(2)のAのまわりの力のつり合いのモーメントでTcos30°が式に入らないのはなぜですか？

基本例題 21 長さ 質量m の一様な細い棒 AB の一端 Aを ちょうつがい 直な壁に蝶番でとめ、他端Bには糸をつなぎ、糸と 水平面のなす角が30°となるように点Cで糸を壁に固 定して棒を水平に保った。 Aにはたらく力の水平方向, 鉛直方向の成分の大きさをそれぞれFx, Fyとし, B にはたらく糸の張力の大きさを T, 重力加速度の大き さをする C 〇〇 A 30 B 「蝶番 棒 (1) 棒にはたらく力のつり合いの式を水平, 鉛直方向についてそれぞれせ。 (2)Aのまわりの力のモーメントのつり合いの式を示せ。 (3) F., F,Tをそれぞれmgで表せ。大の比 (4)Aにはたらく合力の大きさをFとする。Fをm,g で表せ。 基本 記述 32 よ の 考 [解 考え方 剛体がつり合うのは、力の和が0で力のモーメントの和が0であるとき。 RE [解説] (1) 水平方向... Fx= Tcos30° √3 よって, Fx=- T 12肉の食感 2 鉛直方向... Fy+ Tsin 30° = mg よって、Fx+1=mg の冷盛 内 P (0) (1) 合力 T 30° B (2)反時計まわりを正として, Aのまわりの力のモーメン トのつり合いの式をつくると L Tsin 30°・L-mg- mg = 0 2 よって、1/2TL-12ml=0 (3)(2)より,T= mg これを(1)に代入して, √3 Fx= -mg, Fy= 2 2 mg (4) F=√Fx^2+Fy^2 = mg 別解 剛体がつり合っているとき、平行でない3力の作用 線は1点Pで交わる。 よって、 右図のような力の関係が 成り立つから,Aにはたらく合力FとT及びmgの大き さが同じであることがわかる。 mg ab 60°60°X P 0 7A mg

(2)の3枚目の写真の解答のW＝－PΔVについてなのですが、問題文にはそのようにしていいとかいてないのですが、2枚目の写真のように近似してよいというのは覚えてしまってよいのでしょうか？

鉛直に置かれた断面積Sのシリンダーに, 圧 力P, 体積V, 絶対温度Tの単原子理想気体が 入っている。この状態からピストン(質量はM で,滑らかに動く)を鉛直下方に距離 xo だけ押 し下げて静かに放したところ,ピストンは運動 を始めた。 ただし, xo は底面からピストンまで 開 の高さに比べて十分小さく, 容器全体は断熱材 でできていて, 大気中に置かれている。 ピストン 単原子 理想気体 (g) I まず,この気体の断熱変化について考える。ただし,圧力,体積, 炭化に 温度の変化 4P, ⊿V, ⊿Tは微小なので,それらの積は無視する。 4 状態方程式を用いることによって, AP,AV, ⊿T の間に成り 立つ関係式を示せ。 (VA+V) (2) この変化において, 気体がなされた仕事 W を求めよ。 そして、 熱力学第1法則を用いて, ⊿T と ⊿Vの関係を記せ。

二についてで、3枚目の写真のW1＝V1IΔtとなるのが何故かわかりません。Iは変化してるのでこの式では表されないと思ってしまいました。教えてくださいm(_ _)m

次の文章を読んで, に適した式または数値を,{ のを一つ選びその番号を, それぞれの解答欄に記入せよ。 なお, からは適切なも はすでに で与えられたものと同じものを表す。 また, 問1~問3では,指示にした って、解答をそれぞれの解答欄に記入せよ。 ただし、円周率をとし,以下に登場 する物質や気体の透磁率はすべてとする。 (1) 図1のように,長さd,半径の円筒に抵抗の無視できる導線を一様に N回巻 き付けて作ったソレノイド(以下コイルとよぶ)がある。 円筒内部は気体で満たさ れており,コイルの長さdはと比べて十分長く,このコイルに電流を流すと円 筒内部には一様な磁束密度ができる。 このコイルに外部電源を接続して電流Iを 流したときに円筒内部に発生する磁束密度の大きさは イ である。 次に,微小時間 4tの間に電流をIからI + AIにゆっくりと変化させると コイルには誘導起電力 AI ロ × 4 が発生する(AIは微小量であり,起電 At 力の符号は電流の上流側の電位が高い場合を正とする)。 このことから,このコ イルの自己インダクタンスは ハ である。 また, 時間 4t の間に外部電源 がコイルにした仕事は ×4I である。 d 巻き数N

この問題の、2枚目の解説の写真の右側の上から8行目の、2つの小球は重心を中心とした等速円運動すると言えるのがなぜなのかよくわかりません。教えてください。

次の文章を読んで, に適した式または数値を,{}からは適切なも のを一つ選びその番号を,それぞれの解答欄に記入せよ。また,問1では,指示にし たがって, 解答を解答欄に記入せよ。 ただし, 円周率をπ, 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 図1(a)のような自然長Lで質量が無視できるばねの一端に,質量Mで大きさ が無視できる小球を取り付けた。 このばねのばね定数はんである。 一体となった ばねと小球を,なめらかな水平平面上に置き, 小球が付いていない方のばねの端 を,水平平面上の点0に固定した。 ばねは点0のまわりを自由に回転できる。 水平平面上で, 小球を点0のまわりで, ある一定の角速度 ω (ω> 0) 等速 円運動させたとき, ばねは伸びて, 図1(b) のように点0から小球までの距離が ア Rであった。 ばねの復元力により小球には点0の方向へ大きさ イ がかかっている。 また小球には点0から遠ざかる方向へ大きさ 心力がかかっている。 反対の方向へ働くこれらの力の大きさは,いずれも点 0 から小球までの距離に依存する。 すなわち, 角速度が ω の場合に,両者の大き さが等しくなる点0から小球までの距離がRであり,それはk, M, L, ω を用 いて ウ と表される。 の力 の遠 問1 図1(b)の小球が等速円運動を行うための条件を導出し, 角速度w (w> 0)の 範囲で示せ。

この問題の(2)についてで、発生したエネルギーはすべて運動エネルギーに変わるなどと書いてないのに、それ前提で計算をしているのですが、それは書いてないけど、なんとなく察するべきことなのでしょうか？

64 原子核 静止している原子核Xに粒子 a が衝突して原子核Yと粒子bがで きる核反応をX+a → Y+b+Q と表す。ここでQは反応のQ 値と呼ばれ,反応の前後の質量変化に相当するエネルギーである。す なわち, 粒子 a および b の質量をma, mb, 原子核XおよびYの質量 Q= (mx+ma)c-(my+mb) である。 を mx, my とすれば, Q >0の場合は発熱反応であって, Xにa がゆっくり衝突しても核 反応が起こる。一方, Q < 0 の場合は吸熱反応であって, a の運動エ ネルギーによってエネルギーを補給しなければ核反応は起こらない。 このために必要なa の運動エネルギーの最小値をこの反応の(エネル ギー) しきい値という。 I 次の発熱反応について考えよう。 ‘Li+n→ α+[ア+Q ここでLi, 中性子n,α粒子およびアの質量はそれぞれ 6.0135u, 1.0087u, 4.0015u, 3.0155u である。ただし, luは 3 × 102 MeV のエネルギーに相当する。 ア | の原子核は何か。 また、この反応のQ値は何 MeV か。 (2)十分遅い n が静止している Li に衝突して核反応が起こるとき, α 粒子の運動エネルギーを求めよ。 Ⅱ 核反応が吸熱反応である場合のしきい値を求めてみよう。 そこで, 粒子 a がちょうどしきい値に等しい運動エネルギーをもって静止 している原子核 X に衝突するとしよう。 このときのaの速さをU する。 (3)衝突直後, a は Xと一体となり, (ma+mx) の質量をもつ複合核 を作る。a の運動エネルギーから, 複合核の運動エネルギーを差 し引いたものを4Kとする。 AKをma, mxおよびva で表せ。 (4)この4Kが複合核に余分に蓄えられたエネルギーであり,複合 核が短時間後に原子核 Yと粒子bになるとき,質量の不足分は ⊿Kでちょうど補うことができる。 この反応のしきい値をQ, ma およびmxで表せ。 (広島大)

(5)の問題の解答で、なぜ途中式で4.003を4などと近似しようと思うのかが分かりません。解答の下の方に、もし詳しく計算するとと書いてあるのですが、最初からこちらでやるべきだと思ってしまっていました。教えて欲しいですm(_ _)m

62 原子核 191 62 原子核 相対性理論によると, 質量mの粒子のエネルギーEは,真空中 光の速さをcとするとの関係によりmと等価であり, 1 MeVのエネルギーは 0.00107 u (原子質量単位)と等価である。 静止している原子核 Li に遅い中性子 n を当てたところ,反応 Li+n→ He + X で が起こり,反応によって生じたエネルギーは 4.78 MeVであった。 Xは原子核(2) であり,Xの質量は小数点以下5桁まで (3) uである。また, 中性子の速さを無視し, Xと“Heの質量をそれぞれ mm2 とすれば, Xの He に対する運動エネルギーの比は4 あり,生じたエネルギーの全部がX と“Heの運動エネルギーになった とすれば,Xの運動エネルギーは,有効数字3桁までで(5) MeV である。また,Xは β線を出して原子核 (6) になることが知られ ている。なお, Li, n 及び "Heの質量は 6Li : 6.01513 u, n: 1.00867u, である。 He: 4.00260u (新潟大)

この問題では、プラスの電荷が動いていると考えれば良いのですか？それともマイナスの電荷が動いてると考えれば良いのですか？ また、マイナスの電荷が動いていると考えるのは光電効果と化学の電気分解、電池のところぐらいでしょうか？

~14 静電気 接地した金属板Gの上に, はく検電器があ る。 検電器の金属板をX, 金属棒をR, 金属 はくをLとする。 Rは絶縁物によってガラス 容器に支えられている。 次のA, B2 つの場合 について答えよ。 ただし, 帯電はX,L,G, Y で起こるものとする。 Aはじめ,検電器は帯電しておらず,Lは 閉じている。 スイッチSを開きXと同じ形 の金属板Yを正に帯電させ,これを絶縁棒 AW L R Y X で支えてXの真上の遠くからゆっくりとXの十分近くまで近づけた。 (1) この過程で,はくLはどのようなふるまいをするか。 20字程度 で答えよ。 次に,Sを閉じてRとGを導線で結ぶと, はくLはどうなるか。 D 続いてSを開き,Yをゆっくりと十分遠くに離す。 Lはどのよ うなふるまいをするか。 20字程度で答えよ。 B はじめ, Sを開き, ある電荷を検電器に与えてLを開かせる (状 態I)。 そして、正に帯電したYを遠くから Xの十分近くまで近づけ たこのYの移動に伴いLは開きが次第に小さくなり,いったん閉 じた後、再び開いた(状態ⅡI)。 はじめの検電器の電荷は正か負か。 また, 状態ⅡIでのX, L. Gの電荷の正, 0, 負を答えよ。 Vo 状態ⅡでのY, X, L, Gの電位をそれぞれ Vy, Vx, VL, Vc とす るとき,これらの大小の関係を不等式や等式で表せ。 続いて, Sを一度閉じてから再び開く。 そして, Yを十分遠く に離す。このときLは開いているか閉じているか。 もし開いて いるなら,その開きは状態Ⅰに比べてどうなっているか。 (センター試験+福井大)

青線のところは何の10の-3乗なのかを教えて欲しいです。

基本例題56 クーロンの法則 基本問題 434 430 430 45° 1.0×10 C 質量2.0gの小球Aを天井から糸でつるし、 それにあ る電荷を与えた。 1.0×10 - C の正電荷をもつ小球Bを Aに近づけると, 図のように, Aは鉛直方向から45°傾 いて静止した。 このとき, A,Bは水平に 0.30m はなれ ていた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s', クーロンの法 B 則の比例定数を9.0×10°N·m²/C2 とする。 A -0.30m- (1) 小球A,Bの間にはたらく静電気力の大きさは何Nか。 (2) 小球Aがもつ電荷は何Cか。 指針 (1) 小球Aには, 重力, 糸の張力, 静電気力の3力がはたらき, つりあっている。 それらの力のつりあいを考える。 F=mg = (2.0×10-3)×9.8=1.96×10-N 2.0×10-N (2) (1) で求めた静電気力Fをクーロンの法則の 式に代入し, 小球Aがもつ 電荷を求める。峠 (2)AとBは反発力をおよぼしあうので,Aが もつ電荷は正であり,これをq [C] とする。 ク KS ーロンの法則の式 「F=k-12」に各数値を代 22 解説 (1) 小球Aに 013 入し, F は,重力 mg, 糸の張力 S, 1.96×10-2=9.0×10°× 静電気力Fがはたらく (図)。 力はつりあっており, Fと mgは等しい。 g×1.0×10 -6 0.302 45° mg g=1.96×10-C 2.0×10 -7C

この問題の⑶について質問です｡解説を見ると，Q についての計算があったのですが，Sを開いたままなので，Qは変わらないのではないかと思いました｡何でQについて計算しないといけないんですか？

20 コンデンサー 71 20 コンデンサー 3枚の同形の極板L, M, N を平行に並べ、図 のように起電力 Vの2個の電池をつなぐ。極 板L,Nは間隔 2αを保って固定してあり, M はL,Nと平行を保って移動できる。 LとNの中央を原点としてx軸をとり, M の位置座標をx (-a<x<α) とする。 まず, 極板 M をx=0に置き スイッチSを 閉じる。このときのLM間および MN間の電 気容量をそれぞれC とする。 次に, Sを開い た後,Mを位置xまで静かに移動させる。 (1)x = 0 で, 極板 M がもつ電荷 Q を求めよ。 L Vo Vo S a a M IN x (2) 位置xで, LM 間および MN 間の電気容量 C1 と C2 を求めよ。 (3) 位置 x で, 極板N のもつ電荷 Q を求め,これをx の関数とし A て図示せよ。 (4)アース電位を0として, 位置 xでのMの電位 VM を求め,これを xの関数として図示せよ。 (5) 位置xでSを再び閉じる。 Sを通る電気量 (正とする) を求めよ。 またSを通る向きは上向きか下向きか。 必要があれば, x>0. 0 の場合に分けて答えよ。 (6)Mをx = 0 に戻し, Sを開く。 そして, Mを一定の速さで右 (東京大+慶應大) 動かす。 Nに流入する電流 I を求めよ。 Level (1),(2)(3)~(5)(6)★★

【物理超基本問題です】 （３）を③の公式を使わずに解く方法を教えてほしいです‼️ 使う公式は①、②のみ

辺の比より 基本例題 4 等加速度直線運動 13,14 解説動画 東西に通じる直線道路を東向きに8.0m/sの速さで進んでいた自動車が, 点を通過した瞬間から東向きに 2.0m/s2の一定の 8.0m/s 加速度で 3.0 秒間加速し、 その後一定の速度で進んだ。 (1) 加速し始めてから3.0秒後の自動車の速度はどの向きに何m/s か。 (2) 加速し始めてから3.0秒間に自動車が進んだ距離は何mか。 (3) (1)の速度で進んでいた自動車はある瞬間から一定の加速度で減速し 20m進ん だときに東向きに6.0m/sの速さになった。 加速度はどの向きに何m/s2 か。 指針v=vo+at 1, x = vot+1+1/+at² at²..... v2-vo2 =2ax... ③ X t が関係する (与えられている, または求める)場合は ① 式か②式, そうでない場合は③ 式 を使う。 ① 式と②式はひとxのいずれが関係するかで判断する。 解答 東向きを正の向きとする。 (1) 速度を [m/s] とすると, ①式より v = 8.0+2.0×3.0=14.0m/s よって、 東向きに 14.0m/s (2) x [m] 進んだとすると, ②式より x=8.0×3.0 + 1/12 ×2.0×3.02=33m +1/2×2 (3) 加速度をα [m/s2] とすると,③式より 6.02-14.02=2g×20 36-196=40a よって a=-4.0m/s2 したがって、 西向きに 4.0m/s?