熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

>>1 圧縮 比例 1 V グラフ ら、熱 出題パターン 38 定モル比熱と定圧モル比熱 「ピストンつきの容器内に, n モルの理想気体が, 体積V1, 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱を Cvとする。 「ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度をT2にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout. 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から,気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱 C, の間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても4U = Con⊿T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 AJR STEP1 変化の前後でのか,Vn,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので, ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて,いつもpとなる。 このように、大気圧、 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 4 大気圧 nTi ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また、後の圧力 体積を V2 (未知数) とおくと, DV2 n T2 大気 1圧 図 11-4 前 (3 p Nout 前:pV=nRT ... 1 負 後:pV2=nRT ... ② -Wout E縮 STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout V₁ V2 体積V 1). になる。 図 11-5 いる にあ STEP3 熱力学第1法則を表 (表中雪)にまとめると, Qin n(Cy+R) (T2-T, + 4U Wout Cyn (T-T) |p (V2-V)=nR(T2-T) (1②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmでn=1 [mol], T2-T=1 [K] としたものに等しく. C=1x (Cy+R)×1=Cv+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

出題パターン 38 定積モル比熱と定圧モル比熱 ピストンつきの容器内に、 モルの理想気体が, 体積 V1. 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱をCとする ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度を T2 にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から, 気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱Cの間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても 4UCn4T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 STEP1 変化の前後でのか,V,n,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので、 ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて、いつもp となる。 このように、大気圧, 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 大気圧 nTi D V2 大気 nT2 図 11-4 ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また後の圧力は最 体積を V2 (未知数) とおくと, 前:pV=RT ... ① 前 圧 Wout 後:pV2=nRT2 ... ② STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout になる。 0 V₁ V2 体積V 図11-5 STEP3 熱力学第1法則を表 (表中) にまとめると, Qin 4U + Wout n(Cy+R) (T2-T) Crn (T2-T)p (V2-V)=nR(T2-T) (1 ②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmmでn=1 [mol], T2-T, = 1 [K] としたものに等しく =1x (C+R)×1= [Cy+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、 この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

（1）の答えが1.96×10^2N/mになる意味がわかりません。有効数字が2.00kgや10.0cmは三桁なので196N/mではだめなんでしょうか？

(7.0×102) xx-5.0×9.8=0 x=49÷700=0.070m より 7.0cm 質量 2.00kgのおもりをつるすと, 10.0cm 伸びるつる巻きばねがある。 重力加 29. 弾性力 知 速度の大きさを 9.80m/s2 とする。 (1) このばねのばね定数んは何N/m か (2) このばねを15.0cm 伸ばすときの力の大きさは何Nか。 F =PN=0.1m=19.6 W l l l l l l l l l

(3)を教えてください。

1KW 201. ケプラーの法則と万有引力の法則 月は地球を中心とする半径rの円軌道を描くとして、 月の公転周期との関係を求めてみ る。 月が円軌道を描くための向心力は,地球と月との間の万有引力である。 地球と月の質量 をそれぞれ M,m, 月が地球を回る角速度を ω 万有引力定数を G とする。 (1)月が等速円運動するのに必要な向心力の大きさ F1 を求めよ。 \myw² (2)月にはたらく万有引力の大きさ F2を求めよ。 72 (3)周期Tと半径rとの関係として,をG,Mで表せ。 G4-2 2 2π T'= (2) 2=4213 2 mrm² GM 42 r3 GM mrw² m A M Mm G

1番のAでs−wを利用するのになぜSの符号がマイナスになっているのですか？42ー2✖️9.8➕Ｓじゃないんですか？よろしくお願いします🙇

これを②式に代入し 教 50 糸でつながれた2物体の運動 p.61 質量がそれぞれ 2.0kg, 1.5kg の物体A, B を図のよう につるす。Aをつるしている糸を 42.0Nの力で鉛直上 向きに引き上げたところ,A,Bは等加速度で上昇した。 生じた加速度の大きさを a[m/s'], AB 間の糸が物体を 引く力の大きさを S[N] とし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。糸の質量は無視できるとする。 (1) A, B それぞれについて運動方程式を書け。 (2) 生じた加速度の大きさ a [m/s2] を求めよ。 (3) AB間の糸が物体を引く力の大きさ S[N] を求めよ。 42.0 N A 2.0 kg OB 1.5kg

7、8、9の解き方を教えてください🙇‍♀️

10 ★ 基本 7 自由落下と鉛直投げ上げある高さから小球Aを自由落下させると同時に,その真 下の地面から,小球Bを速さ9.8m/sで鉛直に投げ上げると, 高さ 4.9m の位置で 両者が衝突した。鉛直上向きを正とし,重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1)A,Bが衝突するのは,Bを投げてから何秒後か。/秒後 (2)衝突直前のA,Bのそれぞれの速度は何 m/s か。 【3) Aを落下させ始めた点の高さは何m か。 A-9.8 B A 衝突 B 9.8m/s ★★ 標準 8 気球からの投射 気球が,地上から初速度0で鉛直上向きに一定の加速度で 上昇し, 40 秒後に高さ98mに達した。 このとき,気球から小球を静かには なした。重力加速度の大きさを9.8m/s2 として,次の各問に答えよ。 0.12m/52 気球の加速度の大きさは何m/s2 か。 (2)地上から見て, 小球をはなしたときの小球の速度を求めよ。 (3)地上から見て,小球が最高点に達するのは,小球をはなしてから何秒後か。 (4)小球が地面に達するのは,小球をはなしてから何秒後か。 高さ 98m 気球 ucto 小球を 落下 ヒント (2) 地上から見ると, 小球は,そのときの気球と同じ速さで,鉛直上向きに投げ上げられた運動に見える。 ★★ 標準 思考 ⑨9 鉛直投げ上げ時刻 t=0のときに,地面から小球をある速さで鉛直上向きに投げ上げた。 小球は, 時刻 t で最高点に達した後, 時刻 t で地面に落下した。 (1)小球の地面からの高さ」と時刻tとの関係を表すグラフとして最も適当なものを1つ選べ。ま た,その理由も答えよ。 ① YA A A A A t t₁ t2 t₁ t2 2 t2 (2)地面から最高点までの高さはん 〔m]であった。月面上でこの小球を同じ速さで投げ上げた場合, 最高点の高さは何m か。ただし,月面上における重力加速度の大きさは地上の1とする。 (2) 初速と地上の重力加速度の大きさをそれぞれ記号で表し, 小球が達する最高点の高さを求める。 第1節 物体の運動 49

（2）の解き方を教えてほしいです。

1 F=弾性力の大きさ、k=ばね定数、x=ばねの伸び縮み (1) 98Nの力を加えたとき, 0.14m 伸びるばねがある。 このばねのばね定数k [N/m〕 を求めよ。 (2)このばねを6.0cm 伸ばすには,何Nの力を加えなければならないか。 (3) このばねの一端を天井に固定し、下端に重さ35Nのおもりをつるして静止させる。 ばねの伸びは何cmか。 (2)F=700×0.06 (3)35=700x 98 (198=kx0.14 0.14k=98 ・14k=9800 k=700 F=42N4 700x=35 x= x=0 5.0 700=7.0×102N/m サ ばね定数が50N/m のつる巻きばねの一端に重さ5.0N のおもりをつけ、 おもりを水平な台上にのせ、 ばねの他端を静かに引き上げる。 (1) ばねの伸びが7.0cm のとき, 台がおもりを支えている力の大きさN(N) を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx[m] を求めよ。 (DF=50×0.07 F=3.5 35は台が押している力。 5.0-3.5=15N (8) 3 次の静止した物体が受ける力を, 大きさを考慮して図示し、問いに答えよ。 物体A, B を糸でつるす。 糸 1,2がAに及ぼす力の大きさは それぞれ18N, 6Nであった。'A の重さ W[N] を求めよ。

合成抵抗で、直列では画像のように電圧の式で統一して抵抗を求めているのに対して、並列で電流の式で統一して抵抗を求めるのはなぜですか？

直列合成抵抗 図3で 「たて」 につながった 抵抗RとR2を1つの抵抗R 直 と同等とみなす。 このとき大切 イプがあるよ。 そ たん なのは、端子の対応関係だ。 左 側の図のA、B点は右側の図のA, B点に対応する。 対応 RI いま,AからBへ流れる電流 を共通にIとして,各抵抗の オームの法則 V=R×I を書く。 ここで,AB間の全電圧を比 べて, 合成 R RI R2 RI 対応 図3の左側の 図3の右側の 図のAB間の全電圧 図のAB間の電圧 wo B B R₁I + R₂I = RTI 図3 直列合成抵抗 ::: (和) R=R1+R2 となる。この式はどんなイメージかな? 直列につながると、 全体として抵抗が長くなって通りにく くなる。 つまり、 抵抗は大きくなるから「和」 をとるイメー ジです。 オッケー! しっかりとイメージできると頭に入りやすいからね。 25

半導体についてです。qEの力は電子の移動方向と同じ負の向きに働くと思っていたのですが解説では正の向きとなっていました。なぜそうなるのか考え方を教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【2】 半導体内の電流の にない手であるキャ リアは負電荷の電子, または正電荷の正孔 である。 キャリアが 電子のものは n型半 導体、正孔のものは p型半導体と呼ばれ B L 図1 2 D A BUB) 図2 B I る。半導体の基本特性は,キャリアの種類とキャリア密度を知ることによって調べ られるが,これらはホール効果を用いて知ることができる。 半導体内のキャリアの電 荷を [C], 半導体内のキャリア密度をN(1m²)として以下の問いに答えよ。 (1) 次の文章の空欄 ②に当てはまる数式を入れよ。 ホール効果とは,図1のような長さL(m), 断面積S〔m2]の直方体の半導体の+x 方向に電流I[A] を流し,方向に一様な磁束密度B [Wb/m2)の磁場を加えると,y 方向にd[m]へだてた半導体の側面間にも電圧 V [V] が発生する現象のことである (Vb をホール電圧と呼ぶ)。 半導体内のキャリアは,方向の電場Ex(V/m)によるカ と、原子やイオンと衝突することによって生じる抵抗力とがつりあうため、平均速

ローレンツ力の分野です。（3）の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。