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物理 高校生

図cのところに書いてあるように、おもりの速度がなぜv1となって、台車と球と一緒になるのかわかりません。どなたか教えてください。

*1a- 2) れば必 チェック問題3滑車と放物運動 やや難 15分 図のように,上端に滑車のつい た傾角30°の粗い斜面がある。質量 mの台車Aの上に質量 mの球Bを 乗せ,軽い糸で滑車を通して質量 4mのおもりCにつなげ, 全体を静 かに平板上に置いた。台車は, 動 V3の斜面上Lだけ登り,滑車に衝突すると,球はその L m (B mA C4m 30° 摩擦係数 ときの初速度で空中に飛び出していって最高点に達した。 (1) 球が飛び出す速さ v,はいくらか。 (2) 球が飛び出した位置からはかった, 最高点の高さん,はい くらか。ただし,最高点での球の速さは となる。 3 V3 N. 説(1) 速さを問うので, エネルギーで解 こう。まずは、動摩擦力から出してみよう。 図aで,台車と球の斜面と垂直方向の力のつ り合いの式により, 垂直抗力Nは N=2mg cos30° =/3mg よって,動摩擦力の大きさFは. 13 F -30° 2mg 図a F=YSN=×3 mg=mg…0 3 ここで、台車と球に注目して〈仕事とエネル ギーの関係)を立てると、「3要素」は(ばねナシ)。 (速さ0),(高さ0とする) (速さ),(高さはLsin30° L T FOr El 30° -L)で 高さ0とする 中 図b 0+(-F×L)+(張力T)×L= -2mv?+2mg× Lとなるね。 未知 この式からは求まるかい? 99 第8章 仕事とエネルギーの関係 ーa

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物理 高校生

(2)私は氷が0℃から温度上昇しているところに注目して、 4.2×10³=m×4.2×20 84m=4200 m=50 と計算したんですけど、なぜ間違いなんですか?

例題22 熱と温度 |102| 103 104 右図は,-20 ℃の氷にゆっくりと熱を加えた ときの温度上昇の様子を表している。 水の比熱を 4.2J/(g-K)とする。 1) グラフが横軸に平行になっている部分では、 熱を与え続けているのに温度上昇が見られない。 その理由を答えよ。 (2) この氷の質量は何gか。 (3) この氷の比熱は何J/(g·K)か。また, この氷の融解熱は何J/gか。 (4) この氷がすべて 50℃ の水になったときに熱を加えるのをやめた。その水と 70 ℃ の水300gとを混合した。 全体の温度が一様になったとき, 水の温度は何 ℃になっているか。 30 温 度 (℃) 0 -20 04.2 37.8 50.4 熱量×10°U Cha SP 問題文を読み解く。 (3)「氷(水)の比熱」 →氷(水)が温度上昇している部分に注目する。 「氷の融解熱」一→氷が融解している部分に注目する。 SP 高温物体と低温物体の温度変化を整理する。 (4) 高温物体:「70 ℃ の水」 →t[℃]に下降 温度降下は70-t[℃] 低温物体:「50 ℃ の水」 →t[℃]に上昇 温度上昇はt-50[℃] 解答 (1) 熱が0℃の氷(固体)から0℃の水(液体)へ状態を 変化させるために使われるので温度が上昇しない。変 (2) 氷の質量をm[g]とする。水が温度上昇している部分に注 目すると,Q=mcAT より、 (50.4-37.8) ×10°=m×4.2×(30-0) したがって, m= 100[g] (3) 氷の比熱をc[J/(g·K)]とすると、 Q=mc4T より、 (4.2-0)×10°=100×c×10-(-20)| したがって, c=D2.1J/(g·K)] また,氷の融解熱をLJ/g〕とする。 氷が融解している部 分に注目すると、, Q=mLより、 (37.8-4.2) ×10'=100×L したがって, L=336= 3.4×10°[J/g) (4) 70℃ の水が失った熱量をQ), 50℃の水が得た熱量を Q0), 一様になったときの全体の温度をf[℃]とすると、 Q=300×4.2× (70-t)[] Q=100×4.2× (t-50) [J] となる。熱量の保存より. Q=Q:となるから, 300×4.2× (70ーt) %3D100×4.2× (t-50) したがって, t= 65[℃] 補 この氷が融けてすべて水に なったときも質量は m[g]のま まである。 センサー 28 比熱cU/(g-K)]や熱容量 CU/K]を用いた熱量Q] の表し方 Q=mc4T Q=CAT センサー 29 融解熱または蒸発熱LU/g] を用いた熱量QDの表し方 Q=mL

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