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Physics Senior High

問109のコンデンサーの問題です。 S1を端子2に切り替えたときC1の電圧が2/3Cのままである理由を教えてください。

109 ・回路とつなぎかえ> 電気量保存の法則と、電位差の関係式を用いる。 (イ)S, を端子2に入れる C2の電圧はEと等しい 「極板の間隔を2倍」 電気容量は倍 Aのほうへ電荷をもどそうとするが、 ダイオードに止められる ア) 回路は実質的に右図の実線部分となり, C1 と C2 は直列である。 C と C2 の電圧をそれぞれ V1, V2 とすると AB間の電圧について Vi+V2=E 電気量について Q=CV=2CV2 上記2式より V₁=E 別解 初期電荷が0だからCとC2の電圧の比は電気容量の逆数の比になる。 C+2CE=2/3E C の電圧 V は Vi=C+2C 2C (イ) S端子2に入れると, C2の極板間の電圧はEになるから,AB間の電位 差は Vi+E= 5 =1/32E+E=1E (ウ)BよりAのほうが電位が高いからDには順方向に電流が流れ,Dの電圧が 0になるまで電荷が移動する。 S2 を閉じた後の各コンデンサーの電位差を図のように V1, V2, Vと すると V1 + V2=V/3 ※A← ...... ① また、各コンデンサーに蓄えられている電気量はそれぞれ Q=CV1 Q2=2CV2 Q3 = 2CV3 点A側の電荷の保存より +Q+Q=+/CE+0 ゆえに Vi+2Vs = 212/2E 点P側の電荷の保存より -Q+Q2=1/3CE+2CE ゆえに Vi+2V2=1/32E -E q=Q₁==ce, 2 V-22-1/21. v= Q = 5 E₁ -3 ③ 5 ①, ②, ③ 式より V1, V2 を消去して V3 を求めると Vs= よって, 求める Q3 は 12 Q3=C₁V₁=2C ×52E=CE 12 別解 S2 を閉じた後の図で,点A, Pの電位をx, y と仮定する。点P側の 極板の電荷の保存より Cx(y-x)+2C×(y-0)=-12/3CE+2CE 点A側の極板の電荷の保存より C×(x-y)+2C×(x-0)=+/3/3CE+0 -E, =1/72E.y=1/2E -E 上記2式より x= 5 よって,C の電気量 Q, はQ=2C×(x-1)=2C×(1/E-0)=1/CE (エ) 極板の間隔を広げると電気容量が小さくなる※B。 「Q=CV」より,Q3が 一定ならば,C3 が小さくなると V3 は増加することとなる。 電荷はダイオードDを逆方向に流れることができないから, C3 の電荷が(ウ) のまま保たれる。 V1 Cx=2C×12=cQ==.22CE 2 11 2 _1.Q2 5 1 = U = 1 x V² - 1 · 2 0 - 1 0 ( 2 ) ² - 1 IC (CE) - CE = -CE2 25 144 2 2C 2 2C V20 E S1 |C1 P• ・C C 2 2C A A C₁ C₂ C1 B V3 C 2C より V1+V2=V3 S2 を閉じる前 A V₁ ※ A Vi+ V2=V V3 = V HE 2C B +2/3CE CE C3 P +2CE C21 2C-2CE B S2 を閉じた後 Ax 0 電位差 0 2C S₂ 文 C31 2C0 電位差 0 2C 気容量がいずれもC〔F〕のコンデンサー C1, C2, 抵抗値 108. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように、電圧 Vo [V], 2V 〔V〕 の電池 E1, E2, 電 [R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて,C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。また, 電池の内部抵抗は無 1+ 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 Vo (V) E2 2V (V) (1) S, を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E」 がした仕事を求めよ。 (2) 次に, S, を開きS2を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また, この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, Si を開き S2を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4) この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を 求めよ。 S ◆BC=es より電気容 量は極板間隔dに反比例する。 S₁ 180 114 コンデンサー 89 B R R [Ω] C₁ C [F] 109. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 A S2 C2 C [F] tr 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれC, 2Cの平行平板コンデンサー, C3 は極板間隔を変えることが できる平行平板の空気コンデンサーで,あらかじめ電気容量 が2Cになるように極板間隔を調節してある。Eは起電力E の電池, S, S2はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, C1, C2, C3 の電荷は0で, S1, S2 は開かれている。Dは順方 向のみに電流を通し, そのときの抵抗値を0とする。 まず, S1 を端子1に入れて C1, C2 を充電した。このとき、 C の極板間の電圧はアである。 次に, S1 を端子2に入れて, 十分時間が経 S を開いた。このとき, AB間の電位差はイになっている。この状態で、 と C3 にはウの電気量が蓄えられる。 次に, S2 を閉じたまま, Cg の極板 に広げた。 この操作の後, Ca における極板間の電圧 V, 蓄えられている電気 の電気容量 Cx と,極板を広げるのに必要とした仕事Uを, C, Eなどを用い れを区別してエに示せ。 S₁ E 12 =C2 B 110. 〈4枚の導体板によるコンデンサー回路) 次のア~スソーチの中に入れるべき数や式を求めよ。 る文章を解答群から選べ。 ただし,数式はC, V, dのうち必要なも

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Mathematics Senior High

どうやってb=-2aのグラフがb=a^3-2aのグラフに接しているとわかるんですか?

例題225 3本の接線が引けるための条件(2) 本 点P(α, b) から曲線 y=x-2x に異なる3本の接線が引けるとき,点 ARSEBORGS P(a,b) の存在範囲を図示せよ. |解答 y=x-2x より, y'=3x2-2 したがって, 曲線上の点 (t, ピー2t) における接線の方程 式は, U 考え方 曲線上の点(t, ピー2t) における接線の方程式に (a,b) を代入した3次方程式が,異 なる3つの実数解をもつための条件をa, bに関する不等式で表す。 d y-(t³-2t)=(3t²-2)(x-t) つまり, y=(3t2-2)x-2t3 この直線が点(a,b) を通るので, b=(3t²-2)a-2t3 より 2t3-3at2+2a+b=0 ..... ① t の方程式 ①が異なる3つの実数解をもつような (a,b) の条件を求める. f(t)=2t-3at2+2a+b とおくと, at 14 f'(t)=6t2-6at=6t(t-a) f' (t)=0 とすると, t=0, a したがって, ① が異なる3つの実数解をもつのは, y=f(t) のグラフが t軸と異なる3点で交わるときより, a≠0 かつf(0)・f(a)<0 SAMLE f(0)・f(a)=(2a+b)(-ω°+2a+b)<0より, [2a+b>0 1-a³+2a+b<0 [b>-2a つまり, よって、求める領域は, 右の図の斜線部分で,境 界線は含まない . ANDA HA いよい b<a³-2a または {20+2a+b>0 または どうやって このグライカツ [b<-2a でるのか. b>a³-2a -√√2 ba b=a³-2al が接する 2 どうやっ れからの 502 a **** b=-2a 13 a>0のとき f(0)>0 AV. a 0 ! f(a)<0 a<0 のとき f(a)>0 A xC x f(0)<0 f(a) f(0) が異符 号 a=0のとき, f(0) f(a) ={f(0)}^≧0 より α = 0 は f(0) f(a)<0に含ま れている. 原点で接する. A co O≤6 解答

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Chemistry Senior High

問2において、赤の下線部を読んでもなぜ丸4番がダメなのか分からないので教えて下さい!

152. 海水に含まれるイオン 06分) C1=35.5, 気体定数R=8.3×10 Pa・L/(mol・K) 次の文章を読み、 下の問い (問1~3)に答えよ。 Na=23, Re 39,126.127 高潮や津波は農地に甚大な被害をもたらす。それは、大量の海水が流入することで土壌塩分が増加す ることによるものである。一般に,海水に含まれる塩類の濃度は場所や深さなどにより変化するが,あ る資料によると, 海水の主要成分(イオン) の含有量は次のようになる。 Naeb & Fr (エ) : 380mg/L 10556mg/L 18980 mg/L 海水の主要イオン含有量 (イ): 1272mg/L2+ (カ): 2649mg/L (ウ): 400mg/L (キ) : 140mg/L → 加熱 Baby えん ここで, (ア)~(エ)は陽イオン, (オ)~(キ)は陰イオンである。 表の数値が示す通り (ア)と(オ)からなる塩は海 水の水以外の最も主要な成分である。 (イ)は2価の陽イオンであり、水酸化物イオンとの化合物はほとん ど水に溶けない。(ウ)と(キ)のみ含まれた水溶液は当初沈殿物を生じていないが,これを加熱すると石灰岩 や大理石の主成分が生じる。 (エ)はアルカリ金属の単原子イオンであり、赤紫色の炎色反応を示す。 (ア)と (キ)からなる塩の水溶液は弱い塩基性を示すが,これに塩酸を加えると二酸化炭素を発生し, 反応後の水 溶液には(ア)と(オ)が含まれる。 (カ) を含む水溶液にバリウムイオンを加えると, 水にも酸にも反応しない, X線をさえぎる白色沈殿が生成する。 対して, 河川水に溶存している最大濃度の陽イオンは (ウ)であり、海水が農地に流入する際の問題点と は、過度に溶存した(ア)が農作物の生育に害を与えることである。 (4) CO3²- 2- Cacoz 問1 (イ)とエ)に当てはまる陽イオンはそれぞれ何か。 最も適当なものを、次の①~⑤のうちから一つ ずつ選べ。 ① Li+ ②Na + ③K+ ④ Ca²+ ⑤ Mg2+ 88 問2 (カ)と(ギ)に当てはまる陰イオンはそれぞれ何か。 最も適当なものを次の①~ ⑤ のうちから一つ ずつ選べ。 ①CI ②I ③ HCO 3 - 2- SO4²- 第3編 無機物質

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