熱力学、全くわかりません。答えは1番です。

問3 図3のように,水平面上に円筒容器を固定する。気密を保ったまま,円筒容器 の内面をなめらかに移動できるピストンで理想気体を閉じ込める。ここで,円筒 容器とピストンは熱を通さないものとする。断熱 ピストンが静止した状態から水平方向右向きの外力をピストンに加え,ゆっく りとピストンを右に移動させた。この間に,ピストンにはたらく外力がした仕事 を W外力とし,ピストンにはたらく大気圧がした仕事を W 大気 とする。円筒容器 内の理想気体の内部エネルギーの変化⊿U を表す式として正しいものを,後の ①~⑥のうちから一つ選べ。4U = 4 (4) ピストン 円筒容器 理想気体 外力 水平面 図3 W外力+W 大気 W 「外力 - W大 大気 W外カーW ⑤ W外力 ③ -W 外力+W大気 大気 ⑥ W 大気

物理です。 なぜ波の数わかるのでしょうか。

物理 第4問 次の文章(A・B)を読み、後の問い (問1~6)に答えよ。(配点 25) A 図1のように,2個の小球を十分に広い水面上の点 St, S2 に置いて,同じ振 幅α, 同じ振動数fで鉛直方向に同位相で単振動をさせ続けたところ, 点 St, S2 を波源として円形波の水面波がそれぞれ生じた。 図1は,時刻 t = 0 におけるそ れぞれの水面波のようすを表しており、実線は山の波面、破線は谷の波面である。 t=0において, 点 St, S2の波源からはそれぞれ山の波面が出ている。 ここでは, 水面波の減衰は無視でき,水面波を正弦波とみなせるものとする。また,水深 は一定であり、 水面波の伝わる速さをひとする。 7 S 山 谷 図 1

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)★★

高校の物理のコンデンサーの問題です。(1)と(2)は解けたのですが、(3)が4.4Vになる理由が分かりません。教えていただきたいです。

6 電気容量が2=3.0μF, C2=2.0 μF, C3=4.0μFの3つのコンデンサーと2個のスイッチS1、S2を10V の電池に接続した。 最初は, すべてのコンデンサーの電荷が0の状態で, スイッチは2つとも開いていた。 次の問いに答えなさい。 S1 (1) S を閉じてしばらく時間が経った後、 G に蓄えられた電荷は何Cか。 Ci- (2) 続いて, S1を開き, S2 を閉じてしばらくおいた。 S2 C3 に蓄えられる電荷は何Cか。 10 V (3)次に, S2 を開き, S1 を閉じてしばらくおいた。 C2 の両端の電圧は何Vか。 6 1 C3 J (1) 1.2×10c (2) 8.0×10°C (3) 4.4V

（2）物体が原点から最も遠ざかるときの時刻の位置x1は図aの（ア）の面積に等しいのはそういう物だと覚えるしかないのですか

(3) t軸の下側にできる面積は負の変位を表す。 解答 (1) αは, v-t図の傾きで表されるので [m a=- (-12)-20_-32 - 4.0m/s2 12個=120 2mat= 8.0-0 8.0 (2) 速度が 0m/s となるとき, 物体は最も遠 (イ) 0-80 「v=vo+at」 より 解 12=20+α×8.0 よって a=-4.0m/s2 2 別解 2-vo2=2ax」 02-202=2×(-4.0) xx1 よって x1=50m 82m0.3 別解 5.0~8.0sの変 位を x[m] とする。 5.0 8.0 0.1 D ざる「v=vo+at」 より 2\mo. t(s) ties 0=20+(-4.0)× ti 0.1-12-08 2m0.1- よって 0. =5.0s 図 a x は,図a (ア)の面積に等しいので 20.- x1 = x5.0×20=50m x [m] SI 50 (3)x2は図の 「(ア)の面積(イ)の面積」より x2=50-12×3.0×12=32m 4 3 (4) t=0s, 2.0s 5.0s, 8.0s でのxの値を 求め, x-t図に点を記して各点を結ぶと、 (a)-(0.8-) 32 「v2vo2=2ax」より D L (-12)2-02=2×(-4.0) xx m0.よってx=-18m ゆえに x2 = x1+x′=32m t(s) O 2.0 5.0 8.0 図のような放物線の一部となる。n= 図 b ④「x=vot+1/23at2」より, t=2.0s のときの位置 x3 〔m〕 は x=20×2.0+1/2×(-4.0)×2.02 =32m 5

私が選んだ選択肢は5で、正解は6でした。 一枚目の下図のように同じ波がoとqから出て互いに向かって出ている状況を想定して、qの波の位相は遅れているから波が左側にずれて(点線の波)、それに伴い山の位置も左側にずれると考えたのですが、どこが間違っているのか教えていただきたいです。

y 0 問5 次に, 反射板を取り除き, 点0にある振動装置と同じ装置を, x軸上の x = L の点 Qで水面に接触させる。 2個の振動装置を同じ周期,同じ振幅,同 じ位相で作動させると, x軸上の 0<x<Lの範囲には定在波(定常波) が生じ た。その後,点Qの振動装置の位相をずらし, 点Qから出る波の位相が点0か ら出る波の位相に比べて少しだけ遅れるようにした。 このとき, OQ間の定在波 がどのように変化するかについて述べた文として最も適当なものを,次の①~⑥ のうちから一つ選べ。 17 ①定在波の腹の振幅が少しだけ小さくなる。 定在波の腹の振幅が少しだけ大きくなる。 ③定在波の腹と節の間隔が狭くなる。 ④定在波の腹と節の間隔が広くなる。 ⑤ 定在波の腹や節の位置が全体的に少しだけ点0側に移動する。 ⑥定在波の腹や節の位置が全体的に少しだけ点 Q側に移動する。

至急！この問題の解法を教えてください🙇‍♀️

必 76. 〈円形波の反射〉 5.0Hzの円形波が次々と送り出され, 水面上を伝わっていく。図で円は 水面波の山の位置を表している。 0を通り器壁に平行な直線上で0から 8.0m離れた点をPとする。 OからPの向きにのびる半直線を破線で表 し, Lとよぶ。 0から送り出された波はやがて器壁で反射するが, 反射 の際、波の振幅および位相は変わらないとする。 また, 水槽内の水面は 図のように、水槽の器壁から3.0m離れた点を波源として, 振動数 十分に広く水深は一様で、一度反射した波が再び器壁にもどることはな 8.0m P 3.0m く,水面を伝わる波の速さは一定であるとする。さらに,波の振幅の減衰はないものとする。 (1) 0から出た1つの円形波Cが器壁に届き反射した後, 反射波の山がPに達した。 この瞬 間の波C全体の山の位置(実線)を正しく表した図は(ア)~(エ)のどれか。 (ア) (イ) (ウ) (エ) ここでL上の任意の点をQとし, OQ=x[m] とおく。 Qでの, 0から直接届いた波と器 壁で反射して届いた波の干渉を考える。 22 波長を入[m], n=1, 2,...として,Qで2つの波が弱めあう条件を書くと, =(2-1) 1/12 となる。□に当てはまる式を入れよ。 いまx=8.0m の点Pでは2つの波が干渉した結果, 互いに弱めあい, 水位が変化しない という。また, L上で水位が同様に変化しない点のうち,0から見てPよりも遠くにあるの は2個だけであった。 PはL上で(2)で得られた条件を満たす点のうち, nがいくつに相当するか。 (4)入は何か。

ダイオードと豆電球の問題なのですが、Ⅲで答えがそのようになる理由がわからないので説明して頂きたいです。よろしくお願い致します。

第2問 ダイオードは,順方向に電圧を加えると, 流れる電流が電圧とともに急激に増大する特性をもつ。電球は,電圧 の上昇とともに熱としてエネルギーが失われるために、電圧とともに電流の上昇が徐々にゆるやかになる。電流と 電圧の特性が図2-1の曲線で表されるダイオード1個 (D)と、電流と電圧の特性が図2-1の曲線bで表され る特性の等しい電球 2個 (L, Lg)を, 図2-2のように起電力 V で内部抵抗が無視できる直流電源と接続した。 直流電源の電極側の点Bは接地した。 以下で、ダイオード、電球の抵抗値とは,それらの両端の電圧を,それら に流れている電流で割ったものとして定義する. I 図2-1に示す特性のダイオードと電球について以下の問いに答えよ。 (1) ダイオードの両端の電圧が0.70Vのときのダイオードの抵抗値はいくらか、 図2-1のグラフから読み 取った値を使って有効数字2桁で求めよ. (2)電圧が上昇するにつれて,ダイオードの抵抗値はどのように変化するか、以下の選択肢から選べ. (ア) 急激に増大する (イ) 急激に減少する (ウ) 変化しない (3)電球の両端の電圧が0.30Vのときの電球の抵抗値はいくらか。 図2-1のグラフから読み取った値を 使って有効数字2桁で求めよ. (4) 電圧が上昇するにつれて、 電球の抵抗値はどのように変化するか、以下の選択肢から選べ. (ア) 急激に増大する (イ) 急激に減少する (ウ) 変化しない -4- 九州工改題) 電流 [A] 3.0 2.0 1.0 Dale A. 0 1.0 0 0.5 電圧[V] 図2-1 直流電源 V [V] B L1 L2 図 2-2 -5- b 1.5 2.0 A 09 1124 D 076

至急！この問題の(1)から(4)の解説をお願いします🙇‍♀️

必 76. 〈円形波の反射〉 図のように、水槽の器壁から3.0m離れた点を波源として,振動数 5.0Hz の円形波が次々と送り出され, 水面上を伝わっていく。 図で円は 水面波の山の位置を表している。0を通り器壁に平行な直線上でOから 8.0m離れた点をPとする。 OからPの向きにのびる半直線を破線で表 し, Lとよぶ。 0から送り出された波はやがて器壁で反射するが,反射 の際, 波の振幅および位相は変わらないとする。 また, 水槽内の水面は 十分に広く水深は一様で、一度反射した波が再び器壁にもどることはな P 3.0ml 8.0m Q く、水面を伝わる波の速さは一定であるとする。さらに、波の振幅の減衰はないものとする。 (1) 0から出た1つの円形波Cが器壁に届き反射した後, 反射波の山がPに達した。 この瞬 間の波C全体の山の位置(実線)を正しく表した図は(ア)~(エ)のどれか。 (ア) P (イ) (ウ) (エ) ここでL上の任意の点をQとし, OQ=x[m] とおく。 Qでの, 0から直接届いた波と器 壁で反射して届いた波の干渉を考える。 42 波長を入[m], n=1, 2,...として,Qで2つの波が弱めあう条件を書くと, =(2-1) 12/12 となる。 □に当てはまる式を入れよ。 いま x=8.0m の点Pでは2つの波が干渉した結果, 互いに弱めあい, 水位が変化しない という。また, L上で水位が同様に変化しない点のうち,0から見てPよりも遠くにあるの は2個だけであった。 PはL上で(2)で得られた条件を満たす点のうち, nがいくつに相当するか。 (4) 入は何か。

この問題の4番について質問です｡振動数はおもりの重さによっては変わらないとあるのですが，なぜですか？ おもりの数が多いほど，弦が張ることになるので，音が高くなると思ってました｡（ギターみたいな感じで）

(3) Hz である。 また, a=35cm をそのままにし, おもりを4倍に増やし たとき, 弦は共振しなくなった。 弦を再び共振させるには,Bを 少なくとも (4) cm 右に移動しなければならない。 64 弦の共振 全体の長さが120cm 質量 1.8g の弦の右端に滑車を通して質量 6 kgのおもりをつるし,振動源Sによって弦を振動させる。 この弦は, コマBを動かすことにより任意の一点を固定できる。 弦の張力はどこ も同じで,振動する AB間の距離をα, 重力加速度を10m/s2とする。 問1 コマBを適当に動かすと, a= 30cmで弦が共振する。 さらにB を右に移動していくと, a=35cm で再び弦が共振する。 したがっ て,弦を伝わる横波の波長は (1) cmであり,このときのAB 間の腹の数は (2) 1個である。 またSの振動数は (1) 振動数 fと波の速さが変わっていないの で、波長も変わっていない。 Aが節で今こ とに節があるから, Aから30cmの範囲の定 常波の様子は同じこと。 そこで,Bを右へ だけ移せば再び共振する。よって .. 1 = 10 cm 5cm ごとに腹が1つずつあるから 35÷5=7個 B =35-30 2 2 2 (2) 2 (3)密度は p = 1.8×10-3 120×10-2 B< [kg] と [m〕 を - = 1.5×10-3 kg/m 用いること v = mg P 6 × 10 V1.5×10-3=200m/s 2 もとの弦と同じ材質 同じ長さで, 直径が2倍の弦に張り替え て, αを30cmにし, おもりの質量を6kgに戻す。 このとき弦は 共振し, AB間の腹の数は (5) 個となる。 また, AB間の腹の 数を3個とするには, Sの振動数を (6) 200 v=fa より - f === 10 × 10-2 = 2000Hz (4) はじめはVP Img =fx.......① Hz とすればよい。 mを4倍にしたときの波長を とすると,fは< ①を見て,m を4 倍にすると A B 変わっていないから V p 4mg =fv.......② 2倍になると即断 したい。 S 中にス ② より 2= =24=21=20cm ① 1 (上智大) ・B' Level (1)~(4)★ (5),(6)★ Point & Hint 隔は (1) (2) 弦が共振するのは, 両端が節となる定常波ができるとき。 節と節の間 2 だから、弦の長さが1の整数倍に等しいとき,共振が起こる。 弦の長さが4=10cmの整数倍のとき共振するから、35cmより大き い次の値としては 40cm。よって,5cm 動かせばよい。 A 2 (5)直径を2倍にすると, 断面積が4倍になる から、密度も4倍になる。 波長を入とす ①からを4倍にす ③れば入は1/2倍と即 mg=fie ......③ 断できる。 ると V 40 この問題のような状況では,Sはおもりの重力 mg に より1=4 ∴ A2 = =5cm 2 12= cm ごとにあるから 30÷2=12個 は v [m/s] はv= (3) 弦の張力をS〔N〕, 線密度をp 〔kg/m〕 とすると, 弦を伝わる横波の速さ 等しい。