(オ)解説にある「行きの時間だから、小さい方の解」ってあるんですけど、行きの時間ってなんですか？ 往復する運動とかじゃないと思うのですが･･･ (出典:難問題の系統とその解き方)

Chapter 1 力学 Section 1 力と運動 I I 32 坂を下るときか を求めたい。 (エ) 求める値をひとすると, Pの斜面方向の加速度はgsin(だから加速するので 1 Ro My したがって,台が動かないための条件 Fo≦μoRo より vc²-0²=2(gsin)(h/sin) h [別解力学的エネルギー保存則より 左=- I (ク) 前頁の図を参照して 1 1 1 Ho≧ (カ) 前頁の図を参照して (キ) 前頁の図を参照して msin Acoso Fo Ro M+mcos20 A mgh = 21/12/1 ④,⑥より tan 0= (オ) 求める値を｣とすると, P の x 方向の加速度は1gだから Ti vc± √√vc²-2µgl 1= vct₁= 2gt² μg x=tôt +=a+² 行きの時間だから, 小さい方の解をとって } 2 ・mvc ∴.ve=√2gh :. t₁ = 1 1 静止系から見てPは Imgと tano からしか力を受けない。 1 つまり、この2つを分解して求まるdads/ 1 ①,③より台などの影響を加味したもの.... 1 Nを消去するとαx= - Mβ/m Mβ=Nsin 0 (ケ)Pの台に対する相対加速度の方向が, 水平と日 の角をなすので (右図を参照) max= Nsin 0 may=mg-Ncos 0 vc-√vc²-2μgl √2gh – √2g(h-µl) (>0) μg ay ax-β may (M+m)β 8 cos = = (M+mcos²0 )g μg -Bt ₂² B ay 28³+²=1×1 Vc = B ay 前ページ √2gh ay hasino ① GBは実質負なので足してるようなも (サ)台の変位をXとし,PがAB間を移動するのに要した時間をもとすると usin01/12ast.x ml cost sin0 ;. | X| = M+m 1 ② αx-B h sing m (M+m)tand 〔注〕 例題 解け (6) f 〔注〕台カ る木 運動 静止系か がα, B, ように求 解説 ニュートンの 方程式という ように、個別 第1法則は必 ある物体 体が絶対的に が何か (ある えるだけであ なれば一般に を設定しなけ 物体に をしているよ 法則が成り立 mβ 25 gb b masine

(2)(3)で地震の縦揺れ、横揺れの慣性力を考慮してると思うのですが地震の慣性力の向きが(2)だと上向き、(3)なら左向きだとなぜ分かるのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

例題1 剛体のつりあい ① 次の文中の ] に適する数値(負でない整数) をそれぞれ記入せよ。 図のように、直方体の一様な物体Aが, 水平と45°の傾斜をもつ地盤Bの上に、質 量の無視できるロープCによって取りつ けられた構造物がある。物体Aと地盤B とは、接触しているだけである。 物体Aの質量:m=1.0×10° 〔kg〕, 重力 加速度の大きさ:g=10[m/s²], 物体Aと地盤Bとの間の静止摩擦係 数および動摩擦係数:μ=1/3, 2の値:1.4とし,ロープCは十分強く, 伸び縮みしないものとする。 (1) 静止しているとき, ロープCの張力は (ア)[ 盤Bが物体Aに作用する抗力の大きさは (イ) × 10°Nであり、地 × 10°Nである。 (2) 地震によって,次第に強くなる上下動(鉛直方向の動き)が起こ り,ある加速度が物体Aにはたらいたら,物体Aが転倒(物体Aが 地盤Bに対して,すべり・離れなどの動きを起こし、回転して倒れ る状態)を起こし始めた。 その加速度の大きさは (ウ) m/s' であ り,ロープCの張力は (エ)[ × 10°Nである。 (3) 地震によって、次第に強くなる水平動が起こり、ある加速度が 物体Aにはたらいたら, 物体Aが転倒 ((2)参照)を起こし始めた。 その加速度の大きさは (オ) m/s' であり, ロープCの張力は (カ) ×10°Nである。 〔東京理科大・改] 考え方の キホン y A hor 4m 45° + 2m. C B 力学において最も重要なことは、力を正しく見つけることである。 そして力がわかれば,それらを互いに垂直な方向に分解し、力のつ りあいの式を2つつくる。次に,適当な点のまわりの力のモーメントのつりあい この式をつくる。 あとは, 以上の3つの連立方程式を解くだけである。なお, 静止 摩擦力はつねに最大静止摩擦力が働いているとは限らないので, はじめからその 値をμN とおいてはいけない。 まず, 未知数として文字で表し (例えばF), つ りあいの式を解いて F の値を求めてから, FUN の条件を課せばよい。 また, 力のモーメントのつりあいの式は, 任意の点のまわりのモーメントで考えてよい が,なるべく計算が簡単になるような点を選べばよい。 すなわち、ある力の作用 線上の点を ントになるので計算が楽である。 水平面 カ学 2 3 波動

(5)解説で「⑤式において、θ＝135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること｡ (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら､山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263

3番です 正の向きはどちらに定めても良いのですか？ 例えば斜面上向きを正としたらCに関して向きを定めるとき、こっちを正にしなければならないとかありますか？

離を求めよ。 90 あらい斜面上のつりあいと運動■傾きの角が0 のあらい斜面上に質量mの物体Aを置き,Aに結んだ糸 で、図のように、なめらかな滑車を通して質量Mの物体面本参 Bをつるす。 Aと斜面との間の静止摩擦係数をμ, 動摩 擦係数を μ′,重力加速度の大きさをgとして,以下の問 いに答えよ。 ただし, tan>μ とする。 (1) B の質量 M が M より小さいと, Aは斜面下方にすべりだす。 M1 をm,μ,0を用 いて表せ。 ritet (2) B の質量 M が M2 より大きいと, Aは斜面上方にすべりだす。 M2 をm, μ,0を用 いて表せ。 (3) 次に, B のかわりに質量M(M2) の物体Cをつるしたら, Cは一定の加速度で降下 した。 Cの加速度の大きさaをm,Ms, g, μ', 0 を用いて表せ。 [熊本大改] 78,79,80, 81,82 → g (2) BAから進行方向に静止力を受ける 0 A m B M

(シ)で直列(問題の図4)と並列(問題の図5)の時のコンデンサーに蓄えるエネルギーを比較しているのですが(シ)の解説で0＜ω^2LC＜2の時とあるのですがどうしてこの範囲になるのか分かりません。 ω^2LCが2より大きい値を取った時は考えないのでしょうか？ 出典:難問題の... 続きを読む

Chapter 1 電磁気 Section 4 交流と荷電粒子の運動 192 例題 35 交流回路② 以下の空欄(ア)~(シ)にあてはまる式または語句を解答用紙の該当す る欄に記入せよ。 また, 空欄(a), (b)にあてはまる答えを図3から選び、 その番号を解答用紙の該当する欄に記入せよ。 る。したがって、同じ電圧振幅 V を発生する交流電源に接続するとき, コンデンサーが蓄えるエネルギーの最大値は直列接続の場合( [J] であり, 並列接続の場合(ク) 〔J〕 である。 また, コイルが蓄え るエネルギーの最大値は、 直列接続の場合は) [J] であり,並列 接続の場合は) [J] である。 並列接続の場合, コンデンサーが蓄 えるエネルギーの最大値とコイルが蓄えるエネルギーの最大値が等 しくなるのはω=)〔rad/s〕のときである。 コンデンサーから放射される電磁波の強さは, コンデンサーが蓄積 するエネルギーに比例するとしよう。 交流電圧源の電圧振幅 Vo を一 として、交流電圧の角振動数を変えて電磁波の放射エネルギーを大 きくしようとするとき, コイルとコンデンサーの直列接続と並列接続 とを比較するとシン) 接続のほうがより強く電磁波を放射すると考 えられる。 図1に示すように, 電気容量がC〔F〕] のコンデンサーを角振動数ω [ rad/s ] の交流電圧を発生する電圧源に接続する。 回路には時間を [s] として,図2に示すようなIo cos wt 〔A〕 の交流電流が図1の矢印の 向きを正として流れる。 t=0s でコンデンサーの電圧は0Vで,コンテ ンサーの蓄える電荷はOCであった。 交流電流が流れることによって 時刻に図1のコンデンサー上側の極板が蓄える電荷は) [C]で あり、コンデンサー両端の電圧は() [V] である。この交流電圧 はコンデンサーの極板間に,時間的に変動する電界を作る。 変動する電界付近には, 変動する磁界が発生する。 図2の0<t< / 200の間では,コンデンサーの極板間の電界の向きは図3の(a) の向きである。この向きの電界の時間変化率は0<t < π/20 の間で正 であり、この間に変動する電界は、コンデンサーの上側極板に流れ込 む電流が,そのままコンデンサーの極板間を流れるものと考えた場合 に発生する磁界と,同じ向きに磁界を発生する。 したがって,0<t <π/20の間にコンデンサー周囲に発生する磁界は図3(b)の向 きである。 この磁界の周りには、変動する電界がさらに発生する。 こ うして、コンデンサーの周りには、次々と変動する磁界と電界が発生 し、周りの空間に伝えられる。 これが電磁波である。 光の速さをc[m/ s] とすると,このコンデンサーから放射された電磁波の波長は(ウ) [m〕 と計算される。 コンデンサーから電磁波を発生させるとき, コンデンサーとコイル を接続した回路がよく用いられる。 電気容量C [F] のコンデンサーと 自己インダクタンスL [H] のコイルを,図4のように直列接続する場 合と,図5のように並列接続する場合を比較しよう。図4の直列回路 I cos at 〔A〕 の交流電流が流れるとき, 電圧源が発生する電圧の振 幅は国〔V〕である。 一方, 図5の並列回路のコイルとコンデンサー Vosin at 〔V〕 の電圧を加える場合には, コンデンサーに流れる電流 の振幅は(オ) [A], コイルに流れる電流の振幅はカ) [A] であ 図 1 考え方の キホン 電流 415 図4 電流 [A] Io 0 -10 2ω ② 3 w2w 図2 図5 2x 時間 t(s) コンデンサー -0 電流 図3 (同志社大) 交流で電圧や電流を求める場合、 普通は,振幅(最大値) と位相を 別々に処理すればよい。 振幅はオームの法則から求め、位相はπ/2 だけ進むとか遅れるとかを判断し, cot+π/2とかwt-π/2とかとすればよい。ただ この問題では、設問の順序からみて、 微分や積分を用いて解答するのが、出題者 の意図であろう。 1-4 交流と荷電粒子の運動 電磁気 193

(2)について 解答にあるx軸はどこで取っているんですか？

(ALB) 重要問題 13 分裂 TITOAROL ( 質量 M 〔kg〕の球Aが,図1のように力F 〔N〕 を T 〔s〕 間受けて, 質量m[kg] の半球Bと質量M-m [kg] の半球Cに分裂する場合について考える。重力は無視でB きるとして次のに適当な式を入れよ。 初めAが静止している場合,分裂後のB [ の速さは(1) [m/s] である。次に図2 A 高 のように, Aが運動量 〔kg・m/s]で等速 小 直線運動してきて点Dで分裂を起こした後, B,Cが, 点DからL 〔m〕 だけ離れてAの 進行方向と垂直に置かれた板に衝突する場 合,分裂の方向はさまざまであることを考 えると, Bの運動量の最大値は2人 [kg・m/s]である。 また分裂がAの進行方向と垂直な方向に起こった場合,Bの 運動量の大きさは (3) 〔kg・m/s] である。 この場合、Bは板上, 点Eから (4) 〔m〕 離れた所へ衝突する。 2O AO S (331 〈三重大〉 内 D B H 差が つく! -D ORCH ÞOR L F ELD 小塚 量す達擦12 ( 解

(3)です なぜ水平投射しているように見えるのですか

対して静止したままであった。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) このときの糸の張力の大きさを求めよ。 所 (2) 加速度の大きさαがある値α をこえると, 物体が斜面上向きにすべり始めた。 Q を求めよ。 例題27 209. 電車内の慣性力 水平に等加速度直線運動をす る電車内に, おもりが天井から糸でつるされている。 図のように, 電車内の観測者には, おもりは,糸と鉛 直方向とのなす角が0となる位置で静止して見えた。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 電車の加速度の大きさはいくらか。 この加速度で電車が走行しているとき, 糸が切れたとする。 (2) 電車内の人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。 > (3) 電車外で静止している人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。 210. 遠心力円筒形の部屋が回転する乗り物に, 人 が乗っている。円の中心から人までの距離を R, 回転 数をnとする。部屋とともに回転する人は, 壁に押し つけられるような力を感じる。 重力加速度の大きさを Wur 間) 0 1 OO Courglah (er 回転軸 ↑ R 例題27 200

写真の赤線部についてですが、なぜ1次コイルの誘導起電力の大きさは電源電圧(この場合、交流電源の電圧)と等しいのですか？

C 交流による送電 変圧器 世界中で交流がよく用いられて 1次コイル いる理由の1つに,変圧器(トラ transformer ンス) を使って簡単に電圧を変え られることが挙げられる。 変圧器は、図24のように共通 の鉄心に2つのコイルを巻いたも のである。 1次コイルに交流電流を流すと, 鉄心の中に変動 する磁界が発生する。 この磁界は2次コイルを貫く ため,電磁誘導によって2次コイルにも変動する電圧が発生する。 1次コイルの巻数を N1, かける電圧を V1, 流れる電流を In, 2次コイ ルの巻数を N2, 発生する電圧を V2, 流れる電流をIとし, コイルの抵抗 は無視できるものとする。 1次コイルに電流を流し, 時間tの間に鉄心 の中の磁束が⊿だけ変化したとすると, 1次コイルの誘導起電力の大き さは,電源電圧の大きさに等しくとなる。また、発 が鉄心の外に漏れないとすると,2つのコイルを貫く磁束の変化は等 しいので,2次コイルの誘導起電力の大きさは,V2-№.2c れる。したがって, 1次コイルの誘導起電力の大きさ V1, 2次コイルの で表さ 2次コイル 第4部 電気と磁気 図 24 変圧器 ル側で周波数は変化しない。 1次コイル側と2次コイ Check p.296式(2) V=-N² 40 4t 18 誘導起電力の大きさ V2 と, それぞれの実効値 Vie, V2e, および巻数N, Mi coraz N2 との間には, 次の関係が成り立つ。 V1_Vie _ N1 (21) V₂ V2e N₂ また,エネルギーの損失がない理想的な変圧器では, 1次コイルと2次 コイルで電力が等しい。このとき, 1次コイル, 2次コイルを流れる電流 の実効値をそれぞれ Ine, Ize とすると, Vielle = V2eze という関係が成り 立つ｡ 1 2 20 ■変圧器の2次側に何も接続しなければ, I2=0 となる。 このとき, 1次側は単なるコイルとなっ て電流が流れるので, Le0 である。 すなわち, Vielle = V2eIze は厳密には成り立たない。 実際の 変圧器では, コイルの巻数を多くするなどして Ize = 0 のときのeを小さくしている。

なんで 問3、5分 問4、0.50m/s になるんですか？

第1講 PART1 x V= // [単位:m/s] t V=速さx=移動距離にかかった時間 問2. 1m/sは何km/hか。 1×60=60 60×60=3600 Chapter 2 問1,500mを20's間で進むとき、平均の速さはいくらか。 500-25=25 V= A.25m/s 9.0=0.3 30 間4.V=4902=2 問4. あめろ 3 t 等速運動 X = Vt C Date A.3600km/h 問一定の速さ30m/sで走る車は、9.0kmを走るのに何分かかるか。 9₁0=30t 0.3 30/90 F 712水 [単位:m] 0.66 3/20 18 20 KOKUYO LOOSE-LEAF-0388T 6 mm ruled 30 in

物理の電気の問題です。解説がないので誰か解説お願いします。 (1)のkq/a を引くところまで分かっています。-Exと⑵は全部分かりません。

6 強さEの一様な電場がある。 電場の方向にx軸をとり,それに垂直にy軸をとる。 そして、図のように,点〇 (0,0), 点A (α, 0) をとり,点Aに点電荷g を固定する。 次の問いに答えよ。ただし,α, gは正, 点〇での電位を0とする。 また,2つの点 電荷間にはたらく静電気力はクーロンの法則に従うものとする。 (1) 任意の点S (x,y) の電位Vを表す式を示せ。 次に,質量mの点電荷Q(>0) をx軸上に置く。この点電荷はx軸上のみ動ける ものとし、また重力の影響は無視できるものとする。 (2) 点電荷QをOから右向きに速さv で打ち出す。 点電荷Qは点電荷Qから反発力を受けるので、ある座標 XM の点よりも点Aに近づけない。 座標 XM が満たす方程式を示せ。 ただし, XMについて解く必要はない。 E 0(0.0) S(x,y) A(a,0) x → E