この問題が分かりません😭なんで熱容量足してるんですか？質量×比熱の部分を熱容量として考えるのとは違うんですか？ 教えて下さい🙇‍♀️ 3枚目の写真は授業で扱ったものです。これを参考にして解きました。

熱量計の中へ140gの水を入れたとき, 容 器も水も一様に温度が27℃ になった。 (1) 図1のように,この中へ 47℃の水40g を追加したところ, 全体の温度が31℃ に なった。 容器の熱容量Cは何J/Kか。 水 の比熱を 4.2J/(g・K) とする。 高温物体が失った熱量 40×4.2× ( 47-31) = 140g 27 °C 図 1 低温物体が得た熱量 (140×4.2+C) ×(31-27) 熱量の保存によって 40×4.2×(47-31) = (140×4.2+C) × (31-27) これを解いて C=84J/K 240g 47 °C 温度変化と熱量の関係 Q=CAT=mcAT C: 熱容量 m:質量 Q : 熱量 C: 比熱 4T: 温度変化 数研出版

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

この問題に関して質問です。 ・（イ）でなぜv<Vと分かるのですか？ ・（ハ）でなぜt=2πnl/Tと分かるのか ・（ハ）の運動方程式でなぜma=kVとなるのか 全てじゃなくていいので、教えて頂けると助かります。

12 2023 年度 物理 2 鉛直に固定された中心軸の周りを回転する液体中における小球の運動を調べる。液体を満た した容器の中で,中心軸上の点に、長さの細くて質量が無視できる支持棒が取り付けられて いる。 図1のように、質量mの小球が支持棒の先に固定され, 液体内で半径の円運動をする。 小球や液体の円運動を単位時間あたりの回転数で表す。 小球が液体から受ける力は、小球の速度 に平行で、小球と液体の速度が近づくように働く。 力の大きさは、液体と小球の相対速度の大き さのお倍(k>0)である。 支持棒が液体から受ける力は無視できる。液体の容器はじゅうぶんに 大きく、液体は小球の運動の影響を受けないとしてよい。 以下の問に答えよ。 液体の回転数を一定に保った実験を行う。 小球は時刻 t=0に円運動を始め, じゅうぶんに時間 が経過すると、その回転数が no で一定になったとみなせるようになった。このときの小球の角速 度は 2 と表される。 図2の曲線は,その間の小球の回転数の変化を表している。図中の破線は t=0における曲線の接線であり, 原点(0, 0) と点 (T,no) を通る。 (イ)ある瞬間の小球の速さをv, 小球の位置における液体の速さをVとする。 小球の運動方向の 加速度の大きさと,小球が支持棒から受ける中心軸方向の力の大きさ N を,それぞれm, k, V,v, l より必要なものを用いて表せ。 (ロ) 小球の回転数が no に達したとみなせるとき, VとNをそれぞれ m, l, no より必要なもの を用いて表せ。 ×(ハ) 比例係数kをm, l, no, T より必要なものを用いて表せ。 小球の回転数が no に達してからじゅうぶんに時間が経った後, 液体の回転数を一定の割合で増 加させた。 液体の回転数の増加を開始した時刻を改めてt=0 として, その後の小球の回転数の変 化を表したグラフが図3である。 時刻 t=3Tにおいて小球の回転数は2m となり, その後, 小球 の回転数の単位時間あたりの増加は一定とみなせるようになった。 t=3T の後の回転数の変化の no となる位置で縦軸と交わった。 グラフを, t<3T の範囲に伸ばすと, t=0のときに回転数が 2 X(二) 時刻 3T より後の時刻t を考える。小球の速さ”と液体の速さ V を,それぞれl, no, T, t を用いて表せ。 4回転数 no 0¹ T 液体の速さ 図2 中心軸 Ko 時間 図 1 V 支持棒 4回転数 2no mm-20 図3 (3T) 時間 t

物理の波の単元のところなのですが、計算はできてもグラフの書き方がイマイチわかりません。どなたか解説をお願いしたいです。 因みに2枚目の写真が回答になります。

5 m) [s) (2) x=4.0m y[m] 2.0. 0 -2.0 y (m) O -4.0 (3) *=6.0m y[m] 4.0- y[m] t O 1.0 1.0 2.0 13.0 4.0 0 -5.0+ y[m]t 3.0 (4) x=2.4m y(m) 5.0 JANTANANA 16. 4.0 \5.0 8,0 t(s) 1/2=4 2.0 16.0 1.0 2.0 周期2 1/2=2 3.0 9.0 12.0 1.0 2.0 v=3.0 m/s Found is fou 6.0 5.0 2.4 0.4 6.0 4.0 5.0 15.0 v=2.0m/s For 4.0 3.0 7.0 6.0 18.0 21.0 =6 5.0 v=0.40m/s *(m) 8.0 t(s) 7.0 0.6 1.2 1.8 2.43.0 3.6 4.2 4.8 5.46.0 *[m] 6.0 6 081340 24 x(m) 7.0 8.0 t(s)

黄色のマーカー引いてる所がわかりません。 （1）のｙ成分はなぜ−g cosθになるのでしょうか。 なぜ−がつくのかがわかりません。

口 発展例題5 斜面への斜方投射 [物理 図のように,傾斜角 0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速v で投げ出したところ, 小球は斜面上の 点Pに落下した。 重力加速度の大きさをgとして,次の各問 答え 指針 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 直な方向に分解する。 このとき, 各方向における 小球の運動は,重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 ■解説 (1) 斜面に平行な方向 にx軸、垂直な方向に y軸をとる (図)。 重力 加速度のx成分,y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 O (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 (2) OP 間の距離を求めよ。 y -gcosoi 2 gsin g P x 成分 : gsin0 y成分: -gcose 方向の運動に着目する。 小球が斜面から最も はなれるとき, y方向の速度成分vy が 0 となる。 求める時間を とすると, 「vy=v-gcoset] の式から, 0=v-gcose・t t₁ = Vo gcoso (2) Pはy=0 の点であり, 落下するまでの時間 をもとして, 「y=vot-- - 1/27g cost ・f2」の式から, 0=vol2-1212gcos0.12 0=1₂(vo-cost-t₂) t> 0 から, t₂ = 200 gcoso 発展問題 48,52 Vo O x 方向の運動に着目すると, x=-12gsinet か ら, OP間の距離xは, x= =1/29s gsino.t=1212gsine. 2v" tan0 gcoso P 200 gcoso Point 方向の等加速度直線運動は, 折り返 し地点の前後で対称である。 y=0 から方向 の最高点に達するまでの時間と, 最高点から再 びy=0 に達するまでの時間は等しく, t=2t, としてを求めることもできる。

（1）の-½—gt ²ってなんですか？ 最高点から自由落下した高さ？ってことですか？わかりません

:自由落下 図のように、 水平右向きに x軸, 鉛直上向きにy軸を とる。 座標 (10) に点Aがあり, (1, h) に点Bがある。 小球Pを原点Oから、x軸の正の向きより角0 上方に 速さ で発射すると同時に, 小球Qを点Bから自由落 下させた。 重力加速度の大きさをgとする。 解答 vo Coso・t=l よって,t=- (1) P が x=lに到達するまでにかかる時間tは, 1 Vo COSA (1) P x=l に到達したときのy座標を求めよ。 OVER P (2)PがQに命中するためには, 0, l,hの間にどのような関係が成り立てばよい か。 (3) Q が点Aに到達するまでに、PがQに命中するためのひの条件を,L,h, g を用いて表せ。 このときのPのy座標yp は, 1 yp=vosin0・t- 2 考え方 (2) Px=1に到達したときに,(Pのy座標)=(Qのy座標)になればよい。 (3) PQに命中する位置のy座標が正であればよい。 yo=h-- −gt²=v₁sine.. g1² 2vo cos²0 y=h-- =ltan0- (2)Pがx=l に到達したときのQのy座標 yo は, 2 - 1/²gt² = h - 1279 (v₂cose)² = h =h- yp=ya であれば、PがQに命中するので Itan 0- gl² 200²cos²0 -=h- h (3) tano=7のとき、 右の図より, OB=√2+ h2, cos0=- gl² √1²+h²\² 200² 1 =h-9(1²+h²) 2002 gl² 2vo cos²0 1 √1²+h² >0であればよいので, h-g(1²+h²) > ->0 2002 00より> 1 VO COSO (COSO) Vo cose g(1²+h²) 2h h>g(l² +h²) 200² - だから, 1 29 y gl² 2vo²cos²0 よって, tano= h √²+h² Un vo²>9 (1²+h²) 2h 117 OB 補足 (2)0) (tan0=¹) ら,PをQに命中させる には,PをQに向け 発射すればよいとわか QoB Vo P 0010 k か この理由をPの 「重力を無視した! 変位」と「自由落 位」 にわけて考え 力を無視した場 位」は、初速度 直線運動の変 自由落下 とQで同じな Q に命中させ 力を無視した がP(点)が の向きであれ 重力を無視 した場合の 変位 Vo

この問題 x=0のこの後の変位を考えたら -sinになりませんか？

第47問 正弦進行波 問1 正解 ① 位置 x, 時刻における媒質の変位をy (x, t) とする。 時刻 t=0の波形から と表せることがわかる。 図 47-1のように, 時刻 tの波形 は,時刻 t=0の波形をx軸の正の向きに Vtだけ平行移 動したものに等しいから y (x, t) = y(x - Vt, 0) という関係が成り立つ。 これより b x y(x, 0)=bsin 27- 2a である。 b y(x, t)=bsin(x-Vt) a y y π = bsin x 10 ff ( 時刻 t = 0) a Vt 2a ( 時刻 t = 0) Vt+a 図 47-1 Vt+2a 問3 3 縦波の場 図47-3の となるのは 波がない 時刻 t = 0 第48問 問1 1 時刻 t = 3₁(x となるので

（1）がわかりません。 答えは4.0sの時なのですが、AとＢの速度が一緒になった時になぜ距離が最大になるのか分かりません。

思考 27.2 物体の運動 物体AとBが,図のv-tグラフ のような速度で, 一直線上を動いている。 時刻 t=0s のとき,両者は同じ位置にあったとして,次の各問に 答えよ。 (1) 0≦t≦8.0s の範囲において, AとBの間の距離 が最大となる時刻は何か。 ↑v[m/s] 8.0 2.0 0 A 4.0 B (2) 0≦t≦8.0s の範囲において, AとBの間の距離 が最大のとき, その値は何mか。 (3) AがBに追いつく時刻 tは何sか。 (4) 0≦t≦8.0s の範囲において,時刻 0s での位置からの移動距離 x[m〕を縦軸,時刻 t[s]を横軸にとり, A, B の x-tグラフを1つの図にまとめて描け。 (岐阜聖徳学園大改) t[s] 8.0

なんで失うとこういう式なるのか分からないのと、電位の向きがP→Cの向きの理由がわかりません

電させる。気 Pa以下の圧 は②極 1) 物体によっ 界によって した。後に、 1-4 + Vの電圧 じる加速 14 て水平に を入れる ただし, の大き 0.26 めよ。 トン効 [26 ただし, 27 陰線の粒子は原子よりはるかに軽いので、原子の構成要素だろうと推測された。 光電効果 右図の光電管装置で, 金属板 Cへの入射光の波長を 変えて実験したところ、m〕 より長い波長の光では光 果が起こらなかっ気量光速を4m/s), ブランク 売 c 数をn's], 電子の電気量を fe[] とする。 (1) 金属板Cの仕事関数 W〔J〕 はいくらか。 の最大値K [J] はいくらか。 [ (2) 波長入[m〕 (入<入) の光を入射させた場合.Cから飛び出す電子の運動エネル (3) 波長の光を当て, PC間の電圧を0Vから少しずつ増加させたところ、電圧 この電圧 V を 入 入.h.c. 題 93 SP 問題文を読み解く。 | (1) [入 〔m〕 より長い波長の光では光電効果 が起こらなかった。｣→「波長入 [m]のとき の光子のエネルギーが, 金属板の仕事関数 に相当する｡｣ (3) 「電圧がVo〔V〕 になったとき, 電流が流 れなくなった。｣→「電子の運動エネルギー のほうが電界のする仕事の大きさよりも大 きい間は電流が流れる。｣ しかし,電界が 電子にする仕事の大きさと, 電子の運動エ ネルギーが等しくな 11/12m -mv² > eVo り,さらに電子の運 動エネルギーのほう が小さくなると,電 流は流れなくなる。 センサー 142] になったとき。 流が流れなくな を用いて表せ。 また,このとき,PとCではどちらの電位が高いか。 光の粒子性と波動性 E=hv, c=và センサー 143 光電効果における, 光電子 の運動エネルギーの最大値 Ko 光子のエネルギーhv, 仕事関数Wの関係式 Ko=huW 11/12m Je -mv² < eV, P 光 PHO wwwwwwww 428429438 SP 関係するグラフや図を思い出す。 光電効果とは, 光が当たると 0 -W 金属 (1) (2) 電子の運動 エネルギー Ko 金属の限界 振動数 vo 直流電源 電子が 飛び出す 「光の振動数 v Wは金属の仕事関数 グラフは、金属から飛び出す電子 の運動エネルギーの最大値を表す。 - (J) 【解答 (1) 光の波長が入。 のときの振動数をvo [Hz] とすると, he W=hvo, c=vo より W=hv= 20 (2) 光の波長が入のときの振動数をv [Hz] とすると. hc (λ₁-2) Ko=hv-W= he he 2 20 220 (3) (2)の運動エネルギーをもった電子が電界から -eV [J] の 仕事をされて運動エネルギーをすべて失うので hc (-A) -eVo=0-Ko= Mo hc (-A) ゆえに, Vo= -(V) edda 電界は、電子にPCの向きに力を及ぼしながら、負の仕事 をしたので, Cのほうが電位が高い。 ⑥ 27 B (例 OF 30 30 粒子性と波動性 269 W (2) (

物理の問題です。画像の‪✕‬がついてるとこの途中式と解説お願いします(途中式だけでも大丈夫です。)

6. 次の問いに答えなさい。 (1) セルシウス温度は絶対温度で表し、 絶対温度はセルシウス温度で表せ。 (a), -15 °C (b) OK (c) 123 °C 鉄球に 5.0×102J の熱量を与えると、温度が10K上昇した。 鉄球の熱容量 C [J/K] を求めよ。 80gの鉄球の温度を15K上昇させるのに必要な熱量 Q [J] を求めよ。 鉄の比熱を0.45 J/(g・K) と する｡ 50gのアルミニウム片の熱容量は45J/K である。 アルミニウムの比熱 c [J/(g・K)] を求めよ。 (5) 気体に2.5×10℃Jの熱量を加えたところ,気体は膨張し、外部へ1.0×103Jの仕事をした。 気体 の内部エネルギーは増加したか、減少したか。 また, その変化量は何Jか。 =2+273 あるディーゼルエンジンでは, 1時間で軽油により得られる熱量 1.2×107 」により3.6×106Jの 仕事をした。 このエンジンの熱効率を求めよ。