(2)の垢で囲んだ所が分かりません…

必修 基礎問 ・サーの電場と電気容量 面積Sの電極 A,Bからなる平行板コンデンサーがあ る。 電極間は真空で、電極間距離はdである。 図1のよ うに,電極Bを接地し電圧 V の直流電源をコンデンサー につないで,十分に時間が経った後,電源を切り離した。 ただし,真空の誘電率を co とする。 めよ。 (1) 電極間の電場の強さとコンデンサーの電気容量を求 50 次に,図2のように,電極Bに接するように,電極と 同形で厚さ 1の誘電体電極Bに接して完全に挿入し た。誘電体の誘電率は,真空の誘電率の2倍(比誘電率2) である。 (2) 電極Aと誘電体の間の電場の強さE と誘電体内部の電場の強さE2を 求めよ。 物理 off 図 1 図2 A 誘電体 d B 2 (3) コンデンサー内部の電位を電極Bからの距離yの関数としてグラフを描 け。ただし,電極 A, B の位置はそれぞれ,y=d, y=0 である。 (4) 図2のコンデンサーの電気容量 C を求めよ。 (奈良女大)

⑵の解説のなぜP1とP2 が図のように振動するのかがわかりません。教えてください

-40 -43 0.98~101 EN (開 r [解説] √=fR V 考察 B5⑤ 158 (1) 考察A: 3③ 考察 C⑧ (2) 4 (3) 3 注目する｡ 指針 初めて見る実験題材は,発生する現象を問題文から読み取るこ とが重要。 この問題は共鳴の問題であるから,定在波の腹節の位置に 1000≧ 73346 1000 (2) 観察・実験Ⅰ・Ⅱより,パイプ おんさ P1,P2 から発生する音波 の振動数はいずれも1000 Hz 以下 であるから、その波長は 0.34m 340 以上である。 したがって, P1, P2 入 270.34 (1) 考察 A: パイプおんさ P1, P2 を同時に鳴らせたとき, 1 パイプおんさ Pi. P2はU 秒間のうなりの回数は1回未満であったことは, 字型の加工部分が共通して P1, P2 の振動数の差が1Hz 未満であることを示いるため, 発注する音波の している。 よって ③ 振動数は一致している。 Pi 考察 B: パイプおんさ Pi の下端(開口部)を手でふさい で閉管にしたとき共鳴音が大きくなったことは, 下端(開口部) 付近が定在波の節の位置であること を示している。 よって, ⑤ 考察 C : パイプおんさP2 の下端(開口部) を手でふさい で閉管にしたとき,共鳴音が小さくなったことは、 下端(開口部) 付近が定在波の腹の位置であること を示している。よって, ⑧ 3 の長さの差16cmの間に一波長 4 2.30** 23cm 251 P1 P2 WALIT 158) センサー44 センサー 45 16 cm 開口端補正 が含まれている可能性はないので、 気柱内に生じる定在波は図のよう になる。 開口端補正を1.0cm 程 度と仮定しているので,発生する 音波の波長は -x3=16 入 = (16+1.0)×4=68[cm]=0.68〔m〕 7:16/1/u=faより P1 のおおよその振動数は, 340 21.3cm [f= +=500[Hz] ④ 0.68 70,21m (3) 下端(開口部)を手でふさいだときに音量が大きくなる位置 (3) 20.4は、定在波の節の位置である。その位置はパイプおんさ P1 をみたしていたより=波長(34 cm)程度長い位置である。よって,③ 39cm (音波変位で 表している) ^ 4 p が節だと ちゃんと共鳴して 音大きくなる 16cm+1g 1.7-4 0.0 0.8 23cml 134c 各8cm t = (C sirve (2)より 7=6 132

⑶がよく分かりません。初めの実験では棒が傾いてますがそれは考慮しなくていいんですか？

思考 129 与えられた実験結果から新たな結果を予想する 長さ、太さが同じで種類の異なる金属棒2本を接着し、接着点から等距離のところに 同じようにろうそくを1本ずつ接着する。ここへ熱が伝わると、ろうそく下部がとけ ろうそくが倒れる。以下は、金属棒の接着点を加熱したときの様子と、先に倒れたろう そく (結果)を示している。 図のように, 金属棒を傾けて実験を行った。 銅 鉄 銅の上にあるろうそくが 先に倒れる 銅 アルミニウム OT 鉄 アルミニウム アルミニウムの上にあるろうそくが 先に倒れる its メ (1) 同じ種類の金属棒2本を接着して実験をした場合、先にろうそくが倒れるのはどち ら側だと考えられるか。 ①上側 ②下側 ③両側ほぼ同時 X (2) 金属棒を水平にしたときと傾けたときとでろうそくへの熱の伝わり方に違いが生じ る理由として適切なものを1つ選べ。 鉄の上にあるろうそくが 先に倒れる ① 金属棒を傾けると, 熱伝導が起こりやすくなるから。 ② 熱放射は上側に向かってのほうが起こりやすいから。 ③ 空気中の対流によって熱が伝わるから。 (3) 実験の結果をもとに,次のように金属棒を水平にして実験する場合を考える。この とき,先にろうそくが倒れるのはどちらか,それぞれ予想せよ。 アルミニウムウ ウ アルミニウム 立 アルミニウム (4) ここまでの実験結果から,次のような場合にどのような結果が得られるか考える。 このとき,先にろうそくが倒れるのはどちらか,それぞれ予想せよ。 1995 MOS 鉄 アルミニウム A B A

(シ)で直列(問題の図4)と並列(問題の図5)の時のコンデンサーに蓄えるエネルギーを比較しているのですが(シ)の解説で0＜ω^2LC＜2の時とあるのですがどうしてこの範囲になるのか分かりません。 ω^2LCが2より大きい値を取った時は考えないのでしょうか？ 出典:難問題の... Read More

Chapter 1 電磁気 Section 4 交流と荷電粒子の運動 192 例題 35 交流回路② 以下の空欄(ア)~(シ)にあてはまる式または語句を解答用紙の該当す る欄に記入せよ。 また, 空欄(a), (b)にあてはまる答えを図3から選び、 その番号を解答用紙の該当する欄に記入せよ。 る。したがって、同じ電圧振幅 V を発生する交流電源に接続するとき, コンデンサーが蓄えるエネルギーの最大値は直列接続の場合( [J] であり, 並列接続の場合(ク) 〔J〕 である。 また, コイルが蓄え るエネルギーの最大値は、 直列接続の場合は) [J] であり,並列 接続の場合は) [J] である。 並列接続の場合, コンデンサーが蓄 えるエネルギーの最大値とコイルが蓄えるエネルギーの最大値が等 しくなるのはω=)〔rad/s〕のときである。 コンデンサーから放射される電磁波の強さは, コンデンサーが蓄積 するエネルギーに比例するとしよう。 交流電圧源の電圧振幅 Vo を一 として、交流電圧の角振動数を変えて電磁波の放射エネルギーを大 きくしようとするとき, コイルとコンデンサーの直列接続と並列接続 とを比較するとシン) 接続のほうがより強く電磁波を放射すると考 えられる。 図1に示すように, 電気容量がC〔F〕] のコンデンサーを角振動数ω [ rad/s ] の交流電圧を発生する電圧源に接続する。 回路には時間を [s] として,図2に示すようなIo cos wt 〔A〕 の交流電流が図1の矢印の 向きを正として流れる。 t=0s でコンデンサーの電圧は0Vで,コンテ ンサーの蓄える電荷はOCであった。 交流電流が流れることによって 時刻に図1のコンデンサー上側の極板が蓄える電荷は) [C]で あり、コンデンサー両端の電圧は() [V] である。この交流電圧 はコンデンサーの極板間に,時間的に変動する電界を作る。 変動する電界付近には, 変動する磁界が発生する。 図2の0<t< / 200の間では,コンデンサーの極板間の電界の向きは図3の(a) の向きである。この向きの電界の時間変化率は0<t < π/20 の間で正 であり、この間に変動する電界は、コンデンサーの上側極板に流れ込 む電流が,そのままコンデンサーの極板間を流れるものと考えた場合 に発生する磁界と,同じ向きに磁界を発生する。 したがって,0<t <π/20の間にコンデンサー周囲に発生する磁界は図3(b)の向 きである。 この磁界の周りには、変動する電界がさらに発生する。 こ うして、コンデンサーの周りには、次々と変動する磁界と電界が発生 し、周りの空間に伝えられる。 これが電磁波である。 光の速さをc[m/ s] とすると,このコンデンサーから放射された電磁波の波長は(ウ) [m〕 と計算される。 コンデンサーから電磁波を発生させるとき, コンデンサーとコイル を接続した回路がよく用いられる。 電気容量C [F] のコンデンサーと 自己インダクタンスL [H] のコイルを,図4のように直列接続する場 合と,図5のように並列接続する場合を比較しよう。図4の直列回路 I cos at 〔A〕 の交流電流が流れるとき, 電圧源が発生する電圧の振 幅は国〔V〕である。 一方, 図5の並列回路のコイルとコンデンサー Vosin at 〔V〕 の電圧を加える場合には, コンデンサーに流れる電流 の振幅は(オ) [A], コイルに流れる電流の振幅はカ) [A] であ 図 1 考え方の キホン 電流 415 図4 電流 [A] Io 0 -10 2ω ② 3 w2w 図2 図5 2x 時間 t(s) コンデンサー -0 電流 図3 (同志社大) 交流で電圧や電流を求める場合、 普通は,振幅(最大値) と位相を 別々に処理すればよい。 振幅はオームの法則から求め、位相はπ/2 だけ進むとか遅れるとかを判断し, cot+π/2とかwt-π/2とかとすればよい。ただ この問題では、設問の順序からみて、 微分や積分を用いて解答するのが、出題者 の意図であろう。 1-4 交流と荷電粒子の運動 電磁気 193

コイルの誘導起電力についてですが、自己誘導で生じる起電力は上図のように、電池Vと同じ電位降下を起こす「抵抗」のような扱いをしていて回路内には電流が流れていますが、(だからキルヒホッフの法則より、 V=L(di/dt)と表しているのだと思います。)相互誘導のとき、二次コイルに... Read More

V P P 電流 磁場 m 巻数 N1 コイル 1 イ数 巻数 N2 コイル 2 (2) コイルの磁気エネルギー 10 で、 コンデンサーの静電エネルギーU=12cm=12/02 に投入した仕事を計算することで説明したね。 導くときに、コンデンサーを電気量が0CからQ [C] まで充電するの が投入する仕事を計算することで、コイルの磁気エネルギーの公式を 同じようにコイルの電流を0AからⅠ [A] まで増やすときに, 電源 導いてみよう。 まず、図13の回路で特殊な電 源によって, 自己インダクタンス Lのコイルに、 図14のように時刻 とともに増大する電流を強制的 に流していこう。 このとき, コイルに発生してい る誘導起電力Vは, POONTO (p.244) の式より, V = L di dt 図14のグラフの傾き I [A]増加 T〔s] で 1 =Lx3 ...1 1 2 X TXI ...(2) [ 図14の 三角形 の底辺 [ 電源 V 高さ i増加させる 図13 i 増加 T の式を これは、図13より, 電源の電 0 圧Vと等しいね。 図14 一方、このt=0からt=T〔s] ま での間に、電源が 「持ち上げた」 電気量をQとするよ。 この電気量Q は図14の.i-tグラフの下の面積と等しいので、 Q=(図14のi-tグラフの下の面積) イヤ! 電流 (1秒あたりに通過する電気量) I 傾き itグラフの 下の面積は 通過電気量Q → 時刻 第19章 コイルの性質 251

(2)について 解答にあるx軸はどこで取っているんですか？

(ALB) 重要問題 13 分裂 TITOAROL ( 質量 M 〔kg〕の球Aが,図1のように力F 〔N〕 を T 〔s〕 間受けて, 質量m[kg] の半球Bと質量M-m [kg] の半球Cに分裂する場合について考える。重力は無視でB きるとして次のに適当な式を入れよ。 初めAが静止している場合,分裂後のB [ の速さは(1) [m/s] である。次に図2 A 高 のように, Aが運動量 〔kg・m/s]で等速 小 直線運動してきて点Dで分裂を起こした後, B,Cが, 点DからL 〔m〕 だけ離れてAの 進行方向と垂直に置かれた板に衝突する場 合,分裂の方向はさまざまであることを考 えると, Bの運動量の最大値は2人 [kg・m/s]である。 また分裂がAの進行方向と垂直な方向に起こった場合,Bの 運動量の大きさは (3) 〔kg・m/s] である。 この場合、Bは板上, 点Eから (4) 〔m〕 離れた所へ衝突する。 2O AO S (331 〈三重大〉 内 D B H 差が つく! -D ORCH ÞOR L F ELD 小塚 量す達擦12 ( 解

(3)を写真のノートのように解いたのですが間違いで、なぜこの解き方ではダメなのか分かる方教えて頂きたいです。よろしくお願いします。

30. 自由落下 高さ 44.1mのビルの屋上から, 小球を自由落下させた。 地面に達する までの時間と、地面に達する直前の小球の速さを求めよ。 ただし,重力加速度の大きさ を9.8m/s² とする。 [知識 31. 自由落下に要する時間 小球をん 〔m〕 だけ自由落下させた。重 力加速度の大きさを g〔m/s2〕 とし, 小球が落下するのに要する時間 について,次の各問に答えよ。 (1) 小球がん [m] を落下するのに要する時間はいくらか。 (2) 小球が前半の [m]を落下するのに要する時間はいくらか。 2 ③ 小球が後半の1 [m] を落下するのに要する時間はいくらか。 [知識] 32. 鉛直投げおろし 高さ39.2mのビルの屋上から小球を初速度 9.8m/sで鉛直下向きに投げおろした。 重力加速度の大きさを9.8 m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1) 小球が地面に達するのは何s後か。 724 39.2m 0000 ●小球 9.8m/s

この問題で分からない事が2つあって、 1つ目が、(2)で「内部の電荷は+Qだから」と書いてあるのですが、なぜ電荷の符号が+だと分かるのでしょうか？ それと、(4)で接地した時の電位が、a＜r＜2aの時、半径2aの球面の電位が0なのでそこを基準として、 電場Eをrから2aの... Read More

例題 3 電場と電位 ③ 真空中の半径αの金属球AにQの電荷が蓄えられている。 (1) 電荷はどのように分布しているか。 (2) 電位Vと電場 (電界)の強さEとを中心からの距離rの関数として 表す式を書き、そのおおよそのグラフを描け。 (3) 半径20の薄い金属球面Bをこの球と同心にしてかぶせたとする。 このときのVとEの式を書き, そのグラフを描け｡ (4) (3)においてB面を接地したときのVとEの式を書き、そのグラフ を描け。なお(2),(3), (4)のグラフにおいて, V を実線, E を点線 で表し区別せよ。 〔明治大〕 考え方の キホン 1+ til 球面上に電荷が一様に分布している場合、その球の中心に全電荷が 集中しているとみなして電場 (電界)を計算してもよいが 定理に慣れるため

⑴についてです。 小物体のエネルギー保存則はベクトルvを内積して導出できたのですが、台のエネルギー保存則を考えるためにベクトルVを内積しようとしたのですがうまくいきません。やっぱり束縛条件を使って小物体と台のエネルギー保存則をまとめて考えるしかないのでしょうか？

例題 6. 拘束運動 滑らかで水平な床の上に、滑らかな斜面をもつ 質量Mの台を置く.台の一部は水平になっており, その水平部分に質量mの小物体がある. 最初, 台 は床に対して静止していた. 質量mの物体を初速 度で,台の斜面に向かって滑らせたところ, 小 物体は斜面を登り始め、 最高点に達した後,斜面 を滑り落ち, 再び台の水平部分に達した. 水平方向右向きに軸, 鉛直方向上向きに軸をとる. 小物体の速度を (Vx, vy), 台の速度を (V1, 0), 台の水平部分からの小物体の高さy, 摩擦はすべて 無視し,重力加速度はgとする. (1) 運動量保存則, 力学的エネルギー保存則を書け. (2) 最高点に達したときの、床に対する小物体と台の速度の成分と最高点の台の水平部分から の高さを求めよ. m VO M (3) 小物体が再び台の水平部分に降りてきたときの, 小物体と台の床に対する速度の成分を求 めよ.

この問題の(5)がわかりません 模範解答には、式しか書いていないためなぜこの式になるかわかりません詳しく教えてほしいですお願いします🙏

5 傾き 30°のあらい斜面上をすべり下りる質量mの 1 物体がある。斜面と物体との間の動摩擦係数を 2√3 重力加速度の大きさをgとする。 また物体にはたらく 直抗力の大きさを N, 斜面からの摩擦力の大きさを Fとする。 以下の問いに答えなさい。 (2)~(5) は 導く過程を記述すること｡ mg (1) 物体にはたらく力を全て図示せよ。 ただし、 どの力を表すかを示すためにFやNな ども記入すること。 (2) 斜面から物体にはたらく垂直抗力の大きさ N はいくらか。 (3) 斜面から物体にはたらく動摩擦力の大きさ F はいくらか。 (4) 物体の加速度の大きさはいくらか。 次に,物体に初速度を与え, 斜面にそってすべり上がらせた。 ・あらい 斜面 (5) このとき, 物体に生じる加速度の大きさはいくらか。 130° あらい 斜面