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?

20番の質問です 解答でQ=CV1なのでとありますが、なんでコンデンサーの両極間の電位はV1となるのですか？ 問題文では導体棒の両端に生じる電位差はV1とありますが、抵抗の両端での電位差は考えないのでしょうか？

26 酔 剣結本 問3 次の文章中の空欄 19 20に入れる式として最も適当なものを、 それぞれの選択肢のうちから一つずつ選べ。大 Sを閉じてから十分な時間が経つまでに、 外力がした仕事の大きさをW. 抵 抗で発生したジュール熱の大きさをJ とし,十分な時間が経ったときにコンデ ンサーに蓄えられているエネルギーをUとする。このとき,W,J,Uの間に の関係が成り立つ。また,外力がした仕事の大きさは、十分な 97051 時間が経ったときにコンデンサーに蓄えられている電荷を,導体棒の両端に生 じる電位差 V」に逆らって運ぶ仕事の大きさに等しくなる。 したがって抵抗で 発生したジュール熱の大きさは20となるように、体に入 は 19 19 の選択肢 ⑩ W+J + U = 0 W+J-U=0 8 ⑤ W+J = 0 W + U = 0 国保ちなが ちながする 体の電気抵抗 W-1-020 ②W-J+U = 0 ④W-J-U= 0 ⑥W-J=0 ⑧ W-U = 0 20 の選択肢 ① CV2 © CV2 ②1/12/CV3 3 ③ CV2 ④ ⑦ 2CV ⑧ 0 A 0

（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 〕

(3)についてで、私は写真のようにエネルギー保存則を使って外力の大きさを求めようとしたのですが、写真の式だと外力が0になってしまいました。どこが間違っているのか教えて欲しいです。

36 電磁誘導 ←1→←1- 図のような長方形の回路が ある。 各辺の長さは1で,各 辺の抵抗はすべてRであり, af間には容量 Cのコンデン サーが接続されている。 平行 直線L, L′ではさまれた幅 の斜線で示された領域には, C b C d OB LL´ 紙面に垂直に裏から表に向かう一様な磁束密度Bの磁場 (磁界) があ る。回路の辺cd を L と平行に保ちながら,右向きに一定の速さで 移動させる。 辺cdがLと一致した時刻を t = 0 とし, 誘導電流によ る磁場はBに比べて無視できるとする。 II I≤t<ivの間で,回路を流れる電流が一定になったとき, 辺be を流れる電流の向きと強さを求めよ。 メンデンサーのa側の極板の電荷を求めよ。 3 回路全体での消費電力を求めよ。 また, 回路に加えている外力 の大きさと向きを求めよ。 <t < 21/v の間で, 回路を流れる電流が一定になったとき, you コンデンサーに蓄えられているエネルギーを求めよ。 また, 路に加えている外力の大きさと向きを求めよ。 (名城大

ΔUbcのされた仕事はなぜ0なんですか？された仕事の大きさはpvグラフの面積じゃないんですか？

〔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p-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⊿Uab 〔J〕 は,定積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cv(T'-T) と表すことができる。 T' T' T a 等温線 0 V ・① 図 1 (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。

難関物理　12-2 力学的エネルギー保存則 (1)で、画像のようにならないのはなぜですか

問題12-2 力学的エネルギー保存則 図のように, 水平面 AB と, それになめらかに続く半径rの円筒面BC がある。 円筒面は 0を中心とし, ∠BOCは90° である。 水平面 AB上で質量mの小物体Pが軽い糸で壁に 連結されており、 壁に固定した軽いばねがPと壁にはさまれて自然の長さよりdだけ縮み, 糸は張っている状態で静止している。 いま, 糸を焼き切ると,Pは運動をはじめ, ばねが自 然長になったとき, ばねから離れた。 ばねのばね定数をk, 重力加速度の大きさをg とする。 Pの運動はばねを含むひとつの鉛直面内で起こるものとし, 摩擦はすべて無視できる。 以下 の問に答えよ。 m lllllll P A B C (1)B を通過するときの速さを として,糸を切った直後と, Bを通過するときとの間で, 力学的エネルギー保存の法則を表す式を書け。

高校物理基礎 122について、このような図の問題では、必ず加速度は下向きになるのですか？

だ条件として求めよ。 (広島国際大 改) [知識 →正の向き 122. 連結された物体 図のように、2本の 軽いロープで結ばれている同じ質量mの物 C B aA 知 7/23 体A, B, C は,同じ大きさの加速度で運動 している。 物体 B, C と水平面との間には摩 擦力がはたらき,動摩擦係数を0.35とする。 飛みる 題 127 重力加速度の大きさをgとし,滑車の質量は 無視できるとする。 180 かそく度 必ず (1)物体Bにはたらいている摩擦力の大きさを,m,g を用いて表せ。 木 (2) 物体の加速度の大きさ, およびAとBの間のロープ, BとCの間のロープの張力の 大きさを, それぞれ m, g を用いて表せ。 思考 (拓殖大改)

問6のクの解説について、図7から図8に変わる過程で温度が変わらないなら小ビン内の空気についてボイルの法則が成り立つと書かれているのですが、温度が変わらないというのはどこから判断するのでしょうか。自分が確認した限り問題文に温度については言及されていなかったので、勝手に仮定して... Read More

小瓶に満タンにならないように水を入れ、口を下にしてペットボトル内に入 れると、図7のように, 上面が水面の上に出た状態で, 浮いて静止した。 このとき, ペットボトル上部の空気の圧力を Po. ペットボトル上部の水面を基準にした小 瓶の上面の高さは 小瓶内の水面の深さはであった。 空気 (圧力 Po) 第1回 物 図7の状態からペットボトルを押すと、ペットボトル上部の空気の圧力が上昇 し,小瓶の上面は下降した。 図8のように、小瓶の上面がペットボトル上部の水 面と同じ高さになったときのペットボトル上部の空気の圧力を P... 小瓶の内部 の空気の圧力を P2, 小瓶内の水面の深さを1とする。ただし、図8に記されて いる小瓶内の水面は正確な位置に描かれているとは限らないものとする。 小瓶 (断面積S) I 空気 (圧力P) 水(密度p) 空気 (圧力 P*) 小瓶 (断面積S) 空気 (圧力 P2) 図 7 問5 小瓶内の空気の圧力P, と, 小瓶がペットボトル上部の空気から受ける力 と小瓶内の空気から受ける力の合力の大きさF(浮力の大きさ) を表す式と して正しいものを,それぞれの選択肢のうちから一つずつ選べ。 図8 P1= 10 F= 11 10 の選択肢 ①Po 3 P₁ + pgy₁ 2 Po + pgx ④ Po +pg (æ + y/1) 11の選択肢 ① 0 ③pSyg ②pSg ④pS (x + y) g <<-17-> 1/2 水 (密度p)

（2）で、問題で（a）(b)(c)は等しくなると言っているのですが、等しくならなかったです。 やり方がわからないので、教えてください。

する最高 5-16 地表面から初速v で質量mの小球を鉛直上向きに投げ上げた。 位置エネルギー の基準を地表面とし、 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 小球の到達する最高点の高さんを求めよ。の (2 小球を投げ上げてから最高点に達するまでの間において、 (a) 高さ0のとき (高さ/1/2 のとき はした (火) 高さんのとき 以下の の各々について、 運動エネルギーと重力による位置エネルギーの和を求め、それらが 等しいことを確認せよ。

（2）の問題文の波線を引いた部分は、解答を見る限り写真2枚目の私が書いたところの2／Sと書いてるところだと思うのですが、なぜですか？私は、写真2枚目でsと書いたところがSだと思いました。

演習 3-1 図のように、水平で表面がなめらかな台上に置かれた質量 3mの物体Aと 動滑車 2 を軽い糸で結び、台の端点に固定された滑車1にたるまないようにかける。沸 車と物体Aの間の糸は水平である。 さらに質量2mの物体Bと質量mの物体Cを床 から同じ高さになるように軽い糸で結び滑車2にかける。 滑車 1, 2 の質量は無視でき、なめらかに回転するとして、以下の問いに答えよ。重 力加速度の大きさを とする。 圧力 滑車 1 空 3m 05.01 Reso 滑車 2 B C 2mm 空気抵抗の 度の大きさを 型式は ma=mg-fとなる a-g は小さく m (1) 物体Aを動かないように押さえて、 B, C を静かに放した。 このときのBの加速度 の大きさ、およびAと滑車2を結ぶ糸の張力の大きさを求めよ。 (2) B, Cをもとの位置に戻して静止させたあと、 A, B, C を同時に静かに放した。 (a) 滑車2が落下する加速度の大きさをα 滑車2に対してBが落下する相対加速 度の大きさをβ、BとCを結ぶ糸の張力の大きさをSとして、A,B,Cの運動方 程式を (b) α,B,Sをmg で表せ。