高校　物理　波 全問題答えと解説をお願いしたいです。

応用問題 じゃ!! 音HO×08 、 コーー 応用問題 5e mofSi a口 ズツ3 僕 |1| x軸上を負の向きに,正弦波が進んでいる。図1は,ある時刻における変位 ymf 0.1 y [m] と位置x[m] との関係を示している。また, 図2は,ある位置での変位y ABCD/E F G\H 3 0 12x(m) 6 [m] と時刻t [s] との関係を示している。 -0.1 (1) 波の速さはいくらか。 図1 (2) 図1を=0 の波形として、図2のような変位と時刻の関係となる点を, A ym ~H の記号で答えよ。 (3) 図1の状態のあと, 点Aの位置に波の山が来るときの時刻を,自然数 (n= 0.1 と s) 0.04 0 0.02 -0.1 0, 1, 2,…)を用いて表せ。 図2 《ヒント》 (2) 図2において、 時刻0から微小時間が経過したとき, 媒質の変位の向きはy軸の正の向きになる。図1の 状態から微小時間が経過したときの波形を描くことで, 媒質各点の速度の向きを判断できる。 《解答》(1) 3.0×10m/s (2) D (3) (2.5+4.0)× 10-2 [s] 2 に om'01×A0 阪音。 は 宝の着 開 mn00.0 ses 天番問の Sのまさを遊一お題①常常 口開 数 位 図 さすでもの宝のい () |2 固定された反射板による波の反射を考える。図は, 波の進む向きを x軸と して、時刻=0における入射波を示している。入射波は正弦曲線で表され, 波 の周期をT [s] とする。また, 波は, 反射板で固定端反射されるものとする。 (1) 図に示された入射波に対する反射波の波形を図中に描け。 (2) 図の状態から時間が経過して,入射波と反射波の合成波の変位が,どの xについても0となる最初の時 正 (1 刻を求めよ。 (3) 合成波の変位がどの xでも0となる状態は, 一定の時間間隔で繰り返される。図の状態から数えて,合 成波の変位がどの xでも0となる n回目の時刻を求めよ。 《ヒント》(3) 合成波の変位がどのxでも0となる時刻は, 1/2周期で繰り返される。 反射波 反射板工 《解答》(1) 上下に 反転 入射波 ザ 折り返す 図1 1お火!!今

問3、4の解説をよろしくお願いします🙏

+0 ② 波源 Si, S2を結ぶ直線上に生じる定常波の腹 や節を観察してみよう。 ③ 波の振動数を変化させたり, 波源 S,.. S, の間隔を変化させたりすると,干 渉模様はどのように変化するだろうか。 15 章 3 2 谷+山 右の図のように,水面に置いた小球 Si, S2 を同じ周期·同位相で振動させ,波長 4.0 問3 Sj Q cm の円形波を干渉させた。 (1) 図中の点A~Dで, 2つの波が強め合う のはどこか。また, 弱め合うのはどこか。 ただし、図の1目盛りを1cmとする。 20 D の波面を表す。 A 誰を L., L, 相となって B S2 (2) S, と S2の間に, 2つの波が強め合う点 C る弱め合う はいくつあるか。 25 (1)強め合う:A, D 弱め合う:B, C(2)3個 問4 波長5.0 cm, 振幅 0.30 cm の2つの波が, 水面上で15.0cm だけ離れた2 点 S. S, から, 同位相で広がっている。距離による波の減衰は無視できるも 2 のとして,次の問いに答えよ。 (1) Si, S2から,それぞれ 30.0 cm, 37.5 cmの点Pの合成波の振幅を求めよ。 30 (2) S, と S2 の振動が逆位相である場合,(1)の答えは,どうなるか。 (1)0cm (2) 0.60 cm 0平面上の2点からの距離の差が一定であるような曲線を双曲線 という (→p. 426)。

問3、4の解説をよろしくお願いします🙏

+0 ② 波源 Si, S2を結ぶ直線上に生じる定常波の腹 や節を観察してみよう。 ③ 波の振動数を変化させたり, 波源 S,.. S, の間隔を変化させたりすると,干 渉模様はどのように変化するだろうか。 15 章 3 2 谷+山 右の図のように,水面に置いた小球 Si, S2 を同じ周期·同位相で振動させ,波長 4.0 問3 Sj Q cm の円形波を干渉させた。 (1) 図中の点A~Dで, 2つの波が強め合う のはどこか。また, 弱め合うのはどこか。 ただし、図の1目盛りを1cmとする。 20 D の波面を表す。 A 誰を L., L, 相となって B S2 (2) S, と S2の間に, 2つの波が強め合う点 C る弱め合う はいくつあるか。 25 (1)強め合う:A, D 弱め合う:B, C(2)3個 問4 波長5.0 cm, 振幅 0.30 cm の2つの波が, 水面上で15.0cm だけ離れた2 点 S. S, から, 同位相で広がっている。距離による波の減衰は無視できるも 2 のとして,次の問いに答えよ。 (1) Si, S2から,それぞれ 30.0 cm, 37.5 cmの点Pの合成波の振幅を求めよ。 30 (2) S, と S2 の振動が逆位相である場合,(1)の答えは,どうなるか。 (1)0cm (2) 0.60 cm 0平面上の2点からの距離の差が一定であるような曲線を双曲線 という (→p. 426)。

(3)で解答は運動量保存で解いていて、自分の解答は間違っていました。なぜ写真のような解き方では解けないのか教えてください

図のように、ばねによって発射される小物体の運動を考える。 小物体の質量はmであり, 大きさが無視できる。 ばねは, 一端が固定され, 他端に板が取り付けられている。 ばねは フックの法則に従い、ばね定数をkとする。 空気抵抗, ばねおよび板の質景は無視できる ものとする。重力は鉛直下向きに働き, 重力加速度の大きさをgとする。すべての運動は、 図に示す錯直平面内で起ころものとする。 以下の設問に答えよ。 R 円筒面 板 小物体 (質量m) 曲面 台車 (賞量M) IS 0 1床 ばね 溝 図 ばねが自然長からdだけ縮むように小物体を押し, 静かにはなした。 小物体は板から離 れて,水平な床を右向きに速さで運動した。床と小物体との間の摩擦は無視できるもの とする。 (1)速さめを, m, d, g, kの中から適切なものを用いて表せ。 床の右側には水平な溝が掘ってある。 この満の左端に, 質量Mの台車が静止している。 台車の上面は水平であり, 床と同じ高さにある。 小物体が床から台車に乗り移った後,小物体と台車はいずれも右向きに運動した。台車 に乗り移った直後の小物体の速さはめであった。台車の上面と小物体との間には摩擦があ り、その動摩操係数をμとする。 台車の右端と小物体は, 同時に同じ速さり、で満の右端に 到達した。台車と満との間の摩擦は無視できるものとする。 (2) 小物体が台車上を運動しているとき, 小物体と台車の加速度(右方向を正)を、それ ぞれa, Aとする。小物体と台車の水平方向の運動方程式を, それぞれm, M, vo, a, A, 9, μ'の中から適切なものを用いて記せ。 (3) 速さりを, m, M, vo, 9, μμの中から適切なものを用いて表せ。

(２)は、なんでC点の物体の速さが0になるんですか？

っかかり、 を性として が が 60°となるとき、 おもりの連さはいくらか。 145.ジェットコースター●図のように, (3) おもりが最高点に達したとき、 糸と鉛直方向とのなす角はいくらか。 全車が速さ14m/s で点Aから出発し, 鉛 直面内にある直径7.5mの円形のレールを 一周し、斜面をのほる。 面はすべてなめら 14m/s' 7.5m かであるとして, 重力加速度の大きさを A 9.8m/s° とする。次の各問に答えよ。 (1) 円形のレールの最高点Bにおける台車の速さはいくらか。 (2)台車が斜面上の最高点Cに達したとき,水平面からの高さはいくらになるか。 物理 46. 斜方投射と力学的エネルギー● 図のような、 かな曲面がある。水平な地面からの高さん。 A

（外部抵抗での消費電力の時間平均を求めよ）という問題です。 消費電力を求めるところまでは行けるのですが、答えの4行目からよく分かりません💦 教えてください！

ただし,図中の矢印の向きに流れる電流を正の方向とし,コイルの回転熱は 続されている。回転軸(整流子側)から見た概略図に示すように,長さしの20 【I) 一様な磁束密度Bの磁界を発生させる磁石の間に図1のような堅い一巻的 一方に対して、コイルの面に垂直な向きに力を加え続け, 力の大きさFを開 L,垂直な辺の長さばLaである。コイルは図のように円筒状の整流子に指。 でなめらかに接触しており, 導体および導線を介して抵抗値Rの外部伝おに コイルを設置した。磁界中のコイルは長方形であり,回転軸に平行な辺の長お。 続されている。回転軸(整流子側)から見た概略図に示すように ただし, 図中の矢印の向きに流れる電流を正の方向とし、 コイルの回転部r。 に対して垂直である。 また時刻t=0においてコイルの面は磁界と平行であえ 以下, 円周率をπとする。

(3)の解き方を教えて欲しいです。 公式などを教えて貰えると嬉しいです‼️

図のような,表面のなめらかな曲面の最下点 B 41 からの高さ 1.60mの点Aから, 初速度0で小球を すべらせる。重力加速度の大きさを9.8m/s? とす A C る。 1.60 m 1.20 m (1) 小球が Bを通る瞬間の速さは何m/s か。 (2) 小球はBからの高さ 1.20 mの点Cから飛び出 す。Cから飛び出す瞬間の速さは何m/s か。 (3) Cにおける接線が水平面となす角が 60°であると すると,小球がCから飛び出した後の軌道の最高点 S60° B はBから何mの高さのところか。 ) mghaかび mgha ふ:2ghA こ 2 JB:2 9.8x/.6 V= 31.36 V。-5.6[m/s] mghaこそのを+かghe Ve- 2gha-1ghc Nここ2x9.8x16 -2×9.8×1.2 wミ-7、84 Ne-2.8 [my/s] -14-

基本例題18の(２)はどの公式を使うかがよく分かりません 教えてください

基本 1, 148 基本例題18)弾性力による運動 なめらかな水平面 ABと曲面 BCが続いてい る。Aにばね定数9.8N/mのばねをつけ, その他 端に質量0.010kgの小球を置き, 0.020m縮めて はなす。重力加速度の大きさを9.8m/s°とする。 (1) 小球は、ばねが自然の長さのときにばねからはなれる。その後,小球は,水平高 ABから何前の高さまで上がるか。 (2) 水平面 ABからCまでの高さは0.40mである。ばねを 0.10m縮めてはなすと、小 球はCから飛び出した。このときの小球の速さはいくらか。 0.40m M B A 135 ルギーは重力による位置エネルギーのみである。 最高点の高さをh[m]とすると, 垂直抗力は常に移動の向きと垂直で あり仕事をしない。小球は弾性力と重力のみから 仕事をされ,その力学的エネルギーは保存される。 (1)では,ばねを縮めたときの点と曲面上の最高点, (2)では, ばねを縮めたときの点と点Cとで, それ ぞれ力学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 (1) 重力による位置エネルギーの 高さの基準を水平面 ABとすると, ばねを縮め たときの点で、小球の力学的エネルギーは, 弾 性力による位置エネルギーのみである。 曲面 BC上の最高点で, 速さは0であり,力学的エネ 指針 1 -×9.8×0.020°=0.010×9.8×h 2 h=2.0×10°m (2) 飛び出す速さをv[m/s] とすると, 点Cにお いて, 小球の力学的エネルギーは,運動エネル ギーと重力による位置エネルギーの和であり, 解説 ;×9.8×0.10°=小×0.010× 2 ぴぴ +0.010×9.8×0.40 v=1.96=1.4° ひ=1.4m/s 18しポン みた

青い線で引いてある文章の言っている意味がわからないので教えてください🙏

図aの放電管は, 電子銃から射出された電子の軌跡を観察する装置であり,編 (1) 偏向極板の間隔が5.0mmのとき, 両極板に 4.0Vの電圧を加えると, 慰航県 10 け 例題 5 放電管 図aの放電管は, 電子銃から射出された電子の軌跡を観察する装め 極板に電圧を加えて, 電子の軌跡を上下に曲げることができる て 出て,電極Bの小孔を通って, 偏向極板に向かう。 図a 図b A B 15 電子銃 電子銃 偏向極板 電源の+へ 偏向極板 電源の一へ アルゴンガス (1) 偏向極板の間隔が5.0mmのとき, 両極板に4.0Vの電圧を加えると、 sに、 20 の電場の強さはいくらか。 (2) 電子銃の電極 AB に 200Vの電圧を加えると, 電極Aを初速度0で離れた軍。 が,電極Bを通過するときの速さぃはいくらか。 電子の電気量を -e=-1.6×10-19 C, 質量を m=9.1×10-31 kg, V91 号 9.5 とする。 【解) V (1) V= Ed より, E= d 4.0 5.0× 10--8.0×10°V/m (2), 静電気力が電子にする仕事はW=eVであり, この分だけ電子の運動エネル ギーが増加するので, -mv"=D eV 2

(3)の問題で、解説の最後の=R+(μ'dcosθ)まではたどり着いたのですが最後dを代入してからどのようにしたら答えになるのかが分かりません。

187.仕事と運動エネルギー ●質量2.0kg の物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ 3.0m/s で通過 した瞬間から, 速度の方向を含む鉛直面内で一定の角日だ F(N) F Oト 10m け上向きに力F[N] を加えた。カFの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。また, cos0=0.80 とす 8.0 る。 2.0 (1) カFが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=D10m の点を通過する瞬間の速さひは何m/s 10 x [m) 100 か。 こ 代 108.保存力以外の力の仕事 ● 半径尺の円 弧状のなめらかな曲面ABがある。円弧の上 端Aと円弧の中心0の高さは等しく, 円弧の最 下点Bと0を通る線は鉛直である。その右側に HT はなめらかな水平面 BC と傾角0のあらい斜面 CD がある。いま, 円弧の上端Aから質 量mの小物体を静かにはなしたら,円弧にそってすべり降り,さらに斜面 CD にそって のほり始めたが,点Cからある距離を進んだ点Xで速度がいったん0になった。その直 後に逆もどりをして, 円弧面のある高さの点Yに達したところで再び速度が0になった。 小物体と斜面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 (1)小物体が最初に円弧の最下点Bを通過するときの速さかはいくらか。 (2) CX 間の距離dはいくらか。 (3) 小物体が逆もどりをして円弧面をのぼったときの最高点Yの高さHは,点Bを基準 にしていくらか。 R A X D B メ 末 ( 大のびの (東京電機大 改] > 105 ヒント 107. カFの分力 Fcos0のみが仕事をする。(F-x 図の面積)×cos0 が, Fのした仕事となる。 108.動摩擦力は, 斜面の上り, 下りともに物体に対して負の仕事をする。