重要問題集85の(3)(4)です。 (3)書いてある言葉の意味は分かります。なぜ1がsinθとルートの間に入ったのかがわからないです。 (4)1行目までしか言ってる意味がわからないです。 受験に物理を使わないので基礎知識がだいぶ欠落しています(>_<) 頑張って理解する... 続きを読む

必解 85. 〈光の屈折〉 図は屈折率の異なる2種類の透 明な媒質1 (屈折率 n) と媒質 2 (屈折率n2) からなる円柱状の二 重構造をした光ファイバーの概念 図であり,中心軸を含む断面内を 光線が進むようすを示している。 中心軸に垂直な左側の端面から入射した光線が、 媒質の境界で全反射をくり返しながら反対 側の端面まで到達する条件を調べてみよう。 空気の屈折率は1としてよく, 媒質中での光損 失はないものとする。 また媒質2の内径および外径は一定であり, 光ファイバーはまっすぐ に置かれているとしてよい。 中心軸 L 媒質2 媒質 1 媒質 2 B (1) 左側の端面への光線の入射角を0とするとき COSα を0と」 を用いて表せ。 (2) 光線が光ファイバー内で全反射をくり返して反対側の端面に到達するための sin0 に対 する条件を 1 2 を用いて表せ。 ただし,0°<0<90°とする。 (3)0° <890°のすべての入射角0に対して境界 AB で全反射を起こさせるための条件を nとn2 を用いて表せ。 (4) 光ファイバーの全長をL, 真空中での光の速さをcとするとき (2)の条件を満 左側の端面から反対側の端面に到達す7 土地 ミ

この問題の(3)の小球が正の無限遠に到達しないxの条件が分からないのでどうやって考えるのか教えて下さい。

364.電位図のように、xy平面上の点(a,0)(a>0), (a,0)にそれぞれ電気量Q>0) と4Qの点電荷が固定さ れている。 クーロンの法則の比例定数をk, 無限遠の電位を0 とし、重力や空気抵抗は無視できるものとする。 -4Q - a 0 a x X電気量C の小球を,x軸上の負の無限遠から点(-34,0)まで動かす間に静電気 力がする仕事を求めよ。 正の電気量をもつ小球を, 点 (α, 0) からx軸の正の向きにわずかな距離だけ離れた x軸上の点に静かに置いたところ、小球はx軸の正の向きに動き始めた。小球の速 さが最も大きくなる点のx座標を求めよ。 X₂ 正の電気量をもつ小球を,点(x,0)(x>α) に静かに置いた後,小球がx軸の正の向 きの無限遠に到達しないためのxの条件を求めよ。 [16 早稲田大改) 359

31-34番の解き方を教えてください！！ 高校の物理基礎です！

15. なめらかに動くピストンをもつ円筒容器中の気体を加熱し, 7.0J の熱量を与えたところ, 気体は膨張して外部に 2.8J の仕事 をした。 次の各問に答えなさい。 解答番号 31 ~ 32 (1) 気体がされた仕事は何Jか。 【知識・技能】 解答番号 31 ( 31 ) J (2) 気体の内部エネルギーの増加量は何Jか。 ( 32 ) J 31 32 【知識・技能】 解答番号 32 解答番号 33-1~34 (1) 2個のおもりを10回下降させたときに, おもりにはたらく重 力がした仕事の合計は何Jか。 【思考・判断・表現】 解答番号 33-1,33-2 133-1 ( 33-1)×10 ( 33-2)」 (2) 容器中の水の温度は何K上昇するか。 【思考・判断・表現】 33-2 16. ジュールは, 図のような装置を用いて, 熱がエネルギーの一種であることを示した。 この装置 では,おもりが下がると, 糸に引かれた羽根車がまわり, 容器中の水がかきまぜられて温度が上昇 する。 容器に 100gの水を入れ, 糸の両端につけた1個 10kgのおもり 2個を1.0m 下降させる操作を 10回繰り返した。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2, 水の比熱を4.2J/(g・K) とし, 熱は外部に逃げな いものとする。 次の各問に答えなさい。 解答番号 34 ( 34 ) K ク 34 7.0J 00 1.0m 12.8J 羽根車 四隅突出型 1.0m

解き方教えてください

課題 5 図のように、ひもに質量mの物体を吊り下げ､ ひもの一端は天井に固定し、 他端は天井に固定した なめらかな滑車を通して手で支えたところ、 ひもと 鉛直方向のなす角度は30°となった。このとき 手に加わる力の大きさはいくらか。 ただし、 ひもの 質量は無視でき、 重力加速度の大きさをgとする。 (センター試験より) √√3 2 ・mg 5 2mg 27/323 6 mg 061 mg mg √3 4 1-2 -mg 0 0 M

(1)の2つ目のニアイコールの前後でどういう計算をしているのか教えてください

定の速さで直線上を運動している振動数f の音源が, 点0 を通過する瞬間から短い時間 ⊿t の間,音を発する。 0 から見て音源の運動方向と 角をなす方向へ、距離だけ隔たった固定点P でこの音を聞く。ここで, 音源の速さは音速Ⅴ より遅いとし,また,音源が音を出しながら進行 vat する距離 4tは, rに比べてずっと小さいとする。 以下の問いに答えよ。 音源が音を出し終わる点,すなわち, 点0 から だけ隔たった点 解答 (1) △OPO' について余弦定理を用いると r² = √r² + (v4t) ² - 2r (v4t) cos 0 = r (2) =r₁ r√/1-2( v4t)cos 0 =r{1- (v4t) cos 0} = r それぞれ 174 + 1/14 だから 9 V '0′と点Pとの距離は、近似的にr-v4t cos0 と表されることを示せ。 点Pで聞こえる音の継続時間 ⊿t' を⊿t, V, 0, 0 で表せ。 (2) の結果を用いて, 点Pで聞こえる音の振動数f' をf,V,v,0で 表せ。 8=60°の方向にある遠方の点P, で振動数 1020 Hzの音が聞こえ､ 8=180° の方向にある点P2で振動数 935 Hzの音が聞こえた。 音速 V を340m/s として, 音源の運動する速さと音源の振動数fとを求めよ。 (電通大) 0 2 1+ (v4t) ² - 2 ( v4t) cos 0 r COS =r-vat・cos o Dt: Ba r At' ' = (st + 7) - — = st - ² = 7² = 4t O' |別解 r≫udt の条件では線分 OP と O'P は平行とみなすことができる。 したがって, O' から OP に下した垂線の足をHとすると,HP≒O'P ∴. OP-O'P≒OH = v4t・cos 0 (2) 時刻 t = 0 に音を出し始めたとすると, 音が聞こえ始める時刻, 終わる時刻は, 1,P j' O'P≒OP-OH=r-vat.cose At-v4t cos 0 V-vcos At

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

(4)が分かりません💦 2枚目が解説です。 kΔTcaと置くところから全く分からず...どなたか解説お願いします🙇‍♀️

例題 21 気体の変化 114 115 118 120 121 126 下図のように, 物質量が一定の理想気体をA→B→C→A と状態変化させた。 B→C は等温変化であり, A での絶対温度は300Kであった。 (1) B での絶対温度 TB 〔K〕 と C での体積Vc[m²] を求め p[Pa〕↑ よ。 (2) A→Bの過程で,気体が吸収した熱量は AT I QAB=9.0×10°〔J〕であった。 気体が外部にした仕事 WAB〔J〕はいくらか。 また,気体の内部エネルギーの0.30 変化 AUAB〔J〕はいくらか。 (3) B→Cの過程で,気体が外部にした仕事は WBc=9.9×10°[J] であった。 気体の 内部エネルギーの変化4UBc 〔J〕 はいくらか。 また, 気体が吸収した熱量QBc〔J〕 はいくらか。 3.0×105 1.0×105 C Vc V[m³] (4) C→Aの過程で,気体が外部にした仕事 WcA〔J〕 はいくらか。 また, 気体の内 部エネルギーの変化 4UcA 〔J〕, および気体が放出した熱量 QcA [J] はいくらか。

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

(3)がわかりません。なぜこのような式になるのですか？どなたか教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️

解 110 気体分子の運動 右図のような, 半径rのなめら かな球形容器に,質量 m の分子がN個入っている。 分 子はすべて同じ速さで動いているものとし, 分子どう しの衝突は考えない。 また, 分子は容器の壁と弾性衝突 をするものとする。 (1) 右図のように, 1個の分子が入射角0で壁に衝突す る場合,分子の運動量の変化の大きさを求めよ。 (2) (1) の分子が壁に衝突してから、 次に壁に衝突するま でに進む距離 AB を, r と 0 を用いて表せ。 (3) (1) の分子が単位時間あたりに壁に衝突する回数を求めよ。 (4) (1) の分子が単位時間あたりに壁に及ぼす力積の大きさの総和を求めよ。 (5) N 個の分子が単位時間あたりに壁に及ぼす力積の大きさの総和を求めよ。 (6) 容器の壁が受ける圧力を求めよ。 (7) 気体の体積をVとして (6) の圧力を,V,N, m, v を用いて表せ。 B 0 0 A

この問題ではなぜ物体AとBの運動方程式を考える以外に糸の運動方程式も考えなければならないのですか？ 糸の運動方程式を考えるという発想が出来なく、初見では解けませんでした。教えてください。

10. 糸でつながれた2球の運動 8分 図のように,質量mの2つの小球 A, B に軽い 糸をつけ, 糸の一端Pを大きさFの力で鉛直に引き上げる。重力加速度の大きさをgとする。 問1 PA間の糸の張力の大きさを T1, AB間の糸の張力の大きさを T2 とする。 小球Aの 加速度の大きさを表す式と, T と T2 の関係を表す式の組合せとして正しいものを次 の①~⑥のうちから1つ選べ。 ① ② 3 (4) (5) VA 加速度の大きさa F 2m O F 2m F 2m F 2m +g 2m F 2m +g +g g FO g g ひ T と T2 の関係 T₁=1/T₂ 2 T₁=T₂ 0 T=2T2 T₁=T₂TT 2 T1=T2 #AJT-10333 T=2T2 t natu+1 mix+0800 08.2004 VA 0 B 10:200 104 問2 引き上げている途中で糸をはなした。 その時刻を t=0として,時刻t (t>0) と小球B の速度 v の関係を表すグラフとして最も適当なものを,次の ① ~ ④ のうちから1つ選べ。ただし,鉛直上向 きを速度の正の向きとする。 ① COLO 4 P T, m Vastu-10 184-188000 img 17₂ T2 ng m 7₂ m