重要問題集　物理　71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... 続きを読む

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

137のモーメントの問題です。 解説にはBをモーメントの中心として〜。と書いてあったのですが、 黄色の時計回りと青色の反時計回りが同じという解釈であっていますか？ この解釈であってるとしたら、青色のモーメントは反時計回りには回れないと思うのですが、、。

MOS (1)落下し始めた 大きさは、比例定! [m/s]として の大きさはい A H B O 1.0 2.0 x[m] (2)切り取った正方形 EFGC を残った板の AHFIに重ねた。 板全体の重心の座標を求め よ。 (1) 時計回り 00 (2) 24137 137 水平面上に重さ50N, 長さ 1.0m の太さが一様 20NA " でない棒が置かれている。一方の端 A を少しもち (S) 1.0m (3) 上げるには、 鉛直上向きに 20N の力が必要であっ た。 A B 90 1.0-x (1) 棒の重心は端Aから何mのところにあるか。 Bをモーメントの中心とする上 50N 20×1.0-50×(10 T (E) 反時計回り (2)もう一方の端Bを少しもち上げるには,鉛直上向きに何Nの力が必要か。 MOS

（4）についてでD→Aは気体が外部からされた仕事だと思ったのですが、なぜそのまま足すのでしょうか？ 解説お願いします🙇🏻‍♀️՞

63* なめらかに動くピストンをもったシリン ダーの中に1molの単原子分子気体が入れ られている。 図のように、 気体の状態を温 度 T〔K〕,体積Vo〔m〕の状態 A からゆっ くり変化させてA→B, B→CC→D, D →Aの過程を経て状態 Aにもどした。 A→B および C→D の過程では体積が一 定に保たれ, B→C および D→Aの過程で は体積は温度に対して直線的に変化してい る。 気体定数を R [J/ (mol・K)〕とする。 体積 〔m3〕 D Vo B 0 To T1 T2 温度 〔K〕 (1) A→Bの過程で気体が吸収した熱量は何か。 (2)状態Cでの気体の圧力は何N/m2 か。 (3) D→Aの過程で気体が外部へ放出した熱量は何か。 (4) A→B→C→D→Aの1サイクルをしたとき, 気体が外部へした仕事 は何Jか。 (5) この1サイクルの (熱) 効率eはいくらか。 (熊本大)

画像の問題についてですが、答えが(1)は②、(2)が②になります。どうしてこうなるのですか？計算方法の仕方も教えてほしいです！

11 物体の自由落下運動を利用して身体の敏捷びんしょうさを調べてみよう。 1 図のように,質量 0.10kg の長い物差しの上端をAさんが持ち, Bさんは最下端の 位置で指をひろげて待ちかまえている。 Aさんが手をはなして物差しを落下させるの を確認した後に,Bさんは手を上下に動かさずにすばやく物差しをつかむ。 Bさんは 物差しの最下端から0.20mの所をつかむことができた、Bさんがつかむまでに要した 反応時間は何秒か。 最も適当なものを、下の①~⑥のうちから1つ選べ。 ただし. 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 秒 必要であれば、V2を1.4として計算しなさい。 ひ 0 4-9/0-20 0.20:12×98×12 a 40 ⑩0.1 alo Bさん Aさん ② 0.2 ③ 0.3 ⑤ 0.5 ⑥ 0.6 ④ 0.4 2 次に、同じ形で質量 0.20kgの物差しにかえて、 同じ測定を行った。 Bさんがつかむ までに要した反応時間が同じだとすると, Bさんは最下端から何mの所をつかむこと ができるか。最も適当なものを、次の①~⑥のうちから1つ選べ。2 ⑩ 0.1 ④ 0.4 ② 0.2 ⑤ 0.5 -7- ③ 0.3 ⑥ 0.6

高校物理です。 この剛体が傾く条件がはっきり理解できません。どのような仕組みでこのような不等号が分かりますか？どなたか教えていただきたいですm(_ _)m

⑥ 剛体が傾く条件 m M (a) 引かないとき (b) 引く力 を加え, 大きくしていくとき T (c) Tを大きくし 傾き始めるとき T N 重力の 作用点は 重心 N AN このとき mg mg mg F 力のモーメントはつりあい,Nの作用 点は剛体の端のほうへ移動していく 剛体が傾くかすべりだすかの条件 摩擦力が十分に大きいと仮定して,剛体が傾く F<μN すべる前に 瞬間の摩擦力の大きさFを求める。 傾き始める ② Fと最大摩擦力 μNとの大小関係を考える(μは静止摩擦係数)。 N Nの作用点は 剛体の端 と囲ま 微小区 方形の 和が は、 静止摩擦力 F F>μN 傾く前に すべり始める

ここがθになる理由を教えて欲しいです。 また、糸Aと天井のなす角をθにしてもokなのですか？

基本例題 11 力のつりあい 51,52 解説動画 WY 天井の2点A, B から長さ30cmと40cmの 糸 a, b で重さ6.0Nのおもりをつり下げた。 AB 間が50cm のとき, 糸a,bの張力の大きさ T, S を求めよ。 WA 50cm B a b なぜここが? 30cm 40cm 指針 おもりには重力 6.0N, 張力 T, Sがはたらき こ れらがつりあっている。 張力を水平成分と鉛直成 分に分解し,各方向のつりあいの式を立てる。 3辺の長さの比が 3:45 の三角形は直角三角 形である (三平方の定理 32 +42=52 が成立)。 0 a b Tcose T S sin e S Tsin Scos o 解答 糸b と天井のなす角を0とすると 3 3 4 0 5' sin0= cos 0= 5 ④ 6.0N 水平方向のつりあいの式は Scos 0 Tsin 0=0 鉛直方向のつりあいの式は Ssin0 + Tcos0-6.0=0 ......2 T=4.8N S=3.6N [別解 右図のようにTとSの合力は ③ 重力とつりあうので ② ③式に①式を代入して T=6.0×==4.8N AS-T-0, S+T-6. 5 -6.0=0 3 S=6.0x -=3.6N 両式を連立させて解くと 5 6.0N

大問6の問4、問５の式がどうしても わかりません。 教えていただけますか。 答えも添付します。

6 図のように,鉛直方向上向きを正としてx軸をとり、原点Oには小球Aが,位置座標 x=x には小球Bがある。 時刻 t=0に小球Aを鉛直上向きに初速度v で打ち上げると 同時に,小球Bを静かに放した。 重力加速度の大きさをgとし,以下の各問に答えなさ い。 但し, 空気抵抗は無視できるものとし、速度、加速度は鉛直方向上向きを正とする。 0-16- X Vo V-V-gt O-Vogl 20 Vo =16 x+ B Vo A 【 配点: 24点】 Vist V=Votat V=Vo-ft (1) 時刻 t = 0 から小球 A, B が衝突するまでの間において, 時刻 t における以下の問 ① ~ ④ に答えなさい。 解答は X01 Vo,g, t のうち必要なものを用いて表しなさい。 ① 小球Aの速度を求めなさい。 (2) 小球Bの速度を求めなさい。 (3) 小球 A の位置座標を求めなさい。 ④ 小球Bの位置座標を求めなさい。 Vot (2) 小球Aと小球Bが衝突する時刻を求めなさい。 Y = ±gt² lo-1xgx V² t (3) 小球 A, B が衝突する位置座標xx>0であるための, A の初速度が満たすべき 条件をxo, vo,g を用いて表しなさい。 2 2 Votentio Votyge (4) 打ち上げられた小球 A の速度が0になった瞬間に,小球Bとの衝突が起きたとする。 ① 小球 A の初速度vo を Xorg を用いて表しなさい。 ② 衝突した位置の座標をx のみを用いて表しなさい。 V=Vogt- •VOXP Vox V-Vrat V-V-st = Vo-gt t O-Votat at=vo -8- Xyz M² 0-16 at Vo² 26-10-26 2V₂-

大問6の問4、問５の式がどうしても わかりません。 教えていただけますか。 答えも添付します。

6 図のように,鉛直方向上向きを正としてx軸をとり、原点Oには小球Aが,位置座標 x=x には小球Bがある。 時刻 t=0に小球Aを鉛直上向きに初速度v で打ち上げると 同時に,小球Bを静かに放した。 重力加速度の大きさをgとし,以下の各問に答えなさ い。 但し, 空気抵抗は無視できるものとし、速度、加速度は鉛直方向上向きを正とする。 0-16- X Vo V-V-gt O-Vogl 20 Vo =16 x+ B Vo A 【 配点: 24点】 Vist V=Votat V=Vo-ft (1) 時刻 t = 0 から小球 A, B が衝突するまでの間において, 時刻 t における以下の問 ① ~ ④ に答えなさい。 解答は X01 Vo,g, t のうち必要なものを用いて表しなさい。 ① 小球Aの速度を求めなさい。 (2) 小球Bの速度を求めなさい。 (3) 小球 A の位置座標を求めなさい。 ④ 小球Bの位置座標を求めなさい。 Vot (2) 小球Aと小球Bが衝突する時刻を求めなさい。 Y = ±gt² lo-1xgx V² t (3) 小球 A, B が衝突する位置座標xx>0であるための, A の初速度が満たすべき 条件をxo, vo,g を用いて表しなさい。 2 2 Votentio Votyge (4) 打ち上げられた小球 A の速度が0になった瞬間に,小球Bとの衝突が起きたとする。 ① 小球 A の初速度vo を Xorg を用いて表しなさい。 ② 衝突した位置の座標をx のみを用いて表しなさい。 V=Vogt- •VOXP Vox V-Vrat V-V-st = Vo-gt t O-Votat at=vo -8- Xyz M² 0-16 at Vo² 26-10-26 2V₂-

(1)抵抗が2つだったらそれぞれに流れる電流を考える というのはそういうものとして暗記しても大丈夫なものですか？

第1章 磁気 529. 磁場中を運動する導体棒 鉛直上向きに磁束密 度B[T] の一様な磁場中で,水平面内に置かれた長方 形ABCD の導線上に, 導体棒 ab を AD, BC と垂直 に置き,一定の速さ v [m/s]で右向きに引く。 AB=CD=L〔m〕 で, AB間とCD 間には抵抗 R[Q] がある。 なお, 棒と導線の間に摩擦はないとする。 R[Ω] A BB[T〕 b C v [m/s] L[m] R[Ω] D a (1) 棒 ab が一定の速さで動いているとき, ab間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) 棒ab を一定の速さで動かすときの外力の大きさを求めよ。 00 $5 例題74

至急！ なぜ(1)と(2)とで垂直抗力Nの大きさが異なるのですか？ (2)のＮも√3/2mgではダメなのでしょうか。 教えて欲しいです(>人<;)

【リード C 第3章力のつりあい 29 知 54 斜面上の力のつりあい 傾きの角45°のなめらかな斜面上に 重さ 20N の物体を置き,斜面にそって上向きに糸で引いて静止させ20付 る。糸が引く力の大きさ T[N] と, 物体が斜面から受ける垂直抗力の 大きさ N [N] を求めよ。 例題 12 63 N T 55 斜面上のつりあい 知 水平面より (1) (2) N 30°傾いているなめらかな斜面上に質量 m[kg] の物体をのせ、 1つの力を加え て静止させた。次の2つの場合について, 物体にはたらいている力のベクトルを図 30 mg 30° 中に記入し,各力の大きさを求めよ。 重力加速度の大きさをg [m/s] とする。 (1)斜面に平行な方向に力を加えたとき 例題 1263 (2) 水平方向に力を加えたとき 56 滑車を含むつりあいなめらかに回転する軽い滑車に,軽く て伸びないひもを使って、同じ質量をもつ3個の物体を取りつけた。 重力加速度の大きさをgとする。 はいず A