（5）なぜBCがちょっと上にぼこってなる理由がよく分かんないです。教えてください！お願いします

61 単原子分子理想気体をなめらかに動く ピストンのついたシリンダー内に閉じ込め、 外部と熱のやりとりをすることにより,気 体の圧力と体積Vを図のサイクルA → B→C→A のように変化させる。 気体定数 をRとする。 (1)Aにおける絶対温度をT とするとき, BおよびCにおける絶対温度をそれぞ れ求めよ。 PA 2p1 B p1 A 0 V1 2V1 V (2) A→BおよびC→Aの過程において,気体が吸収する熱量をそれぞ れ求め, pu, V を用いて表せ。 (3)B→Cの過程で気体がする仕事と, 吸収する熱量を求め, Pi, V, を 用いて表せ。 (4) このサイクルを一巡する間に, 気体がする仕事を求め, pi, V. を 用いて表せ。 (5)このサイクルにおいて, 絶対温度T (縦軸) と体積V (横軸) の関係 絶対温度T(縦軸)と体積V (横軸)の関係 を表すグラフの概形を描け。 (神戸大)

(1)についてで、(1)の2行目のABC内部の電場が0になることより、図1のような電荷配置になると書いてあるのですが、これはどのようしたらそのように置けるのか教えてくださいm(_ _)m

第2問 (配点 33) 板 A, B, C がある. A, B, Cはすべて同じ形の正方形の平板で面積はSである. 金属板に電荷を与えたときの電荷分布とその変化について考える. 真空中に金属 Bの厚さを とする. AとCを間隔 d+1で平行に配置して固定し, その間にBをA, Cに対して平行になるように挿入する. BはA, Cに平行を保ったまま上下に動く ことができる.Cの上面の位置を原点として上向きに軸をとり, B の下面の位置を 座標 X (0<x<d)で表す. d. lはA.B.Cの一辺の長さに比べて十分に小さく, 電場は金属板に垂直で,金属板の端の効果は無視できるものとする。重力の影響は考 えない. 真空の誘電率を co として、以下の設問に答えよ. [A] B を X = d/4 の位置で固定しておく. A, B, C にそれぞれ電荷 Qg, -Q を与える.Q> 0,0 <g < 2Q である. (1) 電荷は各金属板の表面に分布する. このとき,図1のように, A上面の電荷 を Q1,A下面の電荷を Q2, B下面の電荷を Q3 とすれば,A,B,C内部の 電場が0になることから, B上面の電荷は-Q2, C上面の電荷はQ3, C 下面の電荷は Q になる. Q1, Q2, Q3 をそれぞれ求めよ.

物理 （5）についてです。 なぜAD上の磁場は0だと言えるのか教えて欲しいです。

124 十分に長い導線 XY と導線 MN が平行に固定さ れている。 その間に1辺の長さαの正方形のコイ ル ABCD を置く。 辺AD は XYに平行で,AD と XYの距離はb, BC と MN の距離はcであり,周 囲の透磁率をμ とする。 A コイル B D ○ まず, 導線 XY に強さの電流をXからY の向 きに流した。辺 AD上での磁場の強さは(1)と なる。 次にこの位置の磁場の強さを0とするために, 導線 MN に強さの電流を 2 の向きに流す。 IはLの X M Iはの(3)倍 である。また,辺BC上での磁場の強さは 4 × I, となる。

(1)の問題についての質問で、二枚目の写真のPoint&Hintの緑の下線のところについてなのですが、このようにしてもよいのはI倍のIが同じだからという理由で合ってますか？？

図1のように, 交流電源に抵抗RとコイルLをつなぎ、 端子 a, b, cをつける。図2はオシロスコープの略図で,陰極から出た電子は陽 極の小穴を通過するまでに加速され,端子をつけた同形の極板 X, X' と Y, Y'の間を通り, 蛍光面に当たって輝点を生じる。 蛍光面上に 座標軸 x, y を各組の極板に対して垂直にとる。 YとY'を接地し, Xをa に, X'をbにつなぐと, x軸上の直線部 分-a≦x≦a が光る。 また,X をa に, X' を c につなぐと, -2a≦x≦2a が光る。 電子は速いので,蛍光面で電子が光る点の座 標は極板間電圧に比例するとしてよい (比例定数はxy共に共通)。 次の(1)~(3)の場合について,蛍光面上のどの部分が光るかを答えよ。 (1) Y と Y'を接地し, X を b に, X'をc につなぐ。 以下では,Xをa に, X'と Y を b に, Y'を c につなぐ。

5番の矢印を書いたところの式変化について教えてほしいです｡

158 丸 50 電磁場中の粒子 直方体 (3辺の長さが a, b, c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を +z方向へかけた。次に, Z B N +y方向に電流Iを流し, x方向に 発生する電位差V (MN間) を測定 した。 種々のBの値に対する, Iと Vの関係がグラフに示してある。 (1) グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, αの値をグラフ から読み取り, 有効数字2桁で単 位を付けて書け y M b. V〔mV〕 Bの単位 (T) この関係式は次のような考察か ら導くことができる。 にな (2) 電流Iの担い手が電子だとする。 その運動はどちら向きか。 また, 88503020000 B=0.64 70 60 B=0.48 40 B=0.32 B=0.16 10 -I [mA] 1 2 3 4 5 6 電子の電荷を-e, 平均の速さを 個数密度をnとして, I をe, v, n などを用いて表せ。 (3)電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。 電位 はMとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] を v, Bなど を用いて表せ。 (4)電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN とでどちらが高いか。 (5)α me, c で表せ。 また, nの値を有効数字2桁で求めよ。た (工学院大) だし,e=1.6×10-19 [C], c=1.0×10-4 〔m〕 とする。 vel (1)(2)(3)~(5)★

(2)なのですが、解説を読んでもいまいちbとcが区別できません、、 変化後の圧力が断熱変化より等温変化の方が小さい理由を教えてくれませんか、？

思考 320.Vグラフと V-T グラフ 8.3J/(m2 積 ピストンがついたシリンダー内に理想気 15: (a) V VV 体を閉じこめ,定圧変化, 等温変化,断 (B) C 熱変化の3つの過程で気体を膨張させた。 それぞれの過程における気体の圧力と体 積の関係を図1に. 体積と温度の関係を 図2に示した。 次の各問に答えよ。 (A) $90 (b) 0 (1) 図1(a)~(c) を, 気体が外部に する仕事が大きい順に並べよ。 図 1 体積V0 温度 T 図2 (2)圧等温, 断熱の各過程に対応するグラフを図1の(a)~(c), 図2の(A)~(C) からそれぞれ選べ。 ヒント (2) 断熱変化では,外部にする仕事の分だけ内部エネルギーが減少する。 158 TIT 熱力学

(2)の合力を求める問題で、μ‘mgcosθ−mgsinθだとダメなんですか？？お願いします😿

図に示すように、水平方向と角 9 [rad] をなす斜面がある。 斜面上にA,B,Cの3点があ り,点A,B間の距離をs, [m], 点B, C間の距離を S2 〔m] とする。 斜面の表面は,点B, C間は粗いが, その他は滑らかである。この斜面上の点Aから質量m[kg] の小物体を静か に滑らせ,滑り始めてから点Cを通過するまでの時間を最短にしたい。点B, C間の粗い斜 面と小物体との間の動摩擦係数をμ'′,重力加速度の大きさをg 〔m/s2], 斜面に沿って下向き をx軸の正方向として以下の問いに答えよ。 (1)点Bを通過する直前の小物体の速さを求めよ。 (2)点B,C間において, 小物体にはたらく合力のx成分を求めよ。 である。こ

無限遠基準で電位考えて、金属内部は電位等しいからc点での電位がbでの電位になると考えたんですけどこたえはbでした。なぜですか？

必解 86 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中のに適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, b, x,Q のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径の球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q 図 1 -a- なぜここ電場ない 金属球殻N 図2 0,0 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数 n は, 真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=ア と書ける。 図1のように, 真空中に半径aの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さ E,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 x≧a のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため, 電場の強さEは,E=イとわかる。 また, その点の電位Vは, V=ウである。 また,x<a のときは, 導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E=エ, V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり,-Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき,金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように,真空中で,金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O′が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。ただし,a<b<cであり、金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。このとき中心から距離 x(a<x<b)だけ離れた点における電場の強さ E' は, 金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は, 金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので, VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは, 電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C= である。 [20 関西大〕 無限遠基準やから 1Cのとこの電位が nbのとこの電位じゃないん?

キの問題なんですが、電位は無限遠基準で金属球内部では電位が等しいからbじゃなくてc点での電位を考えるべきだと思ったんですが答えはbでした。教えて欲しいです

W 86 13 静電気力と電場 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中の に適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, bxQq のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。 例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q -a- 図1 なぜここ電場ない 金属球殻 N Q 図2 0,0 N M 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数nは,真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=アと書ける。 図1のように,真空中に半径αの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 xa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため、電場の強さEは,E=イとわかる。 また、 その点の電位Vは, V=ウである。 また, x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E= エ,V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり, -Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき, 金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように, 真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O' が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。 ただし, a<b<c であり,金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。 このとき, 中心Oから距離 x(a<x<b) だけ離れた点における電場の強さ E' は,金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,E'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C 無限基準やから である。 Cとこの電位が のものとこの電位じゃないん? [20 関西大 ] 秘解

（6）についてです。 模範解答は全ての熱機関に当てはまるのではないでしょうか？

[A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり,圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。このことから,1molの理想 気体に対する か-V 図(図1)に示す状態a(温度T〔K])から状態 b (温度T [K])への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J] は,積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cr(T'-T) と表すことができる。 T' ・① 図 1 T' 等温線 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 〔B〕 理想気体1molの状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 p↑ させる。 それぞれの状態変化の過程では, ATA p1 A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A: 体積を一定に保つ Þ2 To To B C V₁ 図2 ように変化させる。 状態 A, B, C の圧力, 体積, 温度をそれぞれ 0 (pi (Pa), Vi(m³), TA(K)), (þ₂ (Pa), V₂ (m³), TË[K]), V2 V (p2〔Pa〕, Vi〔m²〕, Tc [K]) とする。 また, 定積モル比熱をCy [J/(mol・K)〕, 定圧モル比熱 をC [J/(mol・K)], 比熱比をv= Cp 気体定数を RJ/(mol・K)] で表す。 Cv (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB [J] を ①式を用いて求め,その答えを Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3)過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J] を, Cv, Cp, Ta, TB, Tcの中から適するものを用いて表せ。 (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBcA [J] を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると,定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 Cp, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。その関係式を導出せよ。 仕事 WBca は, Cv, R, Ta, TB, To の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を,Y, DV2 を用いて表せ。 D2' V1 (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると,どのような はたらきをする機関となるか。 これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大 〕