物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h

字が汚くて申し訳ないです。 (シャーペンの所は模範解答) Sについてですが、②を変形させたものでも正解になりますか？

6 図のように、水平に等加速度直線運動をする電車の中で, 天井から質量 m[kg]のおもりをつるした軽いひもが鉛直に 対して傾いて静止していた。 このとき, ひもがおもりを引 く力の大きさ S [N], および, 地上から見た電車の加速度の 大きさ a [m/s2] をそれぞれ求めよ。重力加速度の大きさを g [m/s2] とする。 鉛直 水千 つり合い・・・ SuJQ=mg-① S= mg coso ②に代入 ma=ssino-② mg ma=uoso sino a=gtano ma scoso mg 加速度 の向き ssino

この問題のイはなぜ⊿yに1／2がついているのですか？等加速度運動の式だとついていないのが正解のように思えます

次の文章を読んで, れの解答欄に記入せよ。 なお, に適した式を問1、問2では,指示に従って解答を で与えられたものと同じ式を表す。た はすでに だし,以下では,弦が受ける重力は無視できるものとする。 必要であれば、以下の関係式を使 ってもよい。 01 のとき sin0≒0≒ tan 0 7 x 関数y=sin(ax+b) の傾きは xの関数 y=cos (ax+b) の傾きは =-asin(ax+b)(a,b: 定数) Ay Ax sin(a+β)+sin(a-β)=2sinacos β, sin (a+β)-sin(α-β)=2cos a sin β T (1) 図1のように,一定の大きさTの力で水平に張られた線密度(単位長さ当たりの質量)p の十分に長い弦を伝わる横波について考える。 図2のように, 微小時間 At の間に,波が 水平方向に微小な長さ x だけ進むとき, 弦を伝わる波の速さvv=ア と表される。 この間に、波の右端付近では, 長さ x の部分(以下ではこの部分をXとする) が波の進行 とともにわずかに持ち上げられる (変位する)。 微小時間 At の間, X は張力のみを受けて, 運動するとみなせる。 X の鉛直方向の運動を初速度 0, 加速度の大きさαの等加速度運動と 近似すると,Xの重心の変位の大きさ 1/24y , Ata のみを用いて, 1/1/24y=イ]と 表される。さらに, 長さ x の部分 X が受ける力の鉛直成分は,張力 T の鉛直成分 Tyの みであるから,運動方程式より,aは,p, Ax および T, を用いてa=ウと表される。 加えて,弦が水平となす角度が十分小さいとき, Ty=x Ayr と書くことができるので,”は To のみを使ってv= エ と表すことができる。 of T Ay Ax V Ty =acos(ax+b)(a,b: 定数) 図1 4x 4y T T

0.29ｇ減少するのにそのうち6×10-3ｇしかα粒子が出ない計算になっているのですが、残りのｇは何に変わってしまうのですか？

Cu 者 進入 の する 検 ここがポイント 342 α 崩壊では He の原子核 (a 粒子) を放出する。 崩壊によってポロニウム原子核の数は減少し,残っ 「」に従う。ポロニウムが1個崩壊するたびにœ粒子を1個放出 た原子核の数は崩壊の式「N No (1) ² するので,放出したæ粒子の数は崩壊したポロニウムの数と等しい。原子核の質量は近似的に質量数 に比例する。 崩壊の式の の値が整数ではないときは,両辺の対数をとるとよい。 T 解答 (1)α 崩壊は,原子核が He 原子核を放出するので, 原子番号Zは2,質 量数Aは -4 だけ変化する。 よって 質量数 A=210-4=206 原子番号 Z=84-282" (2) 崩壊の式「N=(1/2) 17」において、原子核の数は質量に比例する。 初めの質量 Mo (= 1.0g), t日後の質量を M〔g〕 とすると 6=(1/2) ² = M₁ ( 12 ) + ² N M No Mo ① t = 69 日 のとき M = 1.0× M=Mol 69 138 1x (12/1)-(2/2) - // 4 m 210 0.29 276 138 √2 2 2 t=276日のとき M = 1.0× 0x (-1/2) =(1/2)=14=0.25g .≒ 0.71g 69日間に崩壊した 288Po 原子核の質量は 1.0-0.71=0.29g 28 Po 原子核と α 粒子 (He 原子核) の質量比は原子核の質量数の比 210:4としてよく崩壊した 288Po 原子核数は放出したα粒子数と等 しいので, 求める質量をm〔g〕 とすると よってm=0.29× -≒6×10-3g 4 210 原子番号 82は鉛Pbなの で,このα崩壊は 2PO206Pb+¹He という反応式で表される。 2 厳密には陽子と中性子の 質量に微妙な差があるが, 本 問ではこの差を無視している ので,質量比=核子数の比= 質量数の比としてよい｡

物理の問題です。問4と問6の求め方が分かりません

11 の解答群 ① 0.40 ⑥ 2.8 (5) ア. 図の状態で, P と Qは静止していた。 √3 9 13 2 第5問 図のように 質量3mの物体P と質量mのおもり Q が軽い定滑車を 通した糸で結ばれている。 Pは, 水平 方向に対して角30° をなす斜面上に置 かれており, Q は定滑車から鉛直方 向につり下げられている。 斜面はあら √3 9 く, Pと斜面との間の動摩擦係数は である。PとQを結ぶ糸は軽く、つねに 張っているものとする。 重力加速度の大きさをgとし, 空気抵抗は無視する。次 の問いの答えとして正しい式または正しい向きをそれぞれの解答群の中から1つず つ選べ。 ② 1.2 73.2 9 2mg mg 問1Pが斜面から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。 解答群 mg ② 1 6 mg 10 ③ 1.6 (8) 3.6 mg 3√3 2 mg (3) 7 物体P 4 2.0 ⑨ 5.0 30° N/w 3 2 ・水平方向 mg mg 問2Pが斜面から受ける静止摩擦力の向きはどちら向きか。 解答群 ①Pが受ける重力と同じ向き (3 Pが受ける抗力と同じ向き Pが受ける垂直抗力と同じ向き (5) 2.4 10 6.0 12 AN 4 3 13 3 mg √3mg Q Pが受ける重力と逆向き (4) Pが受ける抗力と逆向き (6) Pが受ける垂直抗力と逆向き 神奈川工科大 〈一般A1/30) ⑦Pが受ける糸の張力と同じ向き Pが斜面から受ける静止摩擦力の大きさはいくらか。 解答群 問3 ⑤ √3 9 3 2 9 √7 mg 問 4 mg (6) mg 5 1633 9 9 √√3 9 (5 Pが動き始めた後のPの加速度の大きさはいくらか。 解答群 3 2 イQに質量 2m のおもりを追加し、糸につり下げられたおもりの全質量を3m とした。おもりを静かに放したところ､Pは斜面上をすべり出した。 mg mg ⑨7, mg 5 ⑥2mg ⑩0 2√3mg 問5 糸の張力の大きさはいくらか。 解答群 1 2 mg (2) 3 7 mmgh 2 6 mgh 3 g (2) 9 2 (10 ⑧Pが受ける糸の張力と逆向き ⑧8⑧ 6 2mg mg (6) mg 2√3 mg 3973 5 2 mg mgh 9 16 2023年度 物理 27 9 (9) (3) ・mgh 4 7 14 mg 9 √√3 4 mg 9 √7 2 3/3 7 mgh mg 15 3 mgh 2 mg 2 (5) 問 6 P が動き始めてから斜面の上を距離んすべる間に､ Pの運動エネルギーは いくら増加するか。 17 解答群 ① 00 4 √7 4 72 g 9 mg 3√3 2 ① mg 3. 8 √2 mgh mmgh

お願いします！

問3 容積可変の容器に黒鉛の小片と1.00 × 10 Pa, 27℃の酸素 10.0Lを封入し. 黒鉛を完全に燃焼させた。 反応後, 容器内を1.00 x 10 Pa. 127℃に調節した とき, 容器内の気体の体積は何Lか。 最も適当な数値を次の①~⑤のうち から一つ選べ。 ただし、黒鉛の体積は無視でき、容器内に封入した酸素は黒鉛 の完全燃焼に十分な量であったものとする。 3 L ① 13.3 ② 16.2 ③ 22.4 ④ 32.4 ⑤ 47.0

熱力学の問題です 解説お願い致します

(B) 図2のように, 断熱材でできた円筒容器を鉛直に設置し, その内部で鉛直方向 になめらかに移動できる断面積Sのピストンを入れる。 ピストンの下の空間 (空間A)には単原子分子理想気体Aが密封されており, ピストンの上の空間 (空間B) には単原子分子理想気体Bが密封されている。 空間Aと空間Bの高さ の合計は2Lである。 空間B内の気体分子数は空間A内の気体分子数の2倍とす る。 ピストンは気体の出入りを許さないが, 熱の出入りは自由にできる。 はじめ, ピストンは底面から高さ 13 Lの位置で静止していた。このときの気体Bの圧力 をPとし,この静止した状態を状態 I とする。 状態 Ⅰ から空間A内の気体Aを ゆっくりとヒーターで加熱したところ, ピストンは徐々に上昇し, しばらくして 加熱を止めたところ, ピストンが底面からある高さで静止した。 この状態を状態 ⅡI とする。 状態ⅡIの気体Bの圧力は2P。 である。 ピストン, 容器, ヒーターの熱 容量およびピストン, ヒーターの体積は無視できる。 重力加速度の大きさはと する。 空間B 空間 A 理想気体B 理想気体A 図2 ピストン (二) ピストンの質量を S, Pog を用いて表せ。 (ホ) 状態 Ⅰ から状態ⅡIまでにヒーターが気体Aに加えた熱量を S, Po,Lを用い て表せ。

(2)の答えがイ、(3)の答えがエになるのですが、何故でしょうか？

図1 ーナ・ 験管B- に 液体 った。 沸とう石 の塩化コバルト ~よく振った。 試験管 C 燃えない は, ない)。 さくな の状態変 はまるも ぞれ書き (各1点) 2点) 温度計 枝つきフラスコ 立ち の つ書きなさい｡ (各1点) 5. 手指の消毒に用いる消毒用アルコールは、エタノール が主成分である。 消毒用アルコール420gにふくまれる エタノールの質量パーセント濃度が80%のとき, この消 毒用アルコールにふくまれるエタノールの質量は何gか、 求めなさい。 (3点) 光と音 420x 100 次の1,2の問いに答えなさい。 336 1. かれんさんは, ジュースを入れたコップの中のスト ローが曲がって見えることに気づいた。 このことに疑問 をもったかれんさんは, 光の性質を調べるために,次の 実験を行った。 (1)~(3) の問いに答えなさい。 (各2点) 〔実験1] ① 水平な台の上に, 図1のように, 光源装置と半円 形ガラスを置いた。 光源装置の光を半円形ガラスに 向けて入射させたところ, 半円形ガラスの中を進む 光の道すじが観察できた。 ただし, 図1は実験のよ うすを真上から見たものである。 ② 水平な台の上に,図2のように、半円形ガラスに 接するように鉛筆を立てて置き、矢印の向きか ら鉛筆を観察した。 図1 光の 道すじ ―光源装置 ア 半円形 ガラス 半円形 ガラス 鉛筆 観察する向き (1) 〔実験1] の①で, 光が折れ曲がる現象を何というか, その名称を書きなさい。 (2) 〔実験〕の②で,観察した鉛筆はどのように見えた と考えられるか,次のア~エから一つ選び, その記号 を書きなさい。 イ 図2 半円形ガラス 〔実験2] 図3のように, 光源装置と鏡A, 鏡B を (3) コップの中のストローが曲がって見えることと同じ 原理によるものはどれか,次のア~エから一つ選び、 その記号を書きなさい。 置き, 真上から見たとこ ろ、光源装置の光が鏡に 鉛筆 I ア. 夜, 明るい部屋の中から窓ガラスを見ると, 部屋 の中がうつって見える。 イ. 水中から、 ななめ上の方向の水面を見ると, 水中 のものが水面にうつって見える。 ウ. カーブミラーを見ると, 広い範囲が見える。 エ. 虫めがねを物体に近づけて見ると, 物体が拡大さ れて見える｡ 2. 光が鏡にあたって進むようすを調べるために, 次の実 "験を行った。 (1), (2) の問いに答えなさい。 (各3点) 3 図 光源装置 光の (2) 〔実験2]の光源装置のかわり に図4の時計を使って, 鏡にう つる像について調べ 図4 た。 図5のように時 計を置き, 時計の文 字盤を鏡に向けた。 図5の矢印 の向 きから観察したと き, 正面と左右に時計の像がう つって見えた。 正面に見える時言 ア~エから一つ選び, その記号を ア イ ウ 5 火山と地震 | 次の2の問いに答えなさい。 1. 表1は,過去に発生した 地震A~Eのマグニチュー ドと、 それぞれの地震につ いて山梨県のある地点Xで 観測した震度をまとめたも のである。 (1), (2) の問いに 答えなさい。 (1) 地点Xで最も大きい揺 れを観測した地震はどれ か, 表1のA~E から一 選び, その記号を書きなさ (2) 地震Bと地震Dは,どちら 度の地震であった。 この2 ドは等しいが,地点Xの震 由を簡潔に書きなさい。 た 速さは一定であるものとする 2. よく出る 表2は, 日本の ついて, 地点a〜d それぞれに 初期微動が始まった時刻およ まとめたものである。 (1)~( だし、初期微動を伝える波, それぞれ一定であるものとす 表2 地点 a b C d 震源からの 距離 36km 48km 84km 144km (1) 次の 初期 文章である。 きなさい。 また, さい｡ 始ま 6時5 6時 6時 6時 」は、初期 ① [ 3 初期微動を伝える 伝える波を ② とん

答えがウなんですが、何故ですか？

・せで なる る代 。 え な 実験③の結果 実験④の結果 実験⑤の結果 よく燃える 赤色になる 白くにごる 燃えるが, すぐ消える 赤色になる 白くにごる 1.次の は、エタノールを加熱したときの状態変 化について述べた文章である。 ②~ⓒに当てはまるも のをア~ウから一つずつ選び、その記号をそれぞれ書き 点 なさい｡ エタノールが液体から気体になると,体積は, @ア、大きくなるイ.小さくなるウ.変わらない] 粒子の大きさは ⑥ [ア.大きくなる イ. 小さくな る.変わらない)。また、粒子の数は, 〔ア.増 えるイ減る.変わらない]。 2. よく出る 〔実験〕 の②で, 下線部の操作を行う理由を, 簡潔に書きなさい。 (2点) 3.〔実験〕 の③で, 集めた液体中のエタノールが燃焼した。 このように物質が化学変化しているものを、次のア~エ から一つ選び, その記号を書きなさい。 (2点) ア. 氷がとけて水になる。 イ. 水に食塩を入れるととける。 ウ. うすい塩酸に亜鉛を入れるととける。

（ロ）の答えがMga=3/2×2RΔTよりΔT=Mga/3R となっていたのですが2RΔTの2はどうしてつくのでしょうか？ 下半分の気体から見た式なのでn=1ではないのでしょうか？ 受験直前なので答えていただけるとものすごくありがたいです、よろしくお願いします

熱を通さない断熱材でできた内側の断面積Sのシリンダー容器 (以後、容器と 呼ぶ)がある。 気体定数を R. 重力加速度の大きさを」とする。 (A) 図1のように容器を鉛直方向に固定し、熱を通す透熱材 (熱をよく通す素材) でできた熱容量の無視できる質量Mのピストンを容器内側の中央に設置し ピストンの上側と下側にそれぞれ 1 mol ずつ (合わせて2 mol) の単原子分子の 理想気体を入れた。 ピストンで密封された上側と下側の理想気体の圧力 体積, 温度はともに等しく, その圧力をPo,体積を Vo, 温度を To とする。 この状態 を状態1とする。 次に状態で容器の中央に設置されていたピストンの固定を外すと, ピストン は鉛直下方にゆっくりと距離 αだけ移動して静止した (図2)。この過程におい て, ピストンで仕切られた理想気体は常に平衡状態に達しており、ピストン上側 の理想気体の圧力は PJ, 体積は V, で, ピストン下側の理想気体の圧力は P2. 体 積は V2 であった。 この状態を状態2とする。 なお, ピストンと容器の間に摩擦 力はなく, ピストンは鉛直方向になめらかに動くことができる。 また、ピストン と容器のあいだに隙間はなく, ピストンで仕切られた理想気体は反対側に漏れ出 ることはないものとする。