この図でNsignθが向心力になる理由を教えてください

2024年度 外部試験利用 物理 96 T さく無視できる。 図のように、車が線分 00' から角度0 ( 199 ED O<< の位置にある円周上を 2 水平面上に固定された半径の半球の内側を走行する車を考えよう。 走行面は点で 走行面を直上方から見た図である。 車の質量はmで大きさは半球の半径と比べてじゅうぶんん としている。 図1は走行面を点Oと半球の中心O' を含む鉛直面で切った断面図である。 している場合を考え、この円周を角度0のレーンと呼ぶことにする。 以下では、一定の速さを 保ちながら一定の角度0のレーンを走行できる条件について考える。 重力加速度の大きさをまと する。 次の間に答えよ。 まず,走行面と車の間に摩擦が働かず, 一定の角度のレーンを走り (イ) 車が走行面より受ける垂直抗力の大きさ N をm, 9, 0 を用いて表せ。 (口) cosb を,,eを用いて表せ。 られる場合を考える 次に、車の進行方向に対して垂直に摩擦力が働く場合を考えよう。 車を進行方向に対して と書くことができる。Fの大きさと横すべり摩擦力の大きさの最大値が等しくなる0は1つ に横すべりさせようとする力は, 重力と遠心力のうち図1の半球の接線方向を向いた力の合力 きの力であり、車の横すべりを防ぐ。 横すべり摩擦力の大きさの最大値はμを正の定数としてい である。 この力Fに対して 「横すべり摩擦力」 が働く。 横すべり摩擦力はFと同じ大きさで は2つ存在する。 このような日が2つある場合のそれぞれを 01, 02 とし, 01 < 00 < 02を満たす とする。 (ハ) 01, 02 に関して成り立つ以下の式の 1 から 4 には + またはの記号が入る。その を答えよ。 v2 gr sin by (tan 01 1F) 2μtan Or 以下では、様々なぁの値を考慮した場合を考える。 v2 gr sin 02 (tan 0.23 ) 14 14 μtan02 (二) 車の速さ”が大きくなるほど01 は大きくなるが, tan 01 はある値以上の大きさになること ○はない。この値をμを用いて表せ。 述) 工学院大 (木) (^) 「3図のように, 滑らかに動くピス モルの理想気体を封入した。 大気圧 車の速さが小さくなるほど 02 は小さくなるが, tan A2 はある値未満の大きさになること 朱神 はない。 この値をμ を用いて表せ。 (へ)どのようなぁでも横すべりしないようなのが存在するためのμの条件を不等式で表せ。 O' mi 温度T)の状態でつりあいの状態 がPになるまでゆっくりピスト さらに、ピストンに加えた 絶対温度になった状態 C- 力を減少 圧力が最初 気体の定圧モル比熱を Cp, CRから必要なものを用し 解答欄には横軸を体積 が一定であるような状態 (状態B, 状態 Cぉ。 切な位置に P2 を言 (状態Aから状態 き、変化する向 (i) 状態 Aから状態 ある部分の面積 〔解答欄 〕 圧力 P2 P ロ) 状態Bから状 ハ) 状態Bからも 二) 状態 A から ホ) 状態 Cから 水平面 2r 2T 図1 図2

物理の有効数字についての質問です 力の分野の時は、有効数字について理解できていたと思っていたのですが、波の範囲に入ってから有効数字がよくわからなくなってしまいました。 有効数字のきまりを教えてくれると嬉しいです 例を挙げると222の（2）です

動 22. 気柱の共鳴 答 (1) 入 = 1.36m, f = 2.50×10Hz (2) 管内: 0.675m, 管外: 5×10-3m (3) 解説を参照 常波ができる。ピストンがjの位置にあるときに基本振動,kの位置に あるときに3倍振動がおこっている。 開口端補正があるので、波長は2 つの測定値の差から求める。 また, 管内の定常波において、節の部分は、 空気が動いておらず, 密度変化が最大の位置である。腹の部分は、空気 が激しく動いているが,密度変化がほとんどない位置である。 あう節と節の間隔は入/2であるから, 位置にあるとき, 定常波は図1のように示される。 隣り 解説 (1) 音波の波長を とする。 ピストンがj,k の 1=101.5-33.5 入=136cm=1.36m 2 4 33.5cm 振動数は, 「V=fa」の公式から. -2- f= V 340 入 1.36 =2.50×102Hz & a\m0.15000 腹 腹 32\m0.1-0.1-0.5- (2)【管内】 定常波の隣りあう節と腹の間隔は 入/4である。 図1において,管口iから管内の腹までの距離は、 l=33.5+ - =33.5+ - 4 136 4 =67.5cm=0.675m 【管外】管口付近の腹は,管口よりも少し外側にある。 求める距離を 4 とすると, 01=4- 入 -33.5 = 136 4 -33.5=0.5cm=5×10 m (3) ピストンがkの位置にあるとき, 定常波の各点にお ける変位は,縦波にもどすと図2のように示される。 j の位置は定常波の節の部分であり,媒質である空気は動 j -101.5cm 図 1 管内の腹までの距離 求めている。 管外の腹 はないので注意する。 ●管口から管の少し外 にできる腹までの距離が 開口端補正である。 疎

(カ)の答えがp(陽子)らしいです。 電子の数が右辺と左辺で違う気がするのですが保存しないのでしょうか？🙇‍♂️ ↓電子の数↓ n(中性子)：0 窒素：7 炭素：6 p(陽子)：0 だと思うのですが、、、

(3) 大気の上層では地球外から降りそそぐ放射線(宇宙線)と大気中の原子が反 中性子が生成される。その中性子が大気中の窒素原子と衝突すると炭素 1Cが生じる。この反応は n+ 14 N → 14C+ (カ)

ヘ解説お願いします ヘは解説にどちらのコイルも電流が増加すると磁束が正の向きに増加するとあるのですが、それなら誘導起電力が逆向きに働いてマイナスかなと思ったんですけどプラスでした。

142023年度 物理 4 図1のように, 環状の鉄心に巻き数 N1, 自己インダクタンス Lv 工学院大-S日程 巻き数 電圧は,V=Vosin(wt) である。ここで, Vo およびωは正の定数であり, V, は図1の点Bに スをMとする。 一次コイルには交流電源が接続されており、時刻において一次コイルにかかる N2, 自己インダクタンスL2の二次コイルが巻かれている。 2つのコイルのタン イルに流れる電流 および二次コイルに流れる電流I2 は, それぞれ図1の矢印の向きを正とす おり 発生する電圧を V2 とする。 ここで V2 は, 図1の点D に対する点Cの電位を表す。 一次コ 対する点Aの電位を表す。 また, 二次コイルにはスイッチSと抵抗値 Rの電気抵抗が接続されて 一部の矢印の方向を る。磁界 磁場) は鉄心の内部にのみ発生するものとし、 図1の鉄心内部の知 正の方向とする。 以下の問に答えよ。 ただし、 [I] スイッチSが開いた状態を考える。 AI AI At 句を磁界の は、電流の単位時間あたりの変化量を表す。 (イ)V1,1, Lより必要なものを用いて表せ。 At 11周期分の波形が図2に示されている。 図中のTは周期を表す。 電流 の波形の概形 として適切なものを図2の (a) ~ (d) の中から選んで答えよ。 (ハ) 問 (ロ)で選択した波形に対応した数式として適切なものを次の中から選んで答えよ。ただ Iは正の定数とする。 (a) I = Iosin (wt) (d) I1 = Iosin (wt+m) (b) I₁ = 10 sin (wt +7) (e) = Iosin (wt) [II] スイッチSが閉じた状態を考える。 V2 (c) Iv=Iosin| sin (wt - 1/2) (V1, V2 およびそれらの比を,鉄心を貫く磁束の単位時間あたりの変化 A V₁ より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 At ,N1,N2 (ホ) 電気抵抗の消費電力の時間平均を有効数字3桁で答えよ。 ただし, Vo = 10V, L1 = 0.565H, L2=0.141H,M=0.283H,Ni=600,N2=300,R=100Ω とする。 (VV2は,自己誘導と相互誘導の両方の影響を受ける。 それぞれをI1,12, L2, M より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 Al₁ Al₂ At At 1, 工学院大 S Jan 02 すべて まか B N₁ 鉄心 5000000 O V2R D (a) I, (b) 0 (c) 一次コイル 次コイル 1, (d) N2 図1 T/2 'T t 図2

高一物理の問題です。（カ）を求める時力学的エネルギーE＝Woutとなるのはどうしてですか。

イ Jの仕事をし、低温側の熱源に ある熱機関の熱効率が 0.40 であった。 この熱機関が高温側の熱源から受け取る熱量が 140000Jであるとき、この熱機関は ウ Jの熱量を放出す る必要がある。この熱機関は低温側の熱源として冷却水 5.0kg を 10℃の温度で取りこむとする。 低温側の熱源に放出した熱量のうち30%が冷却水に吸収されたとすると、冷却水は エ Cに なる。この熱機関によって得られた仕事を用いて、水平で摩擦のない平面上に静止していた質 量1.6kgの物体を、 水平面上で速さ20m/sまで加速した。 この物体が得た力学的エネルギー は オ Jである。 この仕事を行うためには、 熱機関に高温側の熱源から カ Jの熱量を与え る必要がある。

（2）から分かりません。

第1問 図はx軸の正方向へ速さ V=20 [m/s] で進む正弦波の, 位置 x = 0[m] における変 位の時間変化を表したものである。 AV[m] 0.1- -1[s] 0+ 20.05 0.10 -0.1+ (1)この波の振動数 【1】 [Hz] と波長入 【2】 [m] を求めよ。 D1.0 ②2.0 ③3.0 ④4.0 ⑤5.0 ⑥6.0 ⑦7.0 ⑧8.0 99.0 ⑩10 (2)r=0 [s] でのこの波の波形をグラフに表せ。 【3】 y[m] Dor oy[m] 2) 0.1 0 x[m] 0 [00] 10 0.0 x[ml 1.0 2.0 0.1 y[m] ③ 0.1 0.1 0.1 ④0.1 elml 0 x[m] 0 [00]]]] 1.0 2.0 0.0 -0.11 A x[m] 2.0 (3)この波が縦波で, yは媒質が波の進む向きへ変位した場合に正, 逆向きに変位した 場合に負の量として表されているとする。 (2)の結果を利用してr=0 [s] において 0<xの範囲で媒質が最も密な点 【4】 [m]と, 最も疎な点【5】 [m] をそ れぞれ全て求めよ。 ①1.0 ②2.0 ③3.0 ④4.0 ⑤5.0 ⑥6.0 ⑦7.0 ⑧8.0 99.0 ⑩10

物理の問題です。蛍光ペンで色をつけた式になるのはなんでですか？この式は何を意味してますか？

物 理 解答番号 1 25 第1問 小問集合 解説 放物運動, 断熱変化。 コンデンサー, 全反射. 水素原 子のスペクトルの理解をみる問題 Bを導線でつないでから の電気量を QA 極板Ⅲの 9 +9 =-Q 9A9B 2C C が成り立つ。 これらよ 問11 正解 ② 第1問 次の問い (問1~5)に答えよ。(配点 25 ) . 問1 次の文章中の空欄 1 2 に入れる式として正しいものを、それ ぞれの直後の{ } で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。 ただし,重力 加速度の大きさをg とする。 また, 空気抵抗は無視する。 水平方向:l=vT 小球を打ち出してから小球がリングを通過するまでの 時間をTとすると 2 正解 ① 9A- 3Q 9B = ...① 14/00 = Q | 鉛直方向:1/12g + となるので.Ⅲから か ...2 が成り立つ。 したがって、 ①と②より -gT² + v₂T = v₁T 9A-(-Q) の電荷が移動した の移動による電 大きさの無視できる小球を図1のように水平成分の大きさひ鉛直成分 の大きさ2の初速度で打ち出し、そこから水平方向にℓ 鉛直方向にℓだけ離 れた位置に中心が固定された小さなリングを上から下に通過させたい。 このと ①UI となるので と表せる。 ここで①より T = 1/144 なので、④を③に代入すると ...③ I 2C II gl ,,v2 = 1 V₁+ 201 の関係があり、 また, 02=2+ gl 201 ... ⑤ 問4 16 ③ gl であることがわかる。 水と空気 V₁ 201 リングを上から下に通過するためには ると,屈 - gT + v < 0 V₁ 2 ① gl 2 ② ③ ✓gl でなくてはならない。 13gl 2 ns となれば良いので, ④と⑤を⑥に代入すると が成り立 gl -gx <0 U₁ 201 を得る。 これより gl ひ 201 である で届く と S 大 -/gt リング となるので gl ひく。 2 である。 2 - gt 小球 l 図 gl 問2 3 正解 ③ 4 正解 ② 空気の塊が気流によって上昇や下降している間のその 状態変化は断熱変化とみなすことができる。 空気の塊が 下降する場合,それは断熱圧縮されることになるので 温度は上昇し, 圧力と体積Vの積は等温曲線より大 きくなる。 問3 5 正解 ⑥ 図1-1のようにコンデンサーAとコンデンサー で 一物

2627が全く分かりません！教えて頂けませんか！😭🙇‍♀️

第4問 次の文章を読み, 後の問い (問1~4)に答えよ。 (配点 25 ) 問2 次の会話の内容が正しくなるように空欄 適当なものを,それぞれの直後の 25 27 に入れる語句式として最も }で囲んだ選択肢のうちから1つずつ選べ。 ドップラー効果の公式について先生に質問したところ, 正弦波の式を用いた公式の導出を教え てもらうことができた。 観測者 音源 正の向きに伝わる音波に注目する (マイクロフォン) x = 0 x=L+pt 観測者 音源 正の向きに伝わる音波に注目する (マイクロフォン) x=0 x=L 図2 図 1 先生: 図1のようにx軸上を自由に動くことができる音源を考えます。 音源の振動体の振動が空 気の圧力の変化を生み、この圧力変化が周囲に伝わり、軸の正の向きと負の向きの両側 にも伝わっていきます。 これが音波ですね。 いま, 正の向きに伝わっていく音波について は、音源の位置における空気の圧力変化が時刻 t において y=Asin (2πft+α) と表される としましょう。 ただし, A, fは時刻によらない正の定数,αは時刻によらない定数, は円周率です。 この音源の出す音波の振動数はいくらですか。 生徒: fです。 Aは振幅ですね。 先生:その通り。では, 音源が原点x=0に静止しているとき, 座標x=L (>0) に静止している 観測者が観測する音波を表す式を考えましょう。 音波がx軸上を伝わる速さをVとする と,距離 L を伝わるのにかかる時間はです。すると、時刻に観測者の位置(x=L) に到達した音波は音源をいつ出たことになりますか。 先生:次に、 図2のように時刻における観測者の位置が定数L (>0), p を用いて x=LL (20) と表される場合を考えます。 観測者はどんな運動をしていますか。 ①速度の等速直線運動 生徒: 25 です。 ②加速度の等加速直線運動 先生: 先ほどと同じように考えると, 観測者がx=L+pt という式で表される運動をする場合, 観測される空気の圧力変化は y=Asin{2x(t-L+L)+α} ですね。これをもによら ない定数f' (0), α を用いてy=Asin (2πf't+α) と書き直すことで観測される音 波の振動数を求めましょう。 ただし, 観測者の速さは音の速さより小さいとします。 また, p>0 とすると観測者が静止しているときと比べて観測される音の高さはどう なりますか。 ① f 生徒: 振動数は 26 ◎(1-1)で,>0とすると音の高さは 生徒: 時刻・ ↓でしょうか。 先生:そう。 よって、観測される空気の圧力変化は 1sin{2月(1-1)+a}=Asin{2xft+(a-2x5/1) と表されます。a-2/ / の部分は y=Asin 時刻 t によらない定数であることに注意すると, 音源と観測者がともに静止していると きに観測される音波の振動数がわかりますね。 問1 上で導いた式に基づくと, 音源と観測者がともに静止しているときに観測される音波の振 動数はいくらか。 正しいものを次の①~⑤のうちから1つ選べ。 24 ③1+ ①高くなります 27 ②低くなります ③変わりません ① 01 04 of 158 | 第15章 実践演習(第1回) 第15章 実践演習(第1回) 15

（6）（7）が分かりません。

図のように, 天井からつるした軽い滑車に糸をかけて, 両端に質量 M のおもり A と質量mのおもり Bをそれぞれつなげた (Mm)。 2つのおもりを支えておいてから 同時に手離したところ, おもりAが下降し, おもりBが上昇を始めた。 A M m B

t＝3秒後の様子がいまいち分からず、解き方が分かりません。

第2問 粗い水平面上に質量m=1.0[kg]の物体を置き, 水平右向きを正とする力Fを時刻 0 からグラフに示すようにして加えた。 重力加速度の大きさをg=10[m/s2], 物体と水平 面の間の動摩擦係数をμ=0.20 として, 以下の問いに答えよ。 速度, 加速度は図の右 向きを正とする。 m F 6.0 F[N] 3.0 0 t [s] -2.0