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Physics Senior High

最初の方だけでもわかる方いますか?教えてください。

1 以下の文幸において, 空欄(オ)ー(ク) を式で, () 0 (5 10 文字以内の言葉でそれぞれ埋めよ。ただし。 (ア)ー(ク) においては 0 ー6 ょせよまた, (ク)においては, =16x10 TO プランク定数ヵ=66X10『 (Js) 光の速さて=3.0X 10! (m/s) を用いよ。 実際の原子では, とり得る 内部エネルギーの値はと びとびである。1 番エネルギーの低 い状態 (エネルギー 五) を基底状態 次にエネルギーの低い状態 (エネルギー 巨)を励起状 能とよぶ。電子の衝突によって, 基底状態にあ る原子を励起状態にするためには, 電子の エネルギー 訪 は| オ | の不等式を満たさ なければならない。 原子の内部エネルギー状態を実験的に観測する ために, 図 1 のような実験装置を考え た。図で, 陰極Cから出た電子は, 陰極Cと 格子状の加速電極 G との間にかけた電圧 Y。 で加速され, 管内に満たされた水銀蒸気の中 を通過する。電子が電極 G の位置に到 達するまでに, 電子は複数回水銀原子と衝突するよ うに, 水銀蒸気の圧力が調節されて いる。 さらに, 陽極P と電極Gの間には, 電子の進行を妨げる向きに一定の電圧 Ys (05 V 得度) がかけられ, 陽極 P に到達する電子による電流 7p が電流計で測定される。 加速電圧 。を 0 から次第に増加させ, 『。>。 になると, 電子は次第に陽極P に集 まるようになる。最初のうちは, 電子が途中で水銀原子に衝突しても水銀原子を励起で きないので, 電極 G の位置まで進行した電子のエネルギー 玉。 は, [ カカ |である。 さらに 。 を増加させて 所 が (オ) の条件を満たすようになると, 衝突によって水銀 原子を励起したのちの電子のエネルギーは 戸/ に下がり, その差 一がは| キ |であ る。GP 間の減速効果を考えると,。 と 政/の間に[ ク |の関係が成り立つ場合には, その電子は陽極 P に到達できない。このため, 7,は減少しはじめ, ーリ。 曲線には極 大が現れる。さらに Y。を増加させると, 再び電子は陽極 P に到達し, 7。 は増加する。 験の結果, 図2のようにY。=4.9(V) と9.8Vでが極大をもつ曲線が得られ】 =4.9 (V) を越えると, 水銀蒸気から波長が| ケ ]m である紫外 の極大については, それが9.8 (V) で現れるこょ [ヨコ ] ために生じたと説明できる。こ、 ン

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答え•解説は下に書いてあるのですが、(2)のとこでなぜ 弾性力による位置エネルギー=運動エネルギー+重力による位置エネルギーなのかが理解できません よろしくお願いします

入由提S得 弾性力による運動 (基本問題 141 148 なめらかな水平面 AB と曲面BC が続いてい 軸 る。 Aにばね定数 9.8N/m のばねをつけ, その他 に質量 0.010kg の小球を置き, 0.020m 縮めて | 全請が記 誠記 はなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) 小球は, ばねが自然の長さのときにばねからはなれる。 その後, 小球は, 水平面 AB から何mの高きまで上がるか。 (②) 水平面 AB からCまでの高さは 0.40m である。ばねを 0.10m 縮めてはなすと, 小 球はCから飛び出した。このときの小球の速さはいくらか。 Il 垂直抗力は常に移動の向きと垂直で : ルギーは重力による位置エネルギーのみである。 あり仕事をしない。小球は弾性力と重力のみから | 最高点の高さきを ヵLm]とすると、 仕事をされ, その力学的エネルギーは保存される。 : ey も テx9.8X0.020* (1)では, ばねを縮めたときの点と曲面上の最高点、 2 0半生 8 8 RNNUOCNG' る ー2. (ではばねを締めたどきの点ど点Cとで, それ | ) 系が呈す逝きを imとすると 上CE ぞれ力学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 : リコ Q) 重力による位置エネルギーの | いい 小球の力学的エネルギーは, 運動エネル 』汗上 は ー IX 過 ! 高きの基準を水平面 AB とすると, ばねを縮め : 0 ーの和であり, たときの点で, 小球の力学的エネルギーは, 再 ゞX9. 8X0、 eo 010X 0 / 性力による位思 エネルギーのみである。 曲面 i 圭0.010X9.8X0.40 BC上の最高点で 可さは 0 であり, 力学的エネ | =196=1G pm=14ms WP"欠

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(エ)はどうして、加速度をaAとaBにするのですか? 両方aではダメなのですか?

[3 いき和をな 全カ罰の大まきをッッルナ (実験 ) 図1 に示すように, 天 井に取り つけたなめらかな滑車 1 に軽v 糸をかけ, その 皿を手で固定しこれらを静止 させた。 系 無視でき, 滑車の質量と摩擦も無視できるものとする。 状態では, 邊 A に重ねてのせた 2 個のおもり なる。決に, 2つの皿Aと中 Bを支えていた 1 個のおもりと自 Bはそれぞれ一体にな の思の加速度の大きさは| イー] となる。 また, こ らく力の大きさは[ み ] となる。 GEODEおOー 58 つの皿を静止させた ”交にはたらくカカの大ききはしアー と .手を静かにはなすと, 2 個のおもりェ つて運動を始めた。このときの2つ のとき過4 に重ねてのせた 2 個のおもりの科にはた (実験 2 図2に示すようぅに, 左から取り外し, 滑車1 を, 天井に のなめらかな清還2にかけた軽い糸に取りっつける. 未の他敵に力を加えて清事1 を藤止させ。 実験1 に同じように, 陣 A には質量 のおもり 2 個を 重ねてのせ,.皿月には質量放 のおもりを1個の せる。2 つの凪を手で固定しこれらを静上正さきせた 状態から実験を開始するが, この実験では。 滑車 1 を加速度の大きさテgで上方に引き上げる。引 き上がげると同時に, 2 つの皿を支えていた手を静 かにはなすと, 2 個のおもりと皿 A 1 個のおも 0 りこ四 おなは, それぞれ一体になって運動を始めた。 ~ 図 1 1位 このとき, 自Aの加速度の大き さは| エ ] となる。血 Bの加速度の大き さは[ オ ] ごなる。 また, このとき相 A に重ねてのせた 2 個のおも りの間にはたらく力の大き ミ は[方 となる。

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問3番で、aはどうしたら求まりますか?

図1 のような装置を用いて光の千渉の実験を行うた。 5。。 S,。 5は 平行なスリット板にあるスリットで、 S。から S」, S。 までのそれぞれの距離 は等しく、S, S。の間隔はせである。 波長Aの単色光を単スリット板に対し て垂直に S。から入射させ、 S, S。 を通過させると、スリット板と平行に置 かれたスクリーン上に等間隔の明線が現れた。 単スリット板と複スリット板 の距朽 6 、複スリット板とスクリーンの距離 , はいずれも g に比べて十分 大きいものとする。 また、 SS。 の垂直二等分線がスクリーンと交わる点を原 点O として、スクリーン上に図 1 のように x軸をとる。 点Pの*軸をとる。 に 単スリット板 複スリット板 図 1 dr 点Pの座標を xとする。SzP-SP= 一 と表されるものとする。 we 2 0 To 223 ん6と0 問1 点O付近に生じた隣り合う明線の間隔を表す式として正しいものを、次の①こて④のうちから一つ選べ。| 1 @ス 6号 すす @堂 L + ぞ > み入 る= つあ をら の6 問 2 次の(3)(@)の操作のうち、スクリーン上の明線の間隔を大きくするための適当な操作が二つある。その組合せとして最も通当なちのを、下 の①こののうちから一つ中べ。 | > 操作 の ぞ ⑥ (%, ⑩ WO) 9を小さくする。 9 (⑳ (6) (9 (b) 単スリット板のみを図 1 において右へ移動させる。 ⑧ ⑲,。(@⑬) <ぐ スクリーンのみを図 1 において右へ移動させる。 @ (⑭⑩,⑬ 2 Soに入射する光の波長を小さくする。 @ ⑯, ⑲⑨ (e) スクリーンと複スリット板の間の空間に水を満たす。 @ G), (⑲ (の @, ⑨ 問3 図1のときと同様に、流長の単色光を単スリッ ト板に対して重直に S。から入射させながら、 S。を図 2 のように紙面の上向きに徴小史 。だ けずらすと、図 1 の点 O にあった明線がーつずつずれて元のとなりの明線があった位置に移動した。 明線がずれた向きと 。 を表す式の組合わせと て 当なもの D のうちから一つ中べ。| 3

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