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Physics Senior High

物体の衝突 問7ですが、Aが2回目に衝突する時間がBの床に衝突するまでの時間より早くなったら2つの物体って衝突するんですか?わかりやすく解説お願いしますm(_ _)m

床から高さh[m]の所に、大きさの無視できる球A(質量M[kg])と球B(質量 m [kg])がある。A, Bを落下させるときの運動を考える。運動はすべて鉛直線上 でおこるものとする。床と球のはねかえり係数をeとし,重力加速度の大きさは 9[m/s°]とする。空気抵抗は考えないとする。 はじめに、図2aに示すようにAだけを初速度0[m/s]で落下させた。A は床 に衝突した後,はねかえった。問1から問5までは,A と床の1回目の衝突を考え る。 問1 床に衝突する直前のAの速さを求めなさい。 問2 Aが落下をはじめてから,床に衝突するまでの時間を求めなさい。 問3 床に衝突し、はねかえった直後のA の速さを求めなさい。 問4 床ではねかえった後のA の最高到達点の高さを求めなさい。 問5 Aが床に衝突してから,最高到達点に達するまでの時間を求めなさい。 次に、Aが床にはじめに衝突した瞬間にBを初速度0 [m/s]で落下させた。 問6 Aが問4の最高到達点でBと衝突する場合のeの値を求めなさい。 問7 Aが床に2回目の衝突をする前に,AとBが衝突する場合のeの範囲を求 めなさい。

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Physics Senior High

基本的なことだと思うんですが、(4)の回転数はなぜ(運動エネルギー)/(仕事)で出せるんですか?

25. 【サイクロトロン) 荷電粒子を高エネルギーに加速するサイクロトロンのはたらきについて考えよう。 サイクロトロンでは, 図に示すように, 二つの半 交流電圧 円形の金属箱D,, D, (形が文字1D に似ているので, ディーとよばれる)を真空容器に入れ, 半円の面に 垂直に磁場を加える。 D, と D, の間に交流電圧を加 B イオン源C B えておき, 中心にあるイオン源Cで正電荷 質量 イオンビーム をもつ粒子pを作る。 D, より D, の方が高い電位 であると, C で作られた粒子 p はD, に向けて加速 D D。 される。D, に入ると, 一様な磁場があるので, 粒 子pは円運動をする。 D, の中には電場がないので, 粒子pの速さは変わらない。 粒子 p が 半円形を描いてD, から出たときに, D, より D, の方が高い電位となるように交流の周波数 を選ぶと,粒子PはD,に向けて,さらに加速される。このように, 粒子pは, D, と D2の 間で加速され,加速されるたびに半径が大きくなるようにして円運動を続ける。 そして,そ の半径がディーの半径に近づいたところで, 粒子pを外に取り出す。 D, と D,の間を粒子pが通過する時間は十分に小さく無視してよいものとする。また, 粒子pは磁場に垂直な平面内を運動するとして, 次の問いに答えよ。 (1)粒子pが速さ vで速度に垂直な磁東密度 Bの磁場の中に進入すると, 磁場に垂直な 平面内で等速円運動をする。 その半径と周期をそれぞれ求めよ。 また, その周期の特 徴を述べよ。 イオン源 C で粒子 pが作られたとき D, と D。 の電位差は最大で, 粒子 p は加速され てD, に垂直に入射した。粒子PがD, 内で半円を描いた後D, から出たときにD, と D。 の間における加速が最大になる交流の周波数を求めよ。 (3) 交流の周波数を(2)で求めた値に固定しておけば, 粒子pはD, と D, の間を通過する たびに加速される。 このように, 粒子 p は, D, と D, の中を, 半径は徐々に大きくな るようにして円運動を続けて,その半径が Rになったとき,外に取り出されるとする。 このときの粒子pの運動エネルギーをR, B, m, qで表せ。 (4)粒子PがD,と D,の間を通過するときのD, と D,の電位差をV,とすると, (3)の場合, 粒子pは作られてから取り出されるまでにおよそ何回転したか。 ただし, イオン源C で作られたときの粒子pの運動エネルギーは無視できるものとする。

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