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Physics Senior High

物理、コンデンサーの問題です。(2)の答えと途中式を教えてください!

図1のように,平行平板 コンデンサーが真空中に置かれている。 コンデンサーの極板は一辺の長さがL 12 の正方形であり,極板間の距離はdである。 図1のように, 極板の中心をとおり極板に垂直な平面にx 軸およびy軸をとる。 ただし, x軸は極板の辺ABに平行になるようにとる。 また,y軸はx軸に垂直にと る。さらに、xy平面に垂直にZ軸をとる。 y=dの面にある極板には電荷 α, y=0 の面にある極板には電 荷 -g が蓄えられている。 ただし, g>0とする。 図2はxy平面でのコンデンサーの断面図である。 図2 のように,zy 平面内の極板間にはさまれた部分に点P,Q, R をとり,それらのzy 座標を,P(1/3号/), 8/1/3+2.1).R/+2.2g) とする。ただし,dはLに比べて十分小さいとし, コンデンサーの端の 影響は無視できるとする。 真空の誘電率を so として, 以下の問(1)~(8) に答えよ。 YA 2d ·+· 5 , 2 2d L B IC y d 3d 35 450 P... 13 L R Q L 2d 5 13 + 図2 図1 (1) このコンデンサーの電気容量を求めよ。 (2) PQ間, RQ 間, RP 間の電位差を求めよ。 (3) コンデンサーに、誘電率が E1 で厚さがdの直方体の誘電体を、極板に平行にαだけゆっくり差し込み、 T-ar≦L の部分が誘電体で満たされるようにした (図3)。 ただし, aはdに比べて十分大きいとし、 重麻美し込んだあとの、極板間 1.47

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Physics Senior High

(2)の問題です。 赤線の2πx/16とはどういうことでしょうか? 自分で調べた結果、 y=Asin2πx/λ というものが出てきましたが、よくわかりません。 y=Asinωtならわかるのですが、、、 ご教授よろしくお願いします。

解説 (1) 図か 波が生じている。 周期 T = 0.40s, 波長 = 2.0m²である。 波の速さをv[m/s] として, 発展例題30 正弦波の式 物理 図のような正弦波が, x=0を波源として, x 軸の正の向きに進行している。 実線の波形から 最初に破線の波形になるまでの時間は, 0.10s であった。 実線の状態を時刻 t=0s とする。 (1) 波の伝わる速さ, 周期, 振動数を求めよ。 (2) t=0sにおける波形を式で示せ。 (3) x=0mの媒質の変位y 〔m〕 , 時刻 t[s] を用いて表せ。 指針 正弦波の波形や, 単振動をする媒質 の変位は,いずれも sin を用いた式で表される。 それぞれの式は、波の波長や周期振動のようす をもとにして考えることができる。 「解説」 (1) 波は 0.10s間に2.0m進んで 2.0 おり,速さは, 0.10 図から, 波長 入=16mなので, 周期Tは, T=1_16 V 20 振動数fは, = 0.80s f: V= = 1 T 1 0.80 =20m/s 1.3Hz LIEKS (2) 図の波形において, 1波長分 (入=16m) はな れた位置どうしでは位相が2ヶ異なり、 t=0の とき,x=0の媒質の変位はy=0 なので,位置 0 -0.20 -= 1.25 2 1 10 -1 -2 y〔m〕 I 2 1/ Y 10 進む向き I 1 エ mo8-04 (1) 発展問題 356 1 20 5 TCX 8 *[m〕 PE TXC x での位相 (sinの角度部分)は,2- x 十 2x 1/6 = 480 と表される。また, x=0から x>0 に向かって まず波の山ができており, 波の振幅が2.0m な ので,求める波形の式は, y=2.0sin- WITH TH (3) 媒質の振動では1周期 (T= 0.80s) 経過する と位相が2ヶ進み, x=0の媒質の変位は,図か ら,t=0のときにy=0 なので、 時刻におけ 0.80 る位相 (sin の角度部分) は, 2- = 2.5t と 表される。また,x=0の媒質は,t=0から微 小時間後に負の向きに動くので、求める変位y TEST y=-2.0sin2.5mt の式は, 139

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Physics Senior High

⚠️緊急です! 物理基礎の章末問題がわかりません ②〜⑤までわかる方教えてください😭

15 20 10 5 ただし にした仕 が物体 重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 p.85 例題 2, p.97 ② 運動エネルギーの変化と仕事 傾きの角0のあらい斜面上に質量mの物体を置き, 静かにはなすと物体はすべり 出した。 物体と斜面との間の動摩擦係数をμ'′, 重力加速度の大きさをgとして, 次 の問いに答えよ。 (1)物体が斜面に沿って距離sだけすべりおりる間に,重力,動摩擦力,垂直抗力が 物体にする仕事は,それぞれいくらか。 (2)斜面に沿って距離s だけすべりおりたところでの物体の速さはいくらか。 ③ 力学的エネルギーの保存 p.91 長さ 0.80m の糸の一端を天井に取りつけ,他端におも りをつるす。 図のように,糸がたるまないようにしておも りを持ち上げ,鉛直方向から 60° だけ傾けて静かにはなし た。 糸が鉛直になったときのおもりの速さはいくらか。た だし,重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 ④ 力学的エネルギーの保存 図のように, なめらかな曲面上の点Aで小 球を静かにはなすと, 小球は曲面に沿って進 みながら運動の向きを変え,曲面の端の点B から斜め上方に飛び出した。 小球が到達する 最高点Hの高さは,点Aの高さとどれだけ違 うか。 ただし,点Hでの小球の速さをひとし, 重力加速度の大きさをgとする。 ⑤5 力学的エネルギーの保存と変化 図のように, なめらかな水平面 AB 上で, ばね定数 4.9 N/m の軽いばねの一端を固定し, 他端に質量 0.10kgの物体を押しつけ, 自然の 長さから 0.20m だけばねを押し縮めて静かに はなした。重力加速度の大きさを9.8m/s2として,次の問いに答えよ。 (1) ばねから離れた直後の物体の速さはいくらか。 (2)物体はばねから離れた後、 あらい水平面BC上で止まった。 点Bから止まった位 置までの距離はいくらか。 ただし、物体とあらい水平面BCとの間の動摩擦係数を 0.50 とする。 A 0.80 m 60° B p.91, 98 0.10kg B H p.92, 974 第3章 仕事とエネルギー 第3章 √3

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(2)の問題です。v=v0-gt の式を使うのは分かるのですが、どうしてv0が10になるのですか? 初速度は0ではないのですか? よろしくお願いします。

第Ⅰ編 運動とエネルギー 例題 12 斜方投射 地上から水平より30°上向きに, 初速度20m/sで小球を投げ上げた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1) 初速度の水平成分 Vox, 鉛直成分 voy を求めよ。 M AMB (2) 最高点に達するまでの時間 t [s] と, 最高点の高さん [m] を求めよ。 (3) 再び地上にもどるまでの時間t2 [S] と, 水平到達距離 x [m] を求めよ。 20: Voy=2:1 I UFAE よって Voy=20× -=10m/s 104T 解法2 Vox = 20 cos 30° Voy=20sin30°からも導ける。 , (2) 鉛直投げ上げの式 「v=vo - gt」 をy成分について立 てると, 最高点ではvy=0 より 100 2×9.8 指針 投げた点から水平 (x) 方向に等速直線運動, 鉛直上 (y) 向きに加速度-gの等加速度運動をする。最高点 71 (0 点)を境に上りと下りが対称になることに注目する。 解答(1)解法 1 直角三角形の辺の長さの比より 20:vox=2:√3 ↓-g √3 よって Vox=20x. =10√3=10×1.73=17.3≒17m/s 2 1 0=10-9.8t1 「v2-vo²=-2gy」 より 02-102=-2×9.8×h =5.10...≒5.1m h== t=1.02...≒1.0s 2 ➡26 POINT 解説動画 10m/s 20m/s 30° 1 3 17 m/s 0 OXXO Mat 200 最高点 (vy=0) aug 斜方投射 水平方向 : 等速直線運動 鉛直方向 : 鉛直投射 (3) 対称性より t2=2k=2.04≒20(2) x 方向には等速直線運動をするから 「x=vt」 より 29 x=17.3×2.04=35.2...≒35m a

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