64<シリンダー内のピストンの運動> ⑶が定圧変化になる理由を教えてください🙏

2L回衝突するの 間 At の間に壁面Aの受ける力積は 2mu,x "At _ mu;At (N.o 0| 48 9気体分子の運動と状態変化 外で空気の圧力は等しい。 次に, 球体内の空気をゆっくり加熱して, 空気の温度をアに る。このとき球体内の空気の密度はpであった。 (2) pをTo, Po, Tを用いて表せ。 空気を除いた気球にはたらく重力の大きさは, 重力加速度の大きさをg[m/s"] とまっ と,Mg[N] である。また, 球体内の空気の温度がTのとき, 空気の質量はpV[kg〕 で去 る。球体内の空気にはたらく重力の大きさは, V, To, Po, T, gを用いてオ]xg[N) と表すことができる。 よって, 空気を含む気球にはたらく重力の大きさF[N] は, F=(M+())×g で与えられる。一方, 空気中に置かれた球体は, 球体外のまわりの空気 から鉛直上向きに押し上げる力, すなわち, 浮力を受ける。 簡単のため, 球体外のまわり の空気の密度をPo とすると, その浮力の大きさf[N] は球体内の空気と同じ体積をもっ 球体外の空気にはたらく重力と同じ大きさで, f= カ]×g で与えられる。いま, Tが Fと子の一致する温度 T,[K] をこえると,気球が上昇し始めた。 (3) 横軸に球体内の空気の温度 T, 縦軸にFをとって, グラフの概形をかけ。 (4) 球体内の空気の温度に対するFと子の関係から, 気球が浮上する理由を説明せよ。 (5)気球が浮上を始める温度 T, を1V, M, To, poを用いて表せ。 [16 大阪工大) 必幅64. 〈シリンダー内のピストンの運動〉 図のように,断面積S[m°] の十分長いシリンダーが鉛直に置かれて いる。シリンダー上部には質量を無視できるピストンがはめこまれ, シリンダー内部に理想気体が封入されている。 ピストンは断熱材で作ら れており, 気密を保ちながらなめらかに上下に動くものとする。シリン ダーは断熱材でおおわれており, 断熱材は取り外しできるものとする。 初期状態ではピストンは静止しており, ピストンの底部はシリンダーの 底から高さ ho [m] の位置にあり, シリンダー内部に封入された理想気体の温度は To[K], 圧力は Po[N/m°] であるとする。このとき, 次の問いに答えよ。 なお, シリンダー外部の大 気の温度を To[K], その圧力を Po[N/m°], 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1)ピストンの上部に質量 M[kg] のおもりをゆっくりのせたところ, ピストンの底部がシリ ンダーの底から高さh、[m] の位置に下がった状態で静止した。 この状態における理想気 体の温度 T. [K]を To, Po, ho, h, M, S, gを用いて表せ。 (2) T, と Toの大小関係で正しいものを次のうちから1つ選び, 選択理由を20字程度で記せ。 (a) T;> To (3) 次に, シリンダーの側面の断熱材を取り外したところ, やがて, シリンダー内部に封入さ れた理想気体の温度は To[K] になり, ピストンの底部はシリンダーの底から h2[m] の位 置に変化した。h2を Po, ho, M, S, gを用いて表せ。 (4) h2と h,の大小関係で正しいものを次のうちから1つ選べ。 シリンダー ピストン ho[m] (b) T;=To (c) T;< To (d) 与えられた条件からは判断できない (a) h2>h. (b) h2=h」 (c) h2くh」 (d) 与えられた条件からは判断できない (5) 続いて, シリンダーの側面に断熱材を再び取りつけ, ビストンの上部のおもりをゆっくり 取り去ったところ, ビストンの底部はシリンダーの底から高さ hs[m] の位置で静止した。 この状態での理想気体の温度をT. [K] として, hsを ho, To, Ts を用いて表せ。 [千葉大] 断熱材

解き方と解答をお教えいただきたいです。 問ごとでも構いません。 よろしくお願いいたします。

図4のように,スリット板の複スリットS.. Szに波長えの単色光を同位相で入射させた ところ、スリット板に平行に置かれたスクリーン上に等間隔の明暗の縞模様が現れた。こ のとき, Si, S2の垂直二等分線とスクリーンが交わる点点Oに最も明るい明線が現れた。Si I とS2の距離をd、 スリット板とスクリーンの距離をし, 点Oから距離xだけ離れたスクリー ン上の点をPとする。ただし、d, ×はLにくらべて十分に小さく,S」からPまでの距離 S.PとS:からPまでの距離S: Pの差S」P-S:Pは, SiP-S:P=と表せ,点P以外のス クリーン上のほかの点でも同様の式が成り立つものとする。 スクリーン上の 縞模様のようす (黒い部分が暗線) 暗 明…2番目の明線 暗 明…1番目の明線 暗 明…0 番目の明線 暗 明 スクリーン P スリット板 IS2 x 単色光 S」 L- 図 4 図4のように,点0に現れた明線を0番目の明線としたとき,点Pには2番目の明線が現 れた。 問5 SiP-S2Pを入を用いて表すとどのようになるか。正しいものを,次の1~5のう ちから一つ選び, 番号で答えよ。 1。 5 4 2 3 え 4 2 問6 次の1~3の操作のうち, スクリーン上の隣り合う明線の間隔が大きくなるものは どれか。1~3のうちからすべて選び, 番号で答えよ。ただし, 解答の順序は問わな い。また,該当するものがない場合には「なし」と答えよ。 1 dを大きくする 2 Lを大きくする 3 入を大きくする 暗明暗

16番です。答えは3/2なのですが、自分の答えと合いません。

単原子分子の理想気体をシリンダーに入れ, 図のようにA→B→C→A と状態を変化 各せた。ただし,B→Cは断熱変化である。 圧力(Pa) A= To B 3po B= 37。 C =2T. A C 0 V。 2V。 -体積(m°) 状態 Aの温度をT。 [K] とすると, 状態Bの温度は [14] × T。 [K] で, A→Bの過程 で気体の内部エネルギーは [15] × poV [J] 増加している。 また, B→Cの過程で気体が外 部にした仕事は[16]×poVo J] で, C→Aの過程で気体が外部に放出した熱量は (17]× poV% D である。 A→B→C→Aを1サイクルとして, これを熱機関と考えると,その熱効率は【18]で ある。

(2)の問題についてです。 なぜ大気圧が式で使う必要があるのかが、解説を読んでもよく分からないです。

ECm (2) 図2のとき,容器内の液面の高さは外より h2(m)だけ低かった。h2をM. 図1のように下方に開放部がある容器が液体の上に配置されており,容器 内の上方には理想気体が封入されている。この容器は熱を通し,理想気体 液体および外気の温度は同じであり, 常に絶対温度T(K)に保たれている。 また外気の圧力は常に大気圧P(Pa)であるものとする。ここで,容器の質量 は無視できるとし, 容器の断面積をSIM°), 重力加速度の大きさをg[m/s}). 液体の密度をp(kg/m°)とする。 また容器の頂部の面は常に水平に保たれて いる。 0 外気 T S 大後を T M P 理想気体 P 19 Mkei h2 液体 カのつ 茂ん() 図1 図2 (1) 図1のように,容器内外の液面の高さが同じ状態では,容器内の気圧は 大気圧Pに等しい。 このとき, 容器内の液面と頂部間の距離は1,[m)であ った。次に図2のように質量M(kg)のおもりを容器の上に静かに置いて 十分に時間が経過したとき,容器内の液面と頂部間の距離が(m)であっ た。大気圧Pを1, k. M, gおよびSで答えよ。 つ)図2のとき、容器内の液面の高さは外よりhalm)だけ低かった。h。をM Sおよびpで答えよ。

等加速度運動です (1)の問題の2枚目の紫線のところは どういうことですか？

必解6.〈斜面から飛び出す物体〉 長さ1,傾斜角0のなめらかな斜面 AB の頂上Aより,質量 mの物体をすべらせる。ただし, 空気の抵抗は無視できるもの とし,重力加速度の大きさをgとする。 (1) 頂点Aから斜面上の点Pまでの距離を×とするとき, 物体 はAから静かにすべり始めたとして, 点Pでの物体の速さ JO p V(x)を, g, x, θを使って表せ。 (2) 物体がすべり始めてから, ABをすべりきるのに要する時間を, g, 1, 0を使って表せ。 (3) 物体がすべり始めてから, ABをすべりきる時間の半分の時間のときに通過する点は, A からどれほどの距離か。 1 を使って答えよ。 ○(4)斜面の下端Bより下に高さ lだけ下がった所に,水平な地面CDがある。物体は点Bで 空中に投げ出されて, 点Dに落下するものとする。0=30° のときの CDの距離を1を使 って答えよ。 D. 【千葉大)

グラフを描いて解くのはどうすればよいですか？

O 2つの波源A, B(AB間の距離は入)が同位相で波長入の波を出している。 enA A 0 B +0 「m]ト=D人 [m1,0=DA () 入 Cm]8=0 () ) 2軸上でほとんど振動しない点を求めよ。 日) 2軸上で2つの波が強め合っている点を求めよ。(千渉の考え方でもやってみよう) [m]8 0=x )

問4で出口Aと出口Bで位相が同じになるのはなんでなんですか??

B 水面波の干渉について考える。図2のように,水路に仕切り板をおき, 水路に沿った方向 に小さく振動させたところ,仕切り板の両側において周期Tで互いに逆位相の水面波が発生 した。二つの水面波は, 水路を伝わった後,出口Aと出口Bから広がって水路の外で千渉 した。水面波の速さは, 水路の中と外で等しく, vであるとする。また, 水路の幅の影響は 無視してよい。 水路 A en 観測点 B 仕切り板 図 2 問3 はじめ,仕切り板の振動の中心は, 出口Aまでの経路の長さと出口 Bまでの経路の 長さが等しくなる位置にあった。出口 A および出口 Bから観測点までの距離をそれぞれ la, loとするとき, 干渉によって水面波が強めあう条件を表す式として正しいものを, 次の0~Bのうちから一つ選べ。ただし, m=0,1, 2, …である。 3 0 la+ls=mmvT 2 la+lo= m+ vT mvT la+l= 2 @ la+lg m vT 4 6 Ila-lel=mvT 6 |la-lBl=| m+- vT 2 myT の 1ea-lel= 2 ● 1ム-a-( lla-lol= m vT 問4 次に,仕切り板の振動の中心位置を水路に沿ってdだけずらしたところ, 問3の状況 において二つの水面波が強めあっていた場所が, 弱めあう場所となった。 dの最小値とし て正しいものを,次の①~⑤のうちから一つ選べ。 4 vT 0 8 vT の 4 vT の vT 6 2vT 2 物理課題夏yer

問4で出口Aと出口Bの位相が同じになるのはなんでですか?

B 水面波の干渉について考える。図2のように, 水路に仕切り板をおき, 水路に沿った方向 に小さく振動させたところ, 仕切り板の両側において周期Tで互いに逆位相の水面波が発生 した。二つの水面波は, 水路を伝わった後,出ロ A と出口Bから広がって水路の外で干渉 した。水面波の速さは, 水路の中と外で等しく, vであるとする。また, 水路の幅の影響は 無視してよい。 水路 A en 観測点 B 仕切り板 図 2 問3 はじめ,仕切り板の振動の中心は, 出口 Aまでの経路の長さと出口 Bまでの経路の 長さが等しくなる位置にあった。出口 A および出口 Bから観測点までの距離をそれぞれ la, loとするとき, 千渉によって水面波が強めあう条件を表す式として正しいものを, 次の0~®のうちから一つ選べ。ただし, m=0, 1, 2, …である。 0 la+le=mvT 2 la+la= m+- vT mvT la+le 2 @ la+ls= 1 vT m 三 6 |la-lel=mvT 6 la-lel=| m+ vT mvT の ea-lal= |la-lel= B m 2 vT 問4 次に,仕切り板の振動の中心位置を水路に沿ってdだけずらしたところ, 問3の状況 において二つの水面波が強めあっていた場所が, 弱めあう場所となった。 dの最小値とし て正しいものを, 次の①~6のうちから一つ選べ。 4 vT 0 8 vT 2 4 vT の vT 5 2vT 2 物理課題夏 ver

解き方教えてください

田 半里 090S 問題4 質量mの物体が半径rの円周上を角速度ので等速円運動 している。(単位不要) (各5点) (1)との物体の速さvを求めよ。 0 (この式の成り立つ理由も記述すること) さ よるで (2)この運動の周期Tを求めよ。 点0 谷) (この式の成り立つ理由も記述すること) X0. 01×0.1最質 (1) (3) この物体に働く力 (向心カ)の大きさFを求めよ。(式のみでよい) 千にt 0.8 ただし,Fをm, r, oの式で表現しなさい。 TOx (4)点0のまわりの角運動量の大きさLを求めよ.(角運動量の定義から導くこと) xち ただし,Lをm, r, oの式で表現しなさい。 (0 合 )

答えはあるのですが問題の解き方がわかりません。 式など詳しくお願い致します。

年 練習問題 3. 水平ばね振り子 図のように,なめらかな水平面上で, ば ね定数4.9N/m のばねの一端を壁に固定し,他端端に質量0.10kg の物体をつける。物体を引つ張り, ばねを自然の長さから 0.10m 引き伸ばして静かにはなした。ばねが自然の長さのと 000000000000 きの物体の位置Oを原点とし,右向きを正としてx軸をとる (1) 物体は単振動をする。単振動の振幅と周期をそれぞれ求めよ。 0 0.10m ズ 自然の長さ 重m こけ は, 答振幅0| 0.9-. 周期 (2) 原点0をはじめに左向きに通過するのは,手をはなしてから何s後か 0.22s後 答 4.鉛直ばね振り子 ばね定数 49N/m のはねの一端を天井に固定し. 他端 に質量 1.0kg のおもりをつるす。 つりあいの位置から, さらにおもりを 鉛直下向きに 5.0×10-2m引いて, 静かに手をはなす。 重力加速度の大き さを9.8m/s? とする。 (1) 物体が受ける復元力の最大値は何Nか。 MIX ね で の つりあい の位置 ↓5.0×10-m 2.5N 答 (2) この単振動の周期は何sか。 1.43 (3) おもりが最高点に達するまでの時間は, 手をはなしてから何s後か。 0.455 答 5.単振り子 長さ 0.80mの単振り子がある。重力加速度の大きさを9.8m/s? とする。 (1) 単振り子の周期は何sか。 / SIE (2) 単振り子の長さを調節して,周期を2倍にしたい。長さを何mにすればよいか。 答 3.2m 答 s7 6.単振動のエネルギー なめらかな水平面上で, ばねの一端を壁に固定し, 他端に質量 0.20kg の物体をつけて単振動をさせた。その振幅は4.0cm, 周期は0.40s であった。 (1) 物体の単振動のエネルギーは何Jか。 3.1X10-35 答 (2) 振幅を2倍にすると, 単振動のエネルギーは何倍になるか。 千倍