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Physics Senior High

なぜ、この問題において運動量保存の法則が使えるのですか? 詳しく説明教えてください!

104 図のように長さの糸に結ばれた質 2 量mの小球Aが水平面から高さしの 位置にあり、点〇の真下の水平面上には質 量mの小球が静止している。小球Aを 初速度0で静かにはなし 小球Bと衝突さ せる。重力加速度の大きさを」とする。 (1) AとBが完全弾性衝突をするとき,衝 突直後のAとBの速さを求めよ。 着目!「完全弾性衝突」とは,は ねかえり係数が1の場合です (e=1) (図5-13)。10で当たって、10ではね かえってくるということです。 一方、「完全非弾性衝突」は、はね かえり係数が0という意味です(e= 図5-14) つまり はねかえって こないということですね。 物体が壁に 当たって、くっついて離れない状況を イメージしてください。 では解いてみ ましょう。 A (m) (2) AとBが完全非弾性衝突をするとき, AとBは一体となって振り 子運動をする。AとBは水平面からどれだけの高さまで上がるか。 (3)(2)の場合に,衝突によって失われた力学的エネルギーはいくらか。 橋元流で。 解く! 完全弾性衝突とは はねかえり係数=1 10 10 15-12 完全非弾性衝突とは はねかえり係数= 0 ベチャ! 図5-13 END 準備 小球Aは 円運動をしながら落ち, 最 下点で小球Bに当たりま す。 そのときの速さを求めましょう。 円運動の解きかたについては,第7講 で詳しくやりますので、いまは力学的エネルギー保存則が使えるというこ とだけ知っておいてください。 【P.136】 END 図5-1-

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Physics Senior High

赤線のところが分かりません。なぜ254~314s間に供給された熱量を考えるんですか?その後に「水と容器の温度が0℃から20℃まで上昇する」と書いてあるならそれなら32sから0℃なんだから時間の区間は32sから314sですよね?

発展例題23 氷の比熱 質量 400gの氷を熱容量120J/Kの容器に入れ,容 器に組みこんだヒーターで熱すると,全体の温度は 図のように変化した。 熱は一定の割合で供給され, すべて容器と容器内の物質が吸収したとし、水や氷 の水蒸気への変化は無視できるものとする。 また, 水の比熱を4.2J/ (g・K) とする。 (1) ヒーターが供給する熱量は毎秒何Jか。 (2) 氷1gを融解させるのに必要な熱量は何Jか。 (3) 氷の比熱は何J/ (g・K) か。 指針 (1) 254s 以降の区間では、 氷はす べて水に変化している。 水と容器の温度上昇に 必要な熱量から, ヒーターが毎秒供給する熱量 を求める。 E (2) 温度が一定の区間 (32~254s) では,供給さ れた熱量はすべて氷の融解に使われる。 これか ら, 氷1gの融解に必要な熱量を求める。 (3) 氷と容器の温度が上昇する区間 (0~32s) で, 温度上昇に必要な熱量から, 氷の比熱を求める。 解説 (1) 水と容器をあわせた熱容量は, 400×4.2 +120=1.8×103J/K 254~314sの間に供給された熱量で, 水と容器 の温度が0℃から20℃まで上昇するので, ヒー ターが毎秒供給する熱量をQ〔J〕 とすると, ↑ 温度 [℃] 201 0 -20 /32 254314 時間 (s) (1.8×103)×(20-0)=Qx (314-254) Q=6.0×102J (2) 32~254sの間に氷はすべて融解した。 氷1 gを融解させるのに必要な熱量をx [J] とすると, 400× x = ( 6.0×102) × (254-32) 3/9070 x=3.33×102 J 3.3×102J (3) 氷の比熱をc[J/ (g・K)〕 とすると, 氷と容器 をあわせた熱容量は, 400×c +120〔J/K] 0~32s の間に供給された熱量で, 氷と容器の温 度が-20℃から0℃まで上昇するので, ( 400×c +120) x{0-(-20)} =(6.0×102) × ( 32-0) c=2.1J/(g・K)

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Physics Senior High

物理運動量の和の話です。(15)を求めるのですが、自分は緑で書いたように立式してしまったのですが、色々ご指摘を貰いたいです。 このワークでは反発係数を求める問題ですが、最初の速度に反発係数をかけると、後の速度が出るということが出るという事で、今回そのような立式をしました。 ... Read More

13 次の文章の空欄 【11】~【15】 にあてはまる最も適当なものを、 解答群から選べ。 ただし、同じも のを何度選んでもよい。 図1のように、 なめらかな水平面上で, 速さ 3.0m/sで右向きに進む質量 2.0kgの台車Aと, 速さ 1.0m/s で左向きに進む質量 1.0kgの台車 B がある。速度の正の向きを右向きとする。台 車A,Bの運動量の和は【11】kg・m/s である。 台車 A,Bの衝突直後,図2のように, 台車Aが速さ 1.0m/sで右向きに進むとき,台車Bは 速さ 【12】m/s で右向きに進む。この衝突によって【13】Jの力学的エネルギーが失われ,台車A, Bの間の反発係数 (はね返り係数)は 【14】 である。 その後,台車Bは水平面の右側に固定されたばねではね返り, 台車Aと2回目の衝突をする。 その衝突後, 台車 A,Bはそれぞれ水平面の左側、右側に固定されたばねではね返り,3回目の 衝突をする。 3回目の衝突直後の台車 A,Bの運動量の和は【15】kg・m/s である。 ただし,台車 がばねではね返るとき, 力学的エネルギーは保存するものとする。 また, 台車 A, B が衝突する とき, 台車 A, Bは共にばねから離れているものとする。 000000 -00000 3回目: 2.49 3.0m/s 反発係数=0.50 1回目衡後A=10m/s 2周目 LAT = 1.0m/s A A=1.0×0.50 =0.50 衝突前 1回目の衝突直後 図 1 図2 GB= 1.0m/s B B 3.0 M(J 156- Icg 4 :3.0×0.5 =1.5 eft = 65 fal ~1.75 = 0.50×0.50 - 0₂21 P=0.25×2.0+0.75×10=0.fotagr =1.325 ばね 000 ばね 0000

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Physics Senior High

!!!至急お願いします!!! (2)の解説をお願いします🙏

基本例題56 電場の合成 xy平面内で, A(-4.0m, 0),B(4.0m, 0) の2点に, それぞれ +5.0×10-C, -5.0×10-°Cの点電荷が固定 されている。 次の各問に答えよ。 ただし, クーロンの法 則の比例定数を 9.0×10°N・m²/C2 とする。<p (1) Aの電荷がP(0, 3.0m) の点につくる電場の強さ と向きを求めよ。 (2) A,B の電荷がPにつくる合成電場の強さと向きを求めよ。 正電荷は電荷から遠ざかる向き,負 指針 電荷は電荷に近づく向きの電場をつくる。 (2) は, A,Bの電荷が単独でPにつくる電場をそれ ぞれ求め,平行四辺形の法則を用いて合成する。 解説 (1) Aの電荷がPにつくる電場を EAとする。 EAの向きは, Aの電荷が正なので, APの向きとなる。 AP間の距離は √ 3.02+4.0² = 5.0m なので, 電場の強さE は, Ek から re Ex = 9.0×10°× 5.0×10-6 5.02 =1.8×10³ N/C y[m〕↑ 50000 (-4.0, 0) 基本問題 438, 442 f (2) B の電荷がPに つくる電をと すると, A,Bの各 電荷がつくる電場は, 図のように示される。 A,Bの電荷の大 40 P(0.3.0) TIED = 2.88×10°N/C A [50] (4.0, 0) 15.0 1441 A 4.07 B) x[m] P E 13.0 0 EB x B Ex きさは等しく, APBP から, EA=EBである。 合成電場はx軸の正の向きとなる。 電場の 強さEは, UE=EAcos0x2= (1.8×10³) x 4.0 X- 5.0 2.9×103N/C ×2 第V章 S 電気 9

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(5)解説で「⑤式において、θ=135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか? (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること。 (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら、山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263

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k(x-y+1)+x∧2+y∧2-25 これでどうして、交点を通る全ての図形が表せるのですか?

107 円と直線の交点を通る円 x2+y2=25と直線y=x+1の2つの交点と原点Oを通る円の方程式を 求めよ。 (2) 円x+y-2kx-4ky +16k-16=0 は定数kの値にかかわらず2点を通る。 基本 106 (0) 例題 基本 この2点の座標を求めよ。 (1)円と直線の交点を通る図形に関する問題でも、基本方針は基本例題 106 と同じ。 円と直線の交点を通る図形として,次の方程式を考える。 指針 k(x-y+1)+x2+y²-25=0 (2) kの値にかかわらず…」とあるから、円はんの値に関係なく、 ある2点を通る。 よってんについての恒等式の問題として考える。 (1) kを定数として,次の方程式 を考える。 k (x-y+1)+x2+y²-25=0 ...... ① ① は,円と直線の2つの交点を 通る図形を表す。 図形 ① が原点を通るとして ① に x=0, y=0を代入すると k-25=0 ゆえに k=25 ① に代入して 25(x-y+1)+x2+y2-25=0 整理すると x2+y2+25x-25y=0 ア これは円を表すから, 求める方程式である。 MOTH y=x+1- x2+y2=25 ...... -15| T -5 0/5 x -5 図から,円と直線は交点 をもつ。 <x-y+1+p x2+y²-25] とした場合, x=0, y = 0 1 25 を代入するとp= | 求められる。この値を 初の式に代入し、整理 ると,左の解答と同じ なるが, ① の方が後の 算がらく。 25²+(-25)²-4-0>0 か

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