教えてください。

下図のような, 半径rのなめらかな円筒面に向けて 質量 m の小物体を大きさの初速度でなめらか な水平面からすべらせる。 重力加速度の大きさを gとする。 B vo To my (1)図の点 A を通過するときの,小物体が面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 (2)小物体は点 B で面から離れた。このときのcosはいくらか。

aを求めたのですが、答えはこれに−がかけられた式になっていました。何故ですか。

図のように角度 0 の滑らかな斜面上を、 糸で繋がれた質量m、Mの2物体に 力Fを加えて斜面上向きに滑らせる。糸は質量が無視でき、重力加速度がg であるとして次の問いに答えよ。 (1) 2物体の加速度の大きさを求めよ。 (2) 糸の張力の大きさを求めよ。 (3) 2物体の速度が 0 から になるまでにかかる時間を求めよ。 (4) 2物体の速度が 0 になった直後に糸を切った。 糸が切られてから物体 m が静止するまでにかかった時間を を用いて求めよ。 mh M m Mgoing F SMa+F=T+Mg80mg の Umatt=mgsing matmatF=mgsing tomgsino a (m+m) a = = gsino (m+m) -F =gsing- R M+m

問5について質問です。 解説の赤い線のところはなんの質量を表しているのですか？

54 基質量 110gの銅製の熱量計に水 50gを入れて温度を測ると 20℃ であった。そこへ80℃の高温の水 30gを加えたところ,全体の温度が 40℃になった。水の比熱を4.2J/ (g・K) とし, 外部との熱の出入りは ないものとする。 問1 高温の水が失った熱量 Q は (1)J 問2 熱量計の熱容量 C は (2)J/K となる。 問3 問2より銅の比熱 C1 は (3) J/(g・K) となる。 問4 全体の温度を40℃から50℃にしたい場合, 80℃の高温の水を さらに (4)加えればよいことになる。 問5 全体の温度が50℃となった問4の状態で,さらにこの中へ 100℃ に加熱された質量 400gの金属球を入れたとき, 全体の温度 が 60℃となった。 この金属球の比熱 c2 は (5) J/(g・K) となる。 (大阪産大)

物理　分散の範囲です。 全体の流れは理解できるのですが、角COHがなぜα／2になるかがわかりません。（右ページ四行目） 教えてくれたら幸いです🙇‍♂️🙇‍♂️

Solution 23-1 フレネルの複プリズム 類題 設問 (1) で示した, 頂角がαの薄いプリズムでの偏角βが入射方向に依存しないとした三角プリズムを仮想すれば,スネ されたい。 解説の参照においても,あくまで方針のみを参考にし, 考察し、 自分で レンズの光学特性の説明にも用いることができる. 例題形式で作問したので奮ルの法則の観点からレンズでの屈折光と 動かすこと. 読んでいるだけでは何も自分のものにならない. 問題: Invitation Card23-1 類題 レンズの光学特性の導出 |等しくなる. このプリズムの頂角をαと すれば,∠COH = 1/2なので,直角三角 2 形COHに注目し, α h 図のように極めて薄い凸レンズによって作られる, 点Aの像Bについて考える sin == R レンズの曲率円 R C D 2点は光軸上にあり, 凸レンズからの距離をそれぞれa, b とする.特にAからレンズが薄ければ、この仮想三角プリズ じ,光軸から高さんのレンズ上の点Cで入射し,点Dで出射してBに至る光路に 注目する. レンズは極めて薄いためCD間の高度変化は無視できるものとして い。レンズの屈折率をn,曲率半径をとし,んはa,b,およびRに比べて 分小さい. 小さい角度zについては, sinz tanzzを用いてよい . ムも薄いので頂角αは極めて小さいので, H a h AF 2 R α= 2h R 仮想プリズム 図 1 凸レンズ 2 このプリズムの振れ角 β = (n-1)αに等しいレンズの振れ角は, 光経路 CAD h A B A→C→D→Bにおいて幾何的にも定まることから,βa, b, んで表し, レ ンズ公式の表式を得る. -光軸 b 点CおよびDでの屈折を薄い三角プリズムでの屈折に対応させることにより、 レンズ公式 : 1 11 +-= a b f 図2のように, ∠CAB=0, ∠DBA = と おく。 レンズは極めて薄いとあるから, AC 水 平距離はα, BD 水平距離はもとしてしまって 良いだろう(厳密にはレンズ中心からの距離). h h このとき, tan= E C B TD h ↓ a b→ + tan = に対応する式を見出し, このレンズの焦点距離の値を導け. =1/5であり、ん 2 a h に比べ極めて小さいことから,とは微小角なので, 近似的に, 0, h ・ミ a b 方針1 レンズ上の点CおよびDでの2度の屈折が三角プリズムでの屈折と見なせるよ うに仮想三角プリズムを作図し, その頂角αを幾何条件からレンズの曲率半径R と入射高度んで表す. と書ける.図2のように, 線分ACとBDを延長した交点をEとすれば、 三角形AEBの 角Eの外角がレンズの振れ角βであるため、 h = +- a h b =(n-1) 27 2h 1 1 2(n-1) + R ゆえにこのレンズの焦点距離は,f= R であることがわかる. a b R 2(n-1) 図1のように,レンズ左球面の曲率中心をO,点Cから光軸に下ろした垂線の足を とする.CおよびDにおいて接線(厳密には球面との接面)を引き、それらの交点を頂 1 1 2(n-1) R レンズ公式に対応する式:-+ = a b R 焦点距離 f= 2(n-1) 7

物理 （5）についてです。 なぜAD上の磁場は0だと言えるのか教えて欲しいです。

124 十分に長い導線 XY と導線 MN が平行に固定さ れている。 その間に1辺の長さαの正方形のコイ ル ABCD を置く。 辺AD は XYに平行で,AD と XYの距離はb, BC と MN の距離はcであり,周 囲の透磁率をμ とする。 A コイル B D ○ まず, 導線 XY に強さの電流をXからY の向 きに流した。辺 AD上での磁場の強さは(1)と なる。 次にこの位置の磁場の強さを0とするために, 導線 MN に強さの電流を 2 の向きに流す。 IはLの X M Iはの(3)倍 である。また,辺BC上での磁場の強さは 4 × I, となる。

200×4.2×36＝(C＋285×4.2)×24からどうしたら、 100×4.2×3＝C＋285×4.2になりますか。

「Q=CAT=mc⊿T」 より Qi=200×4.2×(80-44) 同様に, 20℃の容器と水が得た熱量を Q [J] とすると Q2=(C+285×4.2)×(44-20) 熱量の保存より Q1 Q2 であるから 200×4.2×(80-44)=(C+285×4.2)×(44-20) 200×4.2×36=(C+285×4.2) ×24 100×4.2×3=C+285×4.2

(3)がわかりません。教えてください

【10】: 思考・判断・表現 図のように、長さ L の伸び縮みしない軽 い糸の端に質量mの小球を取りつけ、他端を点 A に固定す 小球 L BO L る。点Aから距離 2 だけ真下にある点 0 には細い釘があ り、糸は釘にかかる。 A 2 O ST 0 小球は鉛直面内のみを運動し、 空気抵抗は無視できるものとす る。 重力加速度の大きさをg として、次の問い (1)~(5)に答 初めに、糸がたるまず水平になる位置 B から小球を静かにはなした。 (1) 小球が最下点 C を通過するときの速さを求めよ。 (2)糸が釘にかかる直前の、 糸の張力の大きさを求めよ。 (3) 糸が釘にかかった直後の、 糸の張力の大きさを求めよ。 次に、小球を位置 B. にもどし、 小球に下向きの速さを与えた。 00 (4) 小球を点 A に到達させるために必要な、小球に与える下向きの最小の速さを求めよ。 COD

(2)(4)の解き方がわかりません。なぜこの答えになるか教えてください。

ing case ng h AN 面は液面から距離だけ上の位置で静止した。 重力加速度の大きさをgとする。【思】 然長よりだけ伸びて静止した。 次に、 図2のように、ある液体に入れたところ, ばねの伸びは 7 円柱形のおもり A (密度po, 底面積 S,高さん)を,図1のように, 軽いばねにつるしたところ,ばねは自 となり, 上 akg きに一 加速度 (1)おもり A の質量を求めよ。 (2) ばねのばね定数を求めよ。 (3)図2において, 液体の密度をとし, おもりにはたらく浮力の大きさ を求めよ。 (4) 液体の密度p を求めよ。 伸び! 00000000000- 伸び A 密度 po 高さん 断面積 S 00000000000 12 図 1 図2

5番の矢印を書いたところの式変化について教えてほしいです｡

158 丸 50 電磁場中の粒子 直方体 (3辺の長さが a, b, c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を +z方向へかけた。次に, Z B N +y方向に電流Iを流し, x方向に 発生する電位差V (MN間) を測定 した。 種々のBの値に対する, Iと Vの関係がグラフに示してある。 (1) グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, αの値をグラフ から読み取り, 有効数字2桁で単 位を付けて書け y M b. V〔mV〕 Bの単位 (T) この関係式は次のような考察か ら導くことができる。 にな (2) 電流Iの担い手が電子だとする。 その運動はどちら向きか。 また, 88503020000 B=0.64 70 60 B=0.48 40 B=0.32 B=0.16 10 -I [mA] 1 2 3 4 5 6 電子の電荷を-e, 平均の速さを 個数密度をnとして, I をe, v, n などを用いて表せ。 (3)電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。 電位 はMとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] を v, Bなど を用いて表せ。 (4)電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN とでどちらが高いか。 (5)α me, c で表せ。 また, nの値を有効数字2桁で求めよ。た (工学院大) だし,e=1.6×10-19 [C], c=1.0×10-4 〔m〕 とする。 vel (1)(2)(3)~(5)★

（1）の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7