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物理 高校生

(5)です エネルギーを求めるのに、なぜW=qVの仕事の公式が出てくるのですか?

図は荷電粒子を磁場の中で円運動を行わせながらくり返し加速する サイクロトロンの原理を示すものである。左右の半円筒形の電極 (ディーという)は内 部が中空になっており, ディーの部分には紙面に垂直に表から裏の向きに磁束密度Bの T60 277. 加速器 サイクロトロンの原理を示すものである。左石の円荷形の電極(ディーといする 部が中空になっており, ディーの部分には紙面に垂直に表から裏の向きに磁東を内 一様な磁場が与えられている。 質量 m, 電荷qの荷電粒子はデ ィーの内部では円運動を行い,ディーの間隙を通過するときだ)) け高周波電圧により加速される。初め粒子は, ディーおよび磁 / 場に垂直に速さゅで入射し, 図のような軌道を描いた。 (1)図の荷電粒子の電荷は正, 負のどちらか。ケ中 (2) 粒子が磁場から受ける力の大きさFを求めよ。 (3) 粒子が描く円軌道の半径 ro を求めよ。 (4) 粒子が初め,ディーの中を半周するのにかかる時間を求めよ。 高周波電圧の周期は粒子の円運動の周期に等しいように設計され,粒子が効率的に加 速されるようになっている。粒子は速さ voでディーを垂直に飛び出した。ディーの間 隙で加速された粒子は, 隣のディーの中でより大きな円軌道を描く。 (5) 粒子が間隙を通過する間, 2つのディーの間の電位差を一定とみなしこれをVとす る。間隙を通過するとき粒子が得るエネルギーを求めよ。また, 速さ voでディーを 垂直に飛び出した粒子が隣のディーに進入する際の速さひと新たな円運動の半径r を求めよ。 B B 少先 高周波電圧 A0SJF > 274

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物理 高校生

物体が壁に衝突したり、物体が衝突しあった時、衝突面に垂直でない速度ベクトルの大きさは変わらないので、鉛直方向に上がる時間と下る時間は変わらないのですか? (5)番です

27 (1) Aを原点として鉛直上向きにy軸をとる。落下するのは y=0 のとき だから,求める時間をもとして公式②を用いると も=22こうすればいづれ っかる (2) 鉛直方向の初速度を同じにする必要がある(するとAとBはいつも同じ高 0=ut, +;(-g)t? 1 g さにいる)。そこで ひ . sin a == V Vsin a =u (3) 最高点に達するまでの時間をむとすると, 公式①より t。= もとして ひ 0=u+(-g)t。 : =2 t2= g 求めると早い この間にBは右へ1の距離を動けばよいので Vu COS a = g Vu 1- 2 U Vu ひ 2 1= (Vcos a)t。=- V1- sin' a g ア V- 三 2 9 V (4) 求める水平成分を v.とする。水平方向での運 衝突直前 MV cos a = (M + m)u。 M, m 動量保存則より 止 Vcosa MV ひ,ミ M+m M M+m V-U' らで い。 COS a = Vx 直後 M+m O 0 の避 鈴直成分は A, B共に衝突前が0なので なので た 水平方向は外力がないので運動量保存は厳密に成りたつ。一方, 鉛直方向は重力が かかっているが,瞬間的な衝突では、(重力の力積が無視できるため)近似的に適用し てよい。問題文にとくに断りがなければ,瞬間衝突と思ってよい。 (5)初速ひ。での水平投射に入る。落下時間はtななので (鈴直方向によがる時間 と下りる時間は等しい) Mu (M+m)g V-u x= Uxt2=-

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