位相の点は半波長分はなれている。 (4)点bの時刻0における変位は0であるが,どちら向きの速度をもっ ているかを判断し, グラフを描く。 解説)(1) 微小時間後の波形を描くと,図のよう になる。点0の変位の向きは,y軸の正の向きであ 横波表示を実際の縦波の変位にもど 指針 縦波の横波表示は, 変位をy軸に回 転させたものである。実際の縦波の変位は,y軸 の正の向きの変位をx軸の正の向きへ, y軸の負 の向きの変位をx軸の負の向きへ回転させて示さ れ、国のようになる。 解説 して考える。媒質の各点は単振動をしている。 (イ) a,e (ア) C,g (ウ) 変位が最大となる部分である。b, d, f, h (エ) 変位0の点が速度最大であり,横波表示に おいて微小時間後の波形を考えたときに,変位 が負の向きになる点が左向きの速度をもつ。 a,e YA 波が進む向き a る。 (オ)波は,媒質が1回の振動をすると,1波長 進む。e C d (2) 媒質の速さは、振動の中心(変位0の場所)で最大, 振動の両端(最大変位の場所)で0となる。速度が0 a bcdef g h 破線は微小時間後の波 1

（c）がわからないです。 誰か教えてください。//

W V=ー=DvBl 答 4 4. この紙面に垂直で表から裏に向かう一様な磁場を 考え、その磁東密度をBとする。磁場に垂直な長 方形の導線 abcd を設置して、ー辺 be を速さvで 右側へ動かすとする (図1参照)。 これについて下 記の問いに答えなさい。 速さvで磁場内を移動している導線 bc は起 電力V= vBI の電池と同等である。 図2の電 池の電圧をV=vBI とすると、 図1と図2は 同等である。したがって、 電流はc→d→a→b の向きに流れる。 荷電粒子qがbからcへ移動するのは磁場 からF= qvBの力を受けるからである。 した がって、図1では、導線の運動エネルギーが 磁場を介して起電力を生み出していることが 分かる。図2では電池の化学エネルギーが起 電力の源である。 答 d C c' a b b' d C 図1:時刻において、可動導線は bc の位置にあった とする。破線b'cは時刻! + Ar における可動導線の位 置を表している。 V (a)辺be 上の正の電荷qを帯びた自由荷電粒子 が磁場から受けるカFの大きさと向きを求 a b めよ。 図 2: 解答 Fは次式で与えられる。 (c) 荷電粒子が cdab 間を移動している最中は、 電 気エネルギーは磁場から荷電粒子に供給され ないことを確かめなさい。 つまり、この区間 では、荷電粒子の移動方向とローレンツカは 常に直交していることを示しなさい。 F= gixB すとがなす角はェ/2であるから力の大きさ Fは次式で与えられる。 F= qvB…答

設問4の（c）の解き方がわかりません。 めちゃむずいです。。 教えていただきたいです。。。

W V= 4. この紙面に垂直で表から裏に向かう一様な磁場を 考え、その磁束密度をBとする。磁場に垂直な長 方形の導線 abcd を設置して、一辺 be を速さvで 右側へ動かすとする (図1参照)。 これについて下 記の問いに答えなさい。 =vBL.. 答 4 速さvで磁場内を移動している導線 bc は起 電力V= vBI の電池と同等である。 図2の電 池の電圧をV=vBI とすると、 図1と図2は 同等である。したがって、 電流はc→d→a→b の向きに流れる。 荷電粒子qがbからcへ移動するのは磁場 からF= qvBの力を受けるからである。 した がって、図1では、導線の運動エネルギーが 磁場を介して起電力を生み出していることが 分かる。図2では電池の化学エネルギーが起 電力の源である。 答 d C c' a bb C 図1:時刻1において、可動導線は bc の位置にあった とする。 破線 b'c'は時刻1+ Ar における可動導線の位 置を表している。 P V (a)辺be 上の正の電荷qを帯びた自由荷電粒子 が磁場から受けるカFの大きさと向きを求 a b めよ。 図 2: 解答 Fは次式で与えられる。 (c) 荷電粒子が cdab 間を移動している最中は、 電 気エネルギーは磁場から荷電粒子に供給され ないことを確かめなさい。 つまり、この区間 では、荷電粒子の移動方向とローレンツカは 常に直交していることを示しなさい。 F= gixB すとBがなす角はェ/2であるから力の大きさ Fは次式で与えられる。 F= qvB…答

設問4の（c）が誰もわかりません。。 教えていただければ幸いです！！！！！！！

W V= 4. この紙面に垂直で表から裏に向かう一様な磁場を 考え、その磁束密度をBとする。磁場に垂直な長 方形の導線 abcd を設置して、一辺 be を速さvで 右側へ動かすとする (図1参照)。 これについて下 記の問いに答えなさい。 =vBL.. 答 4 速さvで磁場内を移動している導線 bc は起 電力V= vBI の電池と同等である。 図2の電 池の電圧をV=vBI とすると、 図1と図2は 同等である。したがって、 電流はc→d→a→b の向きに流れる。 荷電粒子qがbからcへ移動するのは磁場 からF= qvBの力を受けるからである。 した がって、図1では、導線の運動エネルギーが 磁場を介して起電力を生み出していることが 分かる。図2では電池の化学エネルギーが起 電力の源である。 答 d C c' a bb C 図1:時刻1において、可動導線は bc の位置にあった とする。 破線 b'c'は時刻1+ Ar における可動導線の位 置を表している。 P V (a)辺be 上の正の電荷qを帯びた自由荷電粒子 が磁場から受けるカFの大きさと向きを求 a b めよ。 図 2: 解答 Fは次式で与えられる。 (c) 荷電粒子が cdab 間を移動している最中は、 電 気エネルギーは磁場から荷電粒子に供給され ないことを確かめなさい。 つまり、この区間 では、荷電粒子の移動方向とローレンツカは 常に直交していることを示しなさい。 F= gixB すとBがなす角はェ/2であるから力の大きさ Fは次式で与えられる。 F= qvB…答

大問4の（c）の問題の解き方がよくわかりません。 教えていただければ幸いです！！

則を表して W V=ー= vBL 答 4. この紙面に垂直で表から裏に向かう一様な磁場を 考え、その磁束密度をBとする。 磁場に垂直な長 方形の導線 abed を設置して、一辺 be を速さvで 右側へ動かすとする(図1参照)。これについて下 記の問いに答えなさい。 速さvで磁場内を移動している導線bc は起 電力V= vBI の電池と同等である。図2の電 池の電圧をV=vBI とすると、 図1と図2は 同等である。したがって、 電流はc→d→a→b の向きに流れる。 荷電粒子qがbからcへ移動するのは磁場 からF= qvB の力を受けるからである。した がって、図1では、導線の運動エネルギーが 磁場を介して起電力を生み出していることが 分かる。図2では電池の化学エネルギーが起 答 d a b b 電力の源である。 図1:時刻rにおいて、 可動導線は bc の位置にあった とする。破線b'c' は時刻!+ Ar における可動導線の位 置を表している。 (a) 辺 be 上の正の電荷q を帯びた自由荷電粒子 が磁場から受けるカFの大きさと向きを求 b めよ。 図 2: 解答 Fは次式で与えられる。 (c) 荷電粒子がcdab 間を移動している最中は、 電 気エネルギーは磁磁場から荷電粒子に供給され ないことを確かめなさい。つまり、この区間 では、荷電粒子の移動方向とローレンツカは 常に直交していることを示しなさい。 F= qixB すとBがなす角はx/2であるから力の大きさ F は次式で与えられる。 F= qvB 答 1a