緑の下線のところについてなのですが、これはコンデンサーに流れ込む電流も問題文の図2のようになるということでしょうか？二枚目の写真の教科書のところにコンデンサーの電流は電圧に対してπ/2進むと書いてあるのですが、これとこの問題がの電流の流れが違うのは回路にコンデンサーを単独で... 続きを読む

146 46 交流過渡現象 図のX, Y, Zは抵抗 コンデンサ - コイルのいずれか1つずつである。 まず, 図1のように交流電源に接続す ると, Xを流れる電流(実線) Xに かかる電圧 (点線) の時間変 X Y Z 図 1 v 化は図2のようになった。 Io2A Ior =2〔A〕, Vo=100[V] である。 100V Vol 1 時刻 0 12 13 4 15 また,Zにかかる電圧の最大 値 V. は 50 〔V〕であった。 図2 次に図3のように直流電源と20 [Ω] の抵抗をXとYに接続した。 ス イッチSを閉じると 直後 Sには2 〔A〕 の電流が流れ、しばらくして5 X b 20Ω Y. S [A] の一定電流が流れるようになった。 Point & Hint 46 交流過渡現象 147 6x102(s) 交流の角周波数 ーに対してはV= ともに最大値)。 コンデンサ とすると,コイルに対してはV=L・I 1 CⅠ ここで,VとIは電圧と電流の実効値(あるいは コイルでは電圧に対して電流の位相は遅れ,コンデン 抵抗に対してはV=RI で位相の違いはない。 「サーでは逆に進む。 (1) Xは以上の知識から決まる。 YEZの区別は図3の直流回路の過渡現象から 調べる。 スイッチを閉じた直後コンデンサーは「導線」 コイルは「断線」状態 になる。そして、やがてコンデンサーは「断線」, コイルは「導線」状態に入る。 (2)コイルとコンデンサーは平均としての消費電力はない。 電力消費は抵抗での み起こり 実効値を用いて, RI または V.I. と表される。 実効値=最大値/√2 (3)X,Y,Zは直列なので, 流れる電流は共通。 そこで, Zにかかる電圧のグラ フ(図2のような) を描いてみると事態が明確になる。 (4) 各瞬間の電源電圧は, X, Y, Zの電圧の和に等しい。 (5) コイルは電流を流し続けようとするので・・・。 LECTURE コイルと電源の内部抵抗は無視でき コンデンサーのはじめの電荷は0とする。 図3 「X, Y, Zはそれぞれ何か。 また、それらの抵抗値 R, 電気容量 .C. 自己インダクタンスLの値はいくらか。 A 図1の回路の平均の消費電力はいくらか。 Zにかかる電圧が0となるのはいつか。図2の時刻 t の範囲で 答えよ。 図 1, 2 で時刻t=1×10-2 [g]のときの電源電圧はいくらか。ま した時刻 t = 4×10 [s]のときはいくらか。 (5) 図3で,Sを閉じ十分時間がたった後にSを開く。 その直後のX (1) 図2より電圧に対して電流の位相は遅れているから,Xはコイル。 また、図2より交流の周期はT=4×10-2 [s] なので, ω= 2π/T と Vo = wL・Io より VoT L = 2710 100 × 4 × 10-2 2×3.14×2 = 0.32 (H) 図3の回路で Y がコンデンサーとしてみよう (図 a)。 Sを閉じた直後はコンデンサーは導線と同じで, 一方,コイルは電流を通さないから流れる電流I は I = E 20 X 2002 ++ E 図 a となる (Eは電源の起電力)。 そして,十 分時間がたつとコンデンサーは電流を通さなくなり, コイルが導線と同 E じになる。すると,やはり 20 で発生するジュール熱を求めよ。 Level (1)~(4)★ (5) ★★ の電圧 (bに対するa の電位) を求めよ。 また, Sを開いた後, 回路 でIと同じ電流が流れることになる。 これ は事実に合わない。したがって,Yは抵抗(図b)。 Sを閉じた直後電流はR側を通るので X 20Ω E = (R+20) × 2 ...... ① Y R 十分時間がたつと、電流は導線となっているコイ ル側を通り Rはショートされるから E 図 b

これらの問題全て解説を見てもよくわかりません。

4 [等加速度直線運動] テスト 図のように,直線(x軸)上を運動している物体の運動 を v-tグラフに表した。 物体が原点x=0mにいると x[m〕 時刻 0 として、以下の問いに答えよ。 (1) 時刻 OS から 4.0sまでの加速度を求めよ。 また, この間の物体の速さは,速くなっているか, 遅くな っているか。 v [m/s] 本 20 (2) 時刻 4.0s から8.0sまでの加速度を求めよ。 また, この間の物体の速さは, 速くなっているか、 遅くな っているか。 0 2 4 6 -20 THA 100 t 10 [s]

(5)の問題についての質問です。右側の写真の回答の部分の図のところに、④から⑥までの運動は定圧変化と書いてあるとこほについてで、私はもしこの問題文にゆっくり移動させたなどと書いてあったら定圧変化だとわかるのですが、そう書いてない時でも定圧変化になるとみなせるのですか？

144 熱 pooooood 50 熱力学 滑らかに動くピストンを備えた断面積 S [m2], 全長 1m] のシリンダーがある。ピスト ンの質量は @kg], 厚さは 1L [m] である。 リンダーの底にヒーターが取り付けてあり、 定の電流を流すことによりA室の気体を加熱す ることができる。 ピストンとシリンダーは断熱 材でできている。シリンダーは鉛直に保たれて いて, A室には単原子分子の理想気体が1mol 入っている。 気体定数を RJ/mol・K〕,大気圧 を Po〔Pa〕,重力加速度をg_0m/s?] けを用い, 工以下は数値で答えよ。 M(FI) ·S[+] A 室 ヒーター L Level Point エ オ ピ と ジュー (N2)) カ LEC 図 1 アビ とする。ア〜ウには以上の文字だ であった。 気体の温度はT=ア ヒーターにも[s]間電流を流したところ、ピストンは1/21L[m] 上 昇した。 ヒーターが発生したジュール熱は Q=イ [J]である。 また、この間に気体がした仕事は ウ [J]である。 最初、シリンダーの底からピストンの下面までの高さは1/2/2L[m] [K] である。 イ I シリンダーの上下を逆転し、気体の温度を To〔K] にしたところ, 図2のように,ピスト 2 ンの上面はシリンダーの上底から / L[m] の 位置で静止した。 ピストンの質量はM= A& PoS 〔kg〕 であることがわかる。 3 A室 4Xの状態でヒーターに 1/2 t〔s] 間電流を流 ウ 23 した。 ピストンの上面はシリンダーの上底か らし オ・L〔m〕の所に静止した。 ピストン (5) さらに、ヒーター 2/23h [s]間電流を流し 図2 体の温度はT=カ To 〔K] となった。 た。 その途中でピストンはシリンダーの下底に達し、最終的には気 (立教大) H

物理力のモーメント F2cosθが力のモーメントの回転に無関係なのは何故ですか？？

1 32 右ページ上図のような質量m の一様な長方形の板にFF2 の力がは 考えます。 このとき、ちょうど床からの抗力は0になっているとします。 点を中心とする左回りのモーメントを求めましょう。 この問題では力がいろいろな方向に向きすぎているので, 鉛直方向と水平方向に分けましょう。 力がはたらく こうすると,回転に関係する力はFicose, Fisin0, F,sine, mgの 4つを考えればよいとわかりますね。 たときの左 のぞ 考えましょう。 それでは, 0を支点として,どちら向きに回そうとしている力なのかを考えましょう。 Fcoseは右回り, Fsin0は右回り, mgは左回り, F2 sin 0は右回り というのがわかりますね。 えると そして次は「力を分解する」か 「力を移動する」 かのどちらかを考えるのですが、 最初に力を垂直に分けてかき直したのですから、また分解するのはおかしいですね。 そこで「力を移動する」 方法で求めてみましょう。 左回りのモーメントを正とすると mg・2b-Ficos ・a-F1sin0 b-F2sinθ・4b 入り組んだ問題でもモーメントを求められましたね。 一般に、力が入り組んでいるときは、 まず垂直な2方向に分解してからモーメン トを考えると解きやすくなります。 また,モーメントに関して苦手意識のある人は ・棒の問題のときは力を分解して、うでの長さはそのままで掛ける ・板の問題のときは力を移動して,カに垂直なうでの長さを掛ける というように剛体別に解法を分けると解きやすいかもしれません。 これらのコツも覚えておくといいでしょう。

高1物理基礎です。 写真1は解説なのですが、そのページの右の図について、なぜ3つの力しかないのですか？押している力はないのですか？ 自分は最初にあると思い、F'(押している力と動摩擦力の和)＝−40より押している力を求めようとしてしまいました。 どなたか解説よろしくお願いし... 続きを読む

解説 (1) 右向きを正とすると,「v=vo+αt」 から, a=-4.0m/s 2 0=20+α×5.0 解答 (1) 左向きに 4.0m/s (2)50m (3) 40N 0.41 指針 (1) (2) 等加速度直線運動の公式を用いる。 (3) 運動方程式か ら動摩擦力を求める。 また, [F'=μ'N」 の式を用いて動摩擦係数を求 める。 (1)の計算において, v=0m/s,vo=20m/s, 左向きに 4.0m/s2 1 CC-8.82 t=5.0s である。 (2)等加速度直線運動の公式「x=vot+1/2af2」から, (2)の計算において, x=20×5.0+1/2×(-4.0)×5.02=50m 20.8- vo=20m/s,t=5.0s, a=-4.0m/s2 である。 (3) 動摩擦力の大きさをF' とすると, 物体が受ける力は図のようにな 4.0m/s² AN る。 運動方程式から 10×(-4.0)=-F'F'=40N 正の向き 物体が受ける鉛直方向の力のつりあいから、垂直抗力Nは重力 mg に 等しい。 したがって,「F'=μ'N」から, F' = N F' F 10×9.8 mg 40 =0.408 0.41 mg 8.0*0.8

kxが上向きにはたらくのはなぜですか？下のばねに引っ張られてるから、下向きではないのですか？

42斜面とばね図のように、質量mのおもりPに, ともに自然の長さがばね定数がんと2kの軽いばね の一端を取りつけ, 傾きの角が0のなめらかな斜面上に 置いた。 次に,それぞれのばねの他端 A. B を,AB 間 k P 1,3 の長さが2となるように斜面に固定した。 小球が静止しているとき,AP 間の長さ はいくらか。 重力加速度の大きさをg とし,Pの大きさは無視できるとする。 AL000000000048 2k 50

(2)で、グラフを使わないで求めると、式はどうなりますか？

13 エレベーターの運動 地上に静止していたエレベーターが,時刻 t = 0sに上昇 し始め、 最初の 4.0 秒間は一定の加速度で上昇し, 次の 2.0秒間は速さ 6.0m/sで上 昇した。 その後, 一定の加速度で 3.0 秒間減速し、 最上階で静止した。 (1)グラフ エレベーターの速さ [m/s] と時刻 t [s] の関係を表すグラフをかけ。 (2) 最上階の地上からの高さを求めよ。 (3)グラフ エレベーターが上昇した距離 x [m] と時刻t[s] の関係を表すグラフをかけ。 4 例題 5

(4)はなぜこの答えだとわかるのですか？そもそも一度静止したら、静止したままなのではないのですか？

図のように, なめらかな水平面内にあるx軸上を,質量 2kgの物 体が速度 12m/s で運動している。 12 m/s 2kg 6N →x づき / Q (1) この物体に時刻t=0s から,x軸の負の向きに6Nの力を加 え続けた。物体に生じる加速度の向きと大きさを答えよ。 運動方程式 ma=Fに値を代入していきましょう。質量は m=2kg, 加速度aは未知数なのでそのまま,力は負の向きに6N なのでF=-6Nです。 したがって, 2xa=-6 a=-3 x軸の負の向きに3m/s 2 (2)この物体が静止する時刻を求めよ。 (1)の答えから、 加速度が定数 (-3)であることがわかったので、こ の物体はx軸上を等加速度直線運動します。 したがって, 等加速 度直線運動の3公式を使うことができます。 (2)では, 物体が静止する時刻, すなわち速度 = 0 となる時刻を 求めるので, v=vo at の公式を用います。 公式にv=0m/s, vo=12m/s,a=-3m/s を代入して

イについて教えて欲しいです！ 弦の振動は弦の中央部分において、基本振動では腹2倍振動では節になるみたいな感じで理解していたのですが、この解説はどういうことですか？？

第3問 次の文章を読み, 後の問い (問1~5)に答えよ。(配点25) る 図1の装置を用いて, 弦の固有振動に関する探究活動を行った。均一な太さの一 本の金属線の左端を台の左端に固定し、間隔Lで置かれた二つのこまにかける。 金属線の右端には滑車を介しておもりをぶら下げ,金属線を大きさSの一定のカ で引く。金属線は交流電源に接続されており,交流の電流を流すことができる。以 下では,二つのこまの間の金属線を弦と呼ぶ。 弦に平行に軸をとる。 弦の中央部 分にはy軸方向に,U字型磁石による一定の磁場 (磁界)がかけられており,弦には 電流に応じた力がはたらく。 交流電源の周波数を調節すると弦が共振し, 弦にでき た横波の定在波 (定常波) を観察できる。 時刻 台 y x 5 交流電源 LA 140 S < A 図 1 Av 大き 00 Am 滑車 M おもり 0

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)★★