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物理 高校生

二つ疑問があります。 ・電場の強さはは一平方メートルを通る電気力線の本数と同じになりますが、より電荷に近い位置の一平方メートルを通る電気力線の本数は遠い位置のものより多くなりますか? ・電気の位置エネルギーは、重力のように引き合う引力だけじゃなく遠ざける斥力も働きますよね、... 続きを読む

220 V章 電気 発展例題35 金属球による電場と電位 点として, 水平右向きにx軸をとる。 クーロンの法則の比例定 半径Rの金属球に,電荷Q(>0) を与える。 球の中心Oを原 数をk,電位の基準を無限遠とする。 (1) 0から距離r (R<r) はなれた点Pの電場の強さと電位を それぞれ求めよ。 x軸上において, 位置 x (0≦x)と電位Vとの関係をグラフに描け。 (2) 指針 電荷は , 金属 球の表面に一様に分布する。 このとき, 金属球内部に電 場はできず, 金属球内部の 電位は一定となる。 電気力 線は図のように広がり, 0 を中心とする球面を垂直に 貫く。 電気力線 解説 (1) Oを中心とする半径rの球面 を閉曲面として考える。 閉曲面内部の電荷の和 はQであり, ガウスの法則から,この球面を貫 く電気力線の本数は4ヶkQ本である。 単位面 積を貫く電気力線の本数が電場の強さである。 球の表面積は4πr2 なので,電場の強さEは, 発展例題36 電位の合成 発展問題 449,457,452 E= 4лkQ =k²²²/² 4πr² 金属球外部の電場のようすは,Oに点電荷Qが あるときと同じである。 電位Vは, (2) x>Rの電位は,(1)から,V=k x Q R k- R O x=RのときはV=kQ/R となる。 金属球内部 の電位は一定で 0, 0≤x≤R VA の電位はx=R の値に等しい。 グラフは図のよ うになる。 R V=kQ r となる Q X V=k- 発展問題 449 453 45.

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物理 高校生

Iの(1)について、解説にc→c'→c"→c'→cが一周期であるとありますが、どういうことでしょうか…。

「基礎問 49 気柱の共鳴 図のように、円の断面をもち太さが一様な管からピストンを入れ、ピ ストンを移動させてこの閉管の長さを自由に変えられるようにする。さらに、 管の左側に,その開口端に向けて音波を出す音 源を置く。音源から振動数一定の音波を出し, ピストンで閉管の長さを変えると共鳴が起こり 管内に定常波ができる。 この定常波の波形を表 すために、管の左の開口端の中心に原点Oをとり,管の中心線を軸に、こ れと垂直にy軸をとる。 波形は,空気のx軸の正の向きの変位はy軸の正の 向きに,x軸の負の向きの変位はy軸の負の向きにおき換えて表す。空気中 の音速を340 〔m/s] として, 以下の問いに答えよ。 ただし, 開口端と定常波 の腹とのずれは無視するものとする。 (0) (1) I.音源から振動数f [Hz] の音波を出したとき,管の長さが1〔m〕のとき 共鳴して管内に図のような波形の定常波ができた。 ただし,現在より 4.00×10-3秒前のときの空気の変位の波形は曲線C” で, 現在より 2.00×10-秒前のときの空気の変位の波形は管の中心線と一致する直線 C'で,さらに,現在の空気の変位の波形は曲線Cで表されている。 なお、 この間に同じ状態が現れることはなかったものとする。 (1) 音波の振動数f [Hz] を求めよ。 (2) 管の長さ [m] を求めよ。 (3) 現在の時刻で, 管内の空気が最も密になっている場所の開口端からの 距離をl [m] を用いて表せ。 音源 CCC" 管 ピストン

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物理 高校生

📍波 ⑶ 緑線、文章の意味がわかりません。 なぜそのようなグラフになるのですか?

v-tグラフ 右図は,x軸上を正の向きに伝わる正弦波の波形 (y-x グラフ) を表している。 t = 0s のとき図 の実線で表された波は, t = 0.50sのとき初めて 破線のような波形となった。 正弦波は連続的に続 いているものとする。 0 y軸負の 向きに変位- 2編2音 (1) 波の振幅 A [cm], 波長入 [cm], 速さ [cm/s], 振動数f [Hz], 周期 T [s] はそれぞれいくらか。 (2)t=0sのとき, x = 30cm での変位はいくらか。 (3) t = 3.0s での波形のグラフ (y-x グラフ)を描け。 より, t = 1.0s での波形と同じになる。 t = 1.0s で の波形は, x = vt = 4.0cm/s × 1.0s = 4.0cm より, t=0s での波形をx軸正の向きに 4.0cm 移動 させればよい。よって, 右図のようになる。 (4)y-tグラフは周期T = 2.0s の正弦波になる。 油 【解説】 ➡p.157 (1) 問題図より, A=2.0cm, 1 = 8.0cm 0.50 秒間で波が 2.0cm進んだことから,v= v=fより,f=21/27 4.0cm/s 0.50 Hz, また, T= T=-=- 18.0cm (2)波の変位は1波長 ( 1 = 8.0cm) ごとに同じである。 x = 30cm では, 30cm = 3×8.0cm+6.0cm = 3 +6.0cm より, x = 6.0cm での変位と同じになる。 よって, y=-2.0cm (3) 波形は1周期 (T= 2.0s) ごとに同じである。 t = 3.0 s では, 3.0 s = 2.0s +1.0s = T +1.0s 「はい」 (4)x=0cmでの媒質の振動のようす (y-tグラフ) を 0 ≦t≦T の範囲で描け。 少し時間が経った波形 もとの 波形 2.0cm 20.50s y[cm〕 2.0 1.0 A -2.0 y[cm] 2.0 1.002.0 2.0 t[s] y-xグラス 位置入 -2.0 ➡p.155 = 4.0cm/s N y[cm〕 2.0 4.06.0 = 2.0s O ①t=0s でy=0cmである。 ②t = 0 s から少し時間が経つと; x = 0cmでの媒質は下図左の破線のようにy軸負の向 30 → Note きに変位する。以上より, グラフは下図右のようになる。 -2.0- X 24.0cm 2.0 AJ 6.0 10 14.0 18.0 12 [cm] やってみよう 10 ほんとうめい 半透明のシートに波形 を描き, y-x グラフ 中で左右に動かし、波 の移動のようすと媒質 の変位の関係を確かめ よう。 15 25 Pa

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