物理　光学　の範囲です。問題の答えは出るのですが、「右ページ下のはてなマークが書いてある、t0が最小到達時間であるから時間差は0でよい」の意味が理解できません。 うまく言い表せなくて申し訳ないのですが、教えてくださったら幸いです🙇‍♀️🙇‍♀️

***Exercise 図 を0, 上での光の屈折を考える. 点P (-1, y) から出た光は,原点Oで屈折し、点Q から 波に 制限時間20分 図のように、屈折率 n, の媒質I と屈折率 n2 の媒質Ⅱの境界上に軸をとり フェルマーの原理によるスネルの法則の導出 第1講 ② 2つの原理 PO' O'Q t= + C C 1 + 4x)² + 11 ² + 12 √(x² - 40)² + 1 2- y²² } n₁ 72 に達するとし, 線分OPとy軸のなす角を 01, 線分OQとy軸のなす角を62といて, 4æl, m1, 1, 2, y2に比べて極めて小さい値とし, tの近似値を求める . 2,y2 は正の定数であり, 0000290°である. 4ælを PO′= √(x + 4x)² + y² = √x₁² + y₁² + 2x₁ 4x + (Ax)² 2,y2に比べて極めて小さい値とし, 点O' (4x, 0) を定めれば, 光が点から小項の2乗 (4) は他の項に比べて極めて小さいので無視できる. Qに達する時間 t と, 光が点P から点0を経て点 Qに達する時間もと △t=t-toは0と見なせる. y Y1 Ax O' X2 → O PO√x²+y+2x4x = √x²+ y² ewton の1次近似より、 PO'≒2+y^ 1 + 1 2x4x 2m²+y/2 2x Ax x² + y² つくる (+) αの大きさが1に比べて 極めて小さい場合 (1+α) ≒ 1 + αβ 1 媒質 I x+y/i + AC √x₁² + y₁² Newton の1次近似 Qも同様に近似すれば, T2 媒質Ⅱ 'Q=(2-z)^2+y22≒ x2+222 Ax V2 ここで、 4t=t-to π2 -Y2 x1 ++ 4c+n2 Vπ22+y2 122+y24 (1) このことから、光の屈折におけるスネルの法則, n, sinQ=nsin2 を導け. (√x²+ y²+√x²+ y²) (2) π2 1 Ac Exercise Ans. At = m 2 2+yi + 光が点Pから点Oを経て点Qに達する時間to を求める. 三平方の定理より、 PO= = √√x₁ ² + y² ², OQ = √x²² + y²² が最小到達時間であるから, わずかに屈折点の位置をずらしても到達時間はさして変 わらないゆえに, 時間差4tは微小変位の値に依らず0でよい. 上式より, 真空中の光速度をcとすれば,媒質Iでの光速度は,媒質Ⅱでの光速度は一 21 2 =n2 112 2+ y VIz2+y2 て, ここで、入射角と屈折角の定義から, T2 PO OQ C C to = + = ± ± (m₁ √x² + y² + n₂ √x² + y² 1 2 sin 6 = sin02= n n2 同様に,光が点Pから点0′を経て点Qに達する時間tは, 以上より, スネルの法則 n, sin ₁ = n₂ sinė₂ が導かれた. 58 50 59

この問題の（3）でコイル2にはa→bの向きに誘導電流が流れるのは分かったんですけど、なんでb側がプラス極、a側がマイナス極の電池とみなせるんですか？下の注の説明はわからなかったです

図1のように透磁率μ [N/A^)の丸棒に, 全巻 き数N1のコイル1および全巻き数№2 のコイル2 が巻き付けてある。 丸棒および2つのコイルの断 面積はS(m²) であり、 コイルの長さはともに/(m) である。 電源 コイル1 a (1) コイル1に図1の矢印の向きに大きさI(A) の電流を流したとき, コイル2の1巻きを貫く 磁束の大きさを求めよ。 (2) コイル1とコイル2の相互インダクタンスを 求めよ。 (3) コイル1の電流I (A) を図2のように変化させ るとき, コイル2の両端に発生する起電力を求 めよ。ただし, 図1のa側がb側より高電位の ときを正とする。 コイル2 電流I[A] Io 20 図1 -ob T 時刻t[s] 図2 +)

物理（２）についてです。 上記で求めたIとVを使ってP＝IVで電力を求めてはいけないのですか？

リード 考 301 変圧器と送電 図は,交流の電気を送 電するしくみを示している。 変圧器の一次コイル の巻数を N, 二次コイルの巻数を Nz, 一次側の 電圧の実効値を Vie, 電流の実効値を Le とする。 (1) 二次側の電圧の実効値 Vze と電流の実効値e 2e Ite 変圧器 Vie P P を求めよ。 ただし, 変圧器は理想的なもので, IleVie = IzeVze が成りたつものとする (2) 二次側の送電線の抵抗値をRとするとき, 送電線で消費される電力Pを求めよ。 (3) N2 を10倍にしたとき, V2e, Ize, P はそれぞれ何倍になるか。 ただし, Rは常に一 定であるとする。 (巻数N) 一次コイル 二次コイル (巻数 N2)

(5)の解答の別解のところで弾性衝突とみなしているのですが、エネルギーが保存すれば使っていいのですか？

11 静電気・保存則 +Q [C] を帯びた質量 M, Q M [kg] の粒子Bが, x軸 上の点Pに静止している。 また,+α 〔C〕を帯びた質 m,q A Vo Bx 37 P 量m 〔kg〕の粒子 A が最初, B から十分離れた位置にあり, x軸上正の 方向に速度vo [m/s] で動いている。 クーロン定数をk [N·m²/C2] と し, 重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 粒子Bが点Pに固定されている場合について AB間の距離の最小値ro 〔m] を求めよ。 AB間の距離が2ro 〔m〕 のときのAの速さ [m/s] を求めよ。 (3)Aの加速度の大きさの最大値 amax 〔m/s2〕 を求めよ。 dź に粒子Bがx軸上を自由に動ける場合について, AがBに最も近づいたときの, Aの速度u [m/s] を求めよ。 ま た,AB間の距離 1 〔m〕 を求めよ。 その後AとBは互いに反発し遠ざかる。 十分に時間がたった後 のAの速度v [m/s] を求めよ。 (岡山大)

浮力について、このvは水に浸かっている物体の体積と捉えて良いのでしょうか？

水中の物体が受ける浮力の大きさ FIN」は次の式で表される。 浮力 F = pVg 浮力 F (59) 水 (密度) 体積V F〔N〕 浮力の大きさ 体積V [kg/m³] 水 (流体)の密度 V[m²) g [m/s2] 物体が排除した水 (流体)の体積 (volume) 重力加速度 (gravitational acceleration) の大きさ 物体が排除した 水の重さ PVg 大気圧po 浮力の大きさは物体自身の密度とは 無関係であることに注意。 圧力 pot phig h₁ 水 h2 ↓F (密度p) h F2 (h=h₂-h₁) — 底面積 S 図68 浮力の式の説明 図のような、水中にある 体を考える。物体の側面が水から受ける力はつり ている。物体の上面が受ける力の大きさ F,[N]と が受ける力の大きさ F2 [N] の差が浮力 F〔N〕となる F=F2-F =(po+phzg)S-(po+phig)S 体積V=Sh 圧力 pophag = = phgS= pVg Op.88 p′'=potphg

単原子分子気体なのになぜこの答えなのですか？2/3 Rを使わないのですか？

【物理 必答問題】 3 次の文章を読み,後の各問いに答えよ。 (配点 20 ) 図1のように,大気中で水平な床に固定された上面が水平な台があり、上面に断面積 のシリンダーが固定されている。 シリンダー内にはなめらかに動くことができるピストンに よって単原子分子理想気体が封入されている。 シリンダーとピストンはともに断熱材で できている。 シリンダー内にはヒーターが取り付けられていて、 気体Gを加熱することが できる。 ピストンには伸び縮みしない軽い糸の一端が水平につながれ, 糸は台の端に設置さ れた軽くてなめらかな滑車にかけられて, その他端に質量mのおもりがつり下げられてい る。はじめ、シリンダーの底面からピストンまでの距離と、床からおもりまでの高さはとも にしであり、気体Gの圧力はか絶対温度はTであった。このときの気体Gの状態を状態 1とする。大気圧をが、気体定数を R, 重力加速度の大きさを」とする。ヒーターの熱容量 や体積,シリンダーやピストンの厚さ、およびおもりの大きさは無視できるものとする。 シリンダー ZART 8 糸 G 滑車 ピストン 台 ヒーター I m 3 R T s おもり I my PinRT RT 下 対 床 図 1 2PSP 問1 気体Gの物質量を,か,S,L, R, T を用いて表せ。 3RT 問2 を, po, S, m, g を用いて表せ。 →mg POS Pi = Po - my PiS+mg=Pos P18=P08- - 9

物理力のモーメント F2cosθが力のモーメントの回転に無関係なのは何故ですか？？

1 32 右ページ上図のような質量m の一様な長方形の板にFF2 の力がは 考えます。 このとき、ちょうど床からの抗力は0になっているとします。 点を中心とする左回りのモーメントを求めましょう。 この問題では力がいろいろな方向に向きすぎているので, 鉛直方向と水平方向に分けましょう。 力がはたらく こうすると,回転に関係する力はFicose, Fisin0, F,sine, mgの 4つを考えればよいとわかりますね。 たときの左 のぞ 考えましょう。 それでは, 0を支点として,どちら向きに回そうとしている力なのかを考えましょう。 Fcoseは右回り, Fsin0は右回り, mgは左回り, F2 sin 0は右回り というのがわかりますね。 えると そして次は「力を分解する」か 「力を移動する」 かのどちらかを考えるのですが、 最初に力を垂直に分けてかき直したのですから、また分解するのはおかしいですね。 そこで「力を移動する」 方法で求めてみましょう。 左回りのモーメントを正とすると mg・2b-Ficos ・a-F1sin0 b-F2sinθ・4b 入り組んだ問題でもモーメントを求められましたね。 一般に、力が入り組んでいるときは、 まず垂直な2方向に分解してからモーメン トを考えると解きやすくなります。 また,モーメントに関して苦手意識のある人は ・棒の問題のときは力を分解して、うでの長さはそのままで掛ける ・板の問題のときは力を移動して,カに垂直なうでの長さを掛ける というように剛体別に解法を分けると解きやすいかもしれません。 これらのコツも覚えておくといいでしょう。

イの問題がなぜこの式になるのか教えてください

24 33*水平で滑らかな床の上に,質量 (mの小物体Pと滑らかな曲面を調 m もつ質量Mの台が静止してい た。Pに速さvo を与え, 台に向か Vo P 台 M 床 って動かした。Pが台に達するとPは曲面を上り台は動き出した。 Pはある高さまで上った後,曲面を滑り下り,再び床面上を動いた。 曲 面の左端は床になだらかにつながっており, 重力加速度をgとする。 (1)Pが台上の最高点に達したとき, (ア) 台の速さはいくらか。 (イ) 最高点の床面からの高さんはいくらか。 (2)Pが再び床面上に達した後の, 台の速さはいくらか。 (東京電機大 +大阪公立大)

(2)なのですが、解説を読んでもいまいちbとcが区別できません、、 変化後の圧力が断熱変化より等温変化の方が小さい理由を教えてくれませんか、？

思考 320.Vグラフと V-T グラフ 8.3J/(m2 積 ピストンがついたシリンダー内に理想気 15: (a) V VV 体を閉じこめ,定圧変化, 等温変化,断 (B) C 熱変化の3つの過程で気体を膨張させた。 それぞれの過程における気体の圧力と体 積の関係を図1に. 体積と温度の関係を 図2に示した。 次の各問に答えよ。 (A) $90 (b) 0 (1) 図1(a)~(c) を, 気体が外部に する仕事が大きい順に並べよ。 図 1 体積V0 温度 T 図2 (2)圧等温, 断熱の各過程に対応するグラフを図1の(a)~(c), 図2の(A)~(C) からそれぞれ選べ。 ヒント (2) 断熱変化では,外部にする仕事の分だけ内部エネルギーが減少する。 158 TIT 熱力学

１枚目が回答解説で、２枚目が問題文です。１枚目の回答解説のマーカーの部分がどうやったらそうなるのかがわかりません。他の部分は理解できています。マーカー部分を解説お願いしたいです。

物体の加速度は,v-tグラフの傾きから, t=0~4.0s: a1 = 2.0-0 4.0-0 = 0.50m/s2 -2.0-2.0 t = 4.0~8.0sia2= =-1.0m/s2 8.0-4.0 物体が正の向きに最も遠ざかる時刻は, t = 6.0s である。 そのときの物体の位置は, v-tグラフと時間軸 =6.0mである。 また, t = 8.0s のときの物体の位置は, 6.0×2.0 との間の面積から, 2 (8.0-6.0)×2.0 6.0- =4.0m 2 これから、物体の運動のようすを記述すると、次のようになる。 物体は, t = 0~4.0s では, 0.50m/s2の等加速度直線運動をし, t = 4.0~8.0s では, -1.0m/s2の等加速 度直線運動をする。原点から最も遠くにはなれるのは、速度が0m/sになるt = 6.0sのときであり、この ときの物体の位置は,x=6.0mである。 また, t = 8.0sのときの物体の位置は,t=6.0sのときから 2.0m だけ負の向きに進んでいるので, x=4.0mである。