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数学 高校生

問5でなぜ速さが一定となるのでしようか。起電力と誘導起電力が等しくなったのちも、どうせ導体棒には下向きの重力が働いて下向きの加速度が存在すると思うのですが、、

全統模試】 数αは0 Jo 1+x² す定数とす C2:y 有してい 第1回転 全統検 全統 2020 3 (配点33点) 図1のように、鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レールXYが開隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で1. 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。水平 (1 部分の左端には、抵抗値R の抵抗R. 切り替えスイッチ S. 起電力の電池Eが接続 されている。 レール関には、長さん抵抗値 R. 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま。 レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして, 以下の問に答えよ。 RIIT レール Y 111 R, m レールX 図1 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 を与えたところ、 やがてPP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。 このとき、 金属棒PP' をP'か Pの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, B, を用いて表せ。 (2) 抵抗 R と金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I L, B, を用いて表せ。 (3) 金属棒PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにaとし a LLBを用いて表せ。 (4) 加速度αを, m, R, LB, を用いて表せ。 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり、その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 問4 傾斜部分を運動し、金属棒PP' の速さがとなったとき、 PP' の加速度を求めよ。 ただし、加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 5 やがて金属棒 PP は傾斜部分で一定の速さとなる。 このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と金属棒PPでの消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P.m, g, eを用いて表せ。 usina ひひ V=UBX 30 IBR 運動方程式 ・3 →ひ 5, -B 運動方程式 usont (2) ZRI=ひBℓ (3) ma=-IBR (4) 3 問2.RとPで発生したジュール熱の和は1/21m² どちらも抵抗値が同じなのでRでのジュール熱は Q = = = =^ mus ² = = myst 3, BO aBl →F md = ミラデ+I'Bl TB 一定の速さ⇒ al=0. E Bl a=- DATE IBT ucose [Bl coso UB²³1² 2m² 導体棒の速さがひとなった時 ザックの法則 E-UBX= ZRI! 4 3 E ・千 mgy PPに流れる電流ⅠはRRI=E-UBWSO Ⅰ = (E-uplus) Bl 2R 4 a's (E-VB) Bl 2m ma= mgsing + IB co so a= gsind t 15ftinec w+msing xひたエレン ==ma². (E-valcoso) By coso 2 91= Wil cost ネルギー保存 (Wingsing. u = (P) P-W mgsing 2 辞ックのし 仕

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数学 高校生

(3)の9.65×10の4乗Cはどこから出てきたのですか? 出来れば急ぎでお聞きしたいです。お願いしますm(_ _)m

電気分解 I03 一般的な燃料電池の構成は, 次のように表される。下の各問いに答えよ。 Fe 基木例題22 燃料電池 的な燃料電池の構成は,次のように表される。下の各問いに答えよ。 (-)Pt-HalHsPO4aq| O2- Pt(+) 放電するときに,正極と負極でおこる変化を,それぞれ電子 e-を含む式で表せ。 放電するときにおこる変化を,1つの化学反応式で表せ。 1,93×10°Cの電気量を得るために消費される水素は, 標準状態で何 mL か。 問題187 .Proces み。 のとき、 E8T 数一 しる。 ん 物質を正 ことよばれ 解答 (1) 正極:O2+4H++4e 考え方 (1) 燃料電池の正極 活物質は酸素O2。 負極活物質は水素 He である。 (2) (1)の各反応式を, 電子e-が消えるよ うに組み合わせる。 (3)負極の反応式か ら,He とe- の物質 量の関係を求める。 e-1mol の電気量は, 9.65×10C である。 …の …2 → 2H2 O 電極を れる。 陰極に 負極:H2 - 2H++2e- (2) の+2×2から, 放電時の変化を表す反応式が得られる。 2H20 2H2+O2 (3) 1.93×10°Cの電気量に相当する電子の物質量は, 18T 1.93×10°C 9.65×10C/mol =2.00×10-2mol 2式から,2mo! の電子が流れたときに消費される水素は1mol なので,2.00×10-2mol の電子を取り出したときに消費される水 素は1.00×102mol である。したがって, 標準状態における水素 の体積は,次のように求められる。 22.4×10°mL/mol×1.00×10-2mol=224mL 還元 新本連 34-186 第Ⅲ章|物質の変化

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