何故これはAの張力は右に引っ張られBの張力は左に引っ張られるのでしょうか

1) 6.0kg 2.0kg 24N A 糸B

問1です 電圧計に電流が流れないのはなぜですか？

思考·判断·表現 すべり抵抗器 TIZ 電池の内部抵抗 -5分 太郎君が, 以下の操作にしたがって, 2つの乾 電池 A, Bの内部抵抗を測定する実験を行う。 操作1:乾電池, 直流電流計(最大 100mA),直流電圧計(最大3V), スイッ チ S, およびすべり抵抗器を用いて, 図のような, 乾電池の起電力Eと内部 抵抗rを測定する回路を組み立てる。 操作2:すべり抵抗器の抵抗Rを最大にし,スイッチSを閉じる。Rを素 早く調整して電流Iを10MAとし,そのときの電圧Vを読み取り, Sを開く。 操作3:Rを小さくしてIを調整し, Vを読み取る。表1は, 乾電池 A, B についての測定結果であ る。ただし,電流計の内部抵抗は無視でき, 電圧計の内部抵抗はRに比べて十分大きいものとする。 の 乾電池 表1 乾電池A 乾電池B 電流計の読み [mA] 10 20 30 40 50 10 20 30 40 50 電圧計の読み[V] 1.561.54|1.52 1.50|1.48 1.54|1.50|1.46|1.42 1.38 問1 乾電池Aの内部抵抗の値は何Qか。正しいものを, 次の①~ 6のうちから一つ選べ。 いm 1.60 0 1.0×10-2 2.0×10-2 3 1.0 圧 1.50 の 2.0 6 200 6 400 問2 表1の実験結果から,乾電池AとBで等しいのはどれか。 次 1.40 の0~Oのうちからすべて選べ。ただし, 該当するものがない場 合はOを選べ。必要があれば, 右のグラフを用いてもよい。 0 内部抵抗 1.34 20 40 60 2 端子電圧 3 起電力 ④ 消費電力 電流IMA)

(4)を教えてください。ちなみに答えはN=0になります。 答え (1)mg (2)②N1ｰmg ③m(a+g) (3)④下 ⑤N2+mg ⑥m(b−a) となります。

カ学 目標点 制限時間 8 力と運動(1) ~運動方程式~ 14 14 点 10分 出典大学)九州産業大学 工学部ほか 解答編>P21 図のように,箱Pの中に質量 m [kg]の物体Qが置かれている。 重力加速度の大きさをg [m/s] として、次の文の 口の中に文字または数式を入れなさい。 (1)箱Pが静止しているとき, 物体Qが箱Pから受ける 垂直抗力の大きさは上向きに (2)箱Pが加速度a[m/s°]で上昇するとき, 物体Qは箱 Pの下面から,上向きにN.[N]の大きさの垂直抗力 を受け,箱とともに加速度a [m/s']で上昇する このときの物体Qの運動方程式は P ][N]である。 ma= 2 Q となり,これより、 N=[3 (3)箱Pが重力加速度の大きさより大きい加速度6[m/s']で下降するとき, 物体Qは箱の 下面から離れ、上面に接触して箱とともに加速度6[m/s]で下降する このとき,物体Qは箱の上面から ので、物体Qの運動方程式は mb=[6]となる。 [N] となる。 向きにN.[N] の大きさの垂直抗力を受ける したがって、 N2=6 [N] となる。 (4)箱Pが自由落下するとき, 物体Qが箱Pから受ける垂直抗力の大きさは である。 14

(1)の問題で解説を読んでみたら、何が分からないかわからなくなるほど頭が混乱しました。わかりやすく解説お願いします。

発展例題]79 運動する台車上をすべる物体 図のように,水平な床の上に置かれた質量 M, 長さ1の台車の右端に質量 m の物体をのせ, 台 車を水平右向きに大きさFの力で引いたところ。 その瞬間に物体は台車の上をすべり出した。 物 体が台車の上をすべっている間の, 物体と台車の 運動を考える。物体と台車との間の動摩擦係数をμ'、 重力加速度の大きさをgと する。また,台車と床との間の摩擦は無視でき,物体の大きさは十分に小さいもの とする。 m F 2m M T (1) 物体および台車の床に対する加速度の大きさはそれぞれいくらか。 (2) 物体がすべり出してから時間tの間に、物体および台車が床に対して移動する 距離はそれぞれいくらか(この間, 物体は台車の上にあるものとする)。 (3) 物体が台車から離れるまでに, 台車は距離Lだけ床の上を移動した。 Lをμ, 1, F, g, m, Mを用いて表せ。 (京都産業大改) ●鉛直方向の 考え方 N[物一台](垂直抗力) R[台一床] 台車 力のつりあい (物体) R=Mg+N(台車) 物体 →8 F 物体は台車から の摩擦力により 水平右向きに引 2mg →Q F'[台一物) N=mg F'[物←台] 動摩擦力 F' mg [物一地) きずられる N[台一物]Mg [台一地) F'=μ'N=μ'mg は同 コで (1) 水平右向きを正の向きとし,物体及び台車の床に対 する加速度をそれぞれα, Bとする。運動方程式は, 物体:ma=μ'mg 補足 (3) 設問文に「物体の大 きさは十分に小さいも のとする」とあるので, 物体の大きさは0と して考える。 解答 は、 しい。 台車:MB=F-μ'mg …2 O, 2を解いて, α=μ'g. B=Fーμ'mg M 台) (2) 時間 tの間に物体および台車が床に対して移動する距離をそれ 別解) (3) 物体から見た台車の 加速度はB-aだから, ぞれXm, XM とすると, 1 2at'=u'gt° X=0·t+→ Bt°=ー mg , 1 Xm=0·t+ 2 1=-(B-a) 2M (3) 物体が台車から離れるまでの時間は, (2)で xx=Lとして, 上式に(1)の結果および 3を代入して, Lにつ いて解く。 2ML ピ=- F-μ'mg 物体の移動距離 Xm この間の物体の移動距離は, 台車の移動距離L Xm= 24 gt=gML F-μ'mg 物体の移動距離 xm と台車の移動距離Lの差がちょうどしになっ たときに物体は台車から離れるから, L-xm=lより, LAML__F-μ(m+M)9 よって, L=- F-μ'mg 1=L- F-μ'mg F-μ'mg F-μ(m+M)g

この計算の解き方が分かりません。💧

のを代入して x 2h 29× 3 12 gh gh 1 2 1g 12

（2）波線をつけた箇所 なぜこのような式になるんですか？

127考(1) 衝突前後で物体が同一直線上を運動する場合は, どちらか 状 の向きを正に定め, FAt=mu'-muを用いる。 (2), (3) FAt=mv-mu をもとにベクトルの作図をする。 量 +(S.1-)×00-0 (a\m) 8.1- (1) FAt=mu'ーmuより, 打ち返した後のボールの速度の向 きを正として FAt=0.15 kg×50m/s-0.15kg×(-40 m/s) =7.5 kg·m/s+6.01kg·m/s=13.5 N·s 向はケma.1目 0日 0a.0-m 圏 14 N·s, ボールが飛んできた向きと逆向き /FAt mv'- (2) FAt=mv'ーmū のベクトルの関係を作図すると, 右の通 りであり,FAtの向きは水平から 30° 上向きである。F4t の大きさFAt|は, 右図より 1F4|=|milcos 30°×2、3.0 ■ 30° ーm 向はケam08.0 Vm) mo' a\m 03.0-2\m 09. em0-a\m 8.0 08.0- mv'-mu 量 ケ1 =0.15 kg×40 m/s×V3 =mu'+(-mu) 10.3 N.s 答水平から30°上向きに10N.s 0.8-2\m 0.5×g0.8 ① 考え方 肝答

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)

106(オ)がわからないです

(2)図の最初の状態にもどる。すなわち,各スイッチは開いており、 (4)各コンデンサーの耐電圧(耐えられる電圧の限界)がすべて 45Vであるとき,合成コンデ C, Dの電位はそれぞれ Va=V(V), Va=Dオコ×V[V). [V/m]である。導体板 A, B, C, D間に蓄積されている静電エ 図1のように、十分に広い面積Sをもった平行板コンデンサーにおいて, 左側の極板Aは この状態でスイッチ S.のみを閉じた。このとき, 専体板A, B, どの導体板にも電荷は蓄えられていない。次の2つの操作後の結果を比較しよう。 d(m)、2d (m), 3d[m) とする。ここで, dは導体板の辺の長さ aと比較して十分小さいと する。国中のS,Sa. Siはスイッチを表している。 電源Vは電圧「V[V) の直流電源であり。 操作a):スイッチ S」を閉じ,しばらくしてスイッチ S,を開く。 それからスイッチS.を る文章を解答群から選べ。ただし、 数式は C, V、 dのうち必要なものを用いて答えよ。 2つの導体板 A, Bを平行板コンデンサーとみなしたときの電気容量を CIF) とする。 導体板Dは電源の負極とともに接地されている(接地点の電位を基準V とする。 また。 84 コンデンサー 85 標準間■ A つり最初の状態ではどの事体数にも電荷は書えられていたい。 °104.(コンデンサーの合成容量) 6.0Vの直流電源Eと,電気容量がそれぞれ 3.0μF, 1.5μF, 2,0μF, 2.0μFの4つのコンデンサー Ci, Ca, Cs, C4を図のように 接続し、十分に時間を経過させた。各コンデンサーは,接続する前 は電荷をもっていなかったものとして,次の問いに答えよ。 (1) 4つのコンデンサーの合成容量 C [uF] を求めよ。 (2)各コンデンサーに加わる電圧 Vi. Vz, Vs, Va [V), および蓄えら れた電気量Q,Q, Q, Q [C] を求めよ。 (3) 各コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの合計び [J] を求めよ。 C C。 S」 し ×V (VJ, Vo=UV である。導体板BとCの向かい合 C。 れらの間の空間に発生する電場は図で右向き, その強きは AB C E ネルギーの合計はオ|×CV2[J] である。 通体所の間属は拡大して かいてある ンサーとしての耐電圧 Vimax (V] を求めよ。 105.(ばね付きコンデンサー) (10 群馬大) 閉じる。 固定されているが、右側の極板Bは壁に固定されているばね (ばね定数k)につながカて。 て、Aに平行なまま動くことができる。極板が帯電していないとき, ばねは自然の長さのい 態にあり,極板間の距離はdであった。次に,図2のように,極板Aに正, 極板Bに自の筆 荷を徐々に帯電させるとばねは徐々に伸び,最終的に極板Aに +Q, 極板Bに -Qの雷益た 帯電させたところ, ばねの伸びが 4d (Ad <d), 極板問距離がd-ddとなったところでつり あった。真空の誘電率を Eo, 空気の比誘電率を1とする。また, ばねおよび壁の帯電, 重力 の影響はないものとする。次の問いに答えよ。ただし, (2)~~(5)は, Eo, d, k, Q, Sの中から 必要なものを用いて解答せよ。 (1) 電気力線のようすを図3に矢印で表せ。 極板間の電場の強さEを求めよ。 極板Bにはたらく電気的な力Fを求めよ。 (4) dd を求めよ。 (5) 極板間の電位差Vを求めよ。 ここで、極板Bを固定し、極板Aに +Q. 極板Bに -Qの電荷 を帯電させたまま、極板間に、比誘電率2の誘電体を図4のよう にゆっくりと差しこんだ。 6 このときの電気力線のようすを図4に矢印で表せ。 (7) Bにはたらく電気的な力は,(3)と比べてどうなるか。 を開く。 初めに操作(a)による結果を考察する。操作終了後,導体板CとDの間の電場の強さは 一カ(V/m] であり,導体板Aの電位は Via=Lキ ×V(V) である。このとき、毒体 新間全体に蓄積された静電エネルギーは,(1)のエネルギーの値オ×CV?[J) の ク]番 である。 一方,操作(b)の場合, 操作終了後に導体板AとBの同に発生する電場の強さはケ (V/m] であり, 導体板Aに蓄えられた電気量は Q=D■コ C) である。 また、事体板 A Bの電位はそれぞれ VAb= サ×1/[V), Vias=■シ×1/(V) となる。この場合、毒 体板間全体に蓄積された静電エネルギーは, (1)のエネルギーの値閉×CV*(J]の ス] 倍である。 したがって、2つの操作後の結果を比較すると次のようなことがわかる。 スイッチS。 を閉じると導体板 B, C間に発生していた電場が消失するので, スイッチを開じた直後。 その分の静電エネルギーが減少する。このとき、 セ」ということがいえる。 (2)の(b)の操作後,しばらくしてスイッチS:を開き、それからスイッチS,を開じた。この とき,導体板Cの電位は V%=[ ソ×1/[V] で, 導体板BとDに蓄えられている電気量 (絶対値)はそれぞれタ×0,[C). 「 チ]×Q&(C) となる。ここで、 &はこのコ(C である。 |セの解答群 3- d-dd- B A B otinl Foom P00000 +Q-91 図1 図2 -Q +Q 図3 +Q *106.(4枚の導体板によるコンデンサー回路) (15 広島市大 改) 図4 (a), (b)で等しくなる 間の静電エネルギーに加算される (14 東京理大改) s」a 51

(3)の最高点を求める問題で、小球が高さhの点にいる時にストッパーによる非保存力が働いていると思うのですが、なぜ系全体の力学的エネルギー保存が使えるのですか？

53 17 保存則 17 保存則 曲面AB と突起Wからなる質量 Mの台が水平な床上にあり, 台の左 側は床に固定されたストッパーSに 接している。Bの近くは水平面とな っていて、そこからんだけ高い位置 にあるA点で質量 m(m<M)の小 球を静かに放した。小球は曲面を滑り降りて突起Wに弾性衝突し, 台 はSから離れ,小球は曲面を逆方向に上り始めた。 台や床の摩擦はな く、重力加速度をgとする。 A 小球 m W 台 M S B 床 X す) 000突起Wと衝突する直前の小球の速さはいくらか。 00の 小球がWと衝突した直後の, 小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (3) 小球が曲面を上り, 最高点に達したときの台の速さはいくらか。 また、最高点の高さ(Bからの高さ)はいくらか。 次に,ストッパーSをはずして, 台が静止した状態で, 小球を A点 度 ば 置 で静かに放す。 (4) Wに衝突する直前の,小球と台の速さはそれぞれいくらか。 0OO Wとの衝突後,小球が達する最高点の高さはいくらか。 (東京電機大+日本大) Level (1) ★★ (2) ★ (3) ★ (4), (5) ★★ Point & Hint 2 弾性衝突は運動エネルギーが保存される衝突だが, 反発係数 e=1 で扱いた い。 13 最高点に達したとき、小球は台に対して一瞬止まる。水平方向には外力がない ので、ある保存則が成り立つ。後半はもう一つの保存則を用いる。 ただし、 物体 系に対して適用する。 4) 2つの保存則の成立。 5(3)と同様に考えるのが正攻法だが, . もっとスッキリと解ける。 x

アから分からなくて分かる方教えて頂けませんか？

次の文中の[ 内に適当な式または数値を記入せよ。 「大 00S 質量 m の物体を,1図のように水平軸と 0の角度をなす高さ hのなめらかな斜面上 市 お す頂1 S ンチ で V。 10 を,初速 。ですべり上がらせて空中に飛 Vo ho点e 0 び出させた場合と,2図のように角度6, 初速 voで投げ上げた場合について考える。重力加速度の大きさをgとし,空気の抵抗は 1図 出 2図 最 る ないものとする。 な e (日)を 換 1図の場合,斜面の終端P(高さ h)における物体の速度の水平方向成分はア 鉛 直方向成分は口イ]である。斜面を飛び出し最高点に達したときの高さ HAはL となる。一方,2図の場合では,物体が高さ んに達したときの速度の水平方向成分は さ 鉛直方向成分は オとなり,その後,最高点に達したときの高さHBはっさこ。 となる。 エ カ 加 明あ還 (1) HAと Hgの差キ]について考える。高さ hの位置より上ではいずれの場合も放物 運動をしており条件は同じであるが,「イ」と「オを比べてみると,すでに高さ h (8) の位置で鉛直方向の速度成分に違いが生じている。そこでhに達するまでの違いを考え。 る。1図の場合,斜面上をすべり上がっているときに, 物体が斜面から受けている力の実き 鉛直方向成分の大きさは, m, g, 0を用いて表すとクとなり, その向きは上向き S) である。斜面の下端0から終端Pまで動くときの鉛直方向の移動距離はケである。 から,その間に物体が斜面から受けた仕事の量はココとなる。これが1図と2図のこ[) 高さんにおける鉛直方向の速度成分による運動エネルギーの差に相当しており, さらに 水 最高点 H。とH。の差に相当する位置エネルギーの差となっている。 生 AN 一方,1図において物体が斜面から受ける力の水平方向成分の大きさはサで,そ- の向きは物体の運動の水平方向成分の向きと逆である。また,0からPまでの水平方向 こ品 ね の移動距離は「シ]だから,その間に物体は斜面に対しスの仕事をしたことにな る。 コ]と口スより, 斜面の下端0から終端Pまで動く間に物体が斜面から受け S た仕事と斜面に対して行った仕事の差し引きはセとなる。結局,斜面がない場合 に比べて,斜面の存在により運動エネルギーが水平方向速度成分によるものから鉛直方 向速度成分によるものヘソコだけ移されたとみることができる。 山 [m) お つ