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Physics Senior High

重要問題集 物理 71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... Read More

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

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(3)が解説を見ても分からないので解き方を詳しく教えて頂きたいです。

(岩手 圧力について調べるため,次のような実験を行った。 これについて、あとの問いに答えなさい 実験 ① 図1のように、いずれも質量 3kgの直方体Pと直方体Q,底面積が大きい直方体の ンジを用意した。 7は な 図1 10cm 10cm 15cm 12cm A E B 5cm F 4cm C 直方体P 直方体Q スポンジ 実験 ③ 図3のように、スポンジに直方体Pをのせ、面A,面B, 面Cをそれぞれ下にしたときに ②図2のように、スポンジに直方体Pをのせ、台ばかりで重さをはかった。 しず スポンジが沈んだ深さを測定した。 ③直方体Pと同様に、直方体Qについても,D,E,Fをそれぞれ下にしたときに、 ポンジが沈んだ深さを測定した。 結果 ⑤ ③④の結果を表にまとめた。 PA 図2 図3 ものさし 直方体 スポンジ -沈んだ 台ばかり 150 60 40 深さ 120 底面 面A 面B 面C 面D 面E 面F 沈んだ深さ [cm] 0.8 2.0 3.0 1.0 2.0 2.4 (1) (2) (3 (1)②で、直方体Pの面 A, B, Cを下にしたときに台ばかりが指す、 それぞれの目盛りの値 PA PB, Pc の大小関係はどうなるか。 次のア~エから選べ。 アP>PB>Pc イPA<PB<Pc ウ PB>PA>Pc I PA = PB = Pc [ ] (2)①⑤で,直方体の底面の面積と,スポンジが沈んだ深さの関係をグラフに表すとどのように なるか。 次のア~エから選べ。 ア ウ 深さ イ 深さ エ 0 面積 0 面積 0 面積 0 面積 くつ (3) ゆきこさんがスキー板をはいて片方の足で雪の上に立つと, 5.0cm 雪に沈んだ。 ゆきこさん か。 実験結果をもとに計算しなさい。 ただし, スキー板の底面積は1470cm²靴の底面積は がスキー板をぬぎ, 靴のまま片方の足で雪の上に立つと,どれくらい雪に沈むと考えられる 350cm²であり,スキー板の質量は考えないものとする。

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中学2年生の圧力の問題です。 (5)がわかりません。答えと解説も写真に載せてるのですが、解説を見ても理解ができません。解説の解説がほしいです;;

2 図1のように、長さ12cm のばねを使って、おもり の質量とばねののびとの関係を調べグラフにしたとこ ろ、図2のようになった。 このばねを使って次の実験 を行った。あとの問いに答えなさい。ただし,100g の物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、糸の質量 や体積は無視できるものとする。 ( '17 富山県) 図1 図2 2 16 長 さね おもり 14 ば12 ね10 の 8 6 (cm) 4 2 〔実験〕 50 100 150 200 おもりの質量(g) 水を含めて質量の合計が600g のビーカーを水平な台の上に置き、図3のように,質量が 150gのおもりを糸でばねにつるして水にしずめたところ, ばねの長さは20cmとなった。 次に図3の状態から, 図4のように, ばねの長さ 18cmとなるようにおもりをビーカーの底にしず め、水平な台とビーカーの間にはたらく力について 下調べた。 とめた。 図3 (1) 図1において,ばねに質量 150gのおもりをつる糸 大図 20cm 18cm 書 すとばねののびは何cmになるか、求めなさい。 (10点)〔 (1) Xにはたらく重力の大きさは何 (2) 図3のおもりにはたらく水圧の向きと大きさを示す模式図として,最も適切なものはど れか。次のア~エから1つ選び、記号で答えなさい。ただし、矢印の向きは水圧のはたら く向きを矢印の長さは水圧の大きさを表している。 イエ (10点)〔 〕 (10点) Pal ア I 水面 水面 水面 cm したとき れらはどのよう になるか、 適切なものを次のア (3)図3において、おもりにはたらく浮力の大きさは何N か,求めなさい。 L (10点)[ N] All (4) 図4において,ビーカーの底がおもりを上向きにおす力は何N か、 求めなさい。 (10)〔 N〕 (5)図4において、水を入れたビーカーの底面積は0.005m² である。 水平な台が水の入った ビーカーの底面から受ける圧力の大きさは何Paか, 求めなさい。 142 (1点 Pa]

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