量子条件を考える際、波がなめらかにつながるようにしないといけない理由があまりよくわからないので教えてほしいです。

答え 364 第3部 原子 ③ 量子条件 量子条件とは、まず電子の波動性に注目する。 円軌道上に、前章で学ん だ電子のド・ブロイ波があると考える。 ド・ブロイの波長公式 : 入e= h mv 電子が円周に沿ってスムーズに進むためには、次の図のように波がなめ らかにつながっている必要があると考えよう! 円軌道上に6波長ある のがわかるよね! + 波がなめらかにつながるためには、上図のように円周上に入。が自然数 このことを式で表したのが 個収まればよい。 上図の場合は6波長だ! 量子条件だ。 -)=U 量子条件: 2πr=nle(n=1、2、 3......) 上式のnは自然数なのだが、 物理では量子数って呼ぶ。 h ド・ブロイの波長公式: he = を上式に代入する。 mv h .3 2лr=n mv ●の円運動の運動方程式と3の量子条件は、半径と速さの連立方程 弐になってるよね。 そこで、この2式から電子の速さ”を消去して、 軌道半径rを計算する。

物理基礎です。 青マーカーの所なんですけど このとき運動エネルギーは何故0になるのですか？ vが不明な場合は0にするということでしょうか？

EXERCISE 例題 17力学的エネルギーの保存 ばね定数98N/mのばねに質量 2.0×10-2kgの物体を押しつけ, ばねを0.10m縮めた点Aから静かに手をはなすと, 物体はばね からはなれ,曲面を点Cまで上がった。 水平面AB, および曲 面BCD はなめらかで摩擦はないものとして,次の問いに答え よ。 ただし, 重力加速度の大きさは9.8m/s2 とする。 (1)点Bでの物体の速さ V[m/s] を求めよ。 (2) 水平面 ABからの点Cの高さH[m] を求めよ。 |ばね定数 |98N/m [000000 +10 ▶54, 57 D 10m (3) ばねを x〔m〕 縮めた点A'から静かに手をはなしたとき,物体の最高到達点は,水平面ABからの高 さが10mの点Dであった。 x を求めよ。 ここが ポイント ◆解法 ◆ (1)点Aと点Bで力学的エネルギーは保存する。 (2) 点A (あるいは点B)と点Cで 力学的エネルギーは保存する。(3) 点Aと点Dで力学的エネルギーは保存する。 (1) 水平面 ABを重力による位置エネルギーの基準面 とすると,点Aでの力学的エネルギー EA 〔J〕 は Ex=0+0+1×98×(0.10)2 = 0.49 [J] 点Bでの力学的エネルギーEB 〔J] は Ec=EA(=EB) であるから (2.0×10-2) x 9.8 × H = 0.49 H 0.49 (2.0×10-2) x 9.8 = 2.5〔m〕 (3) 点 A'での力学的エネルギーE^' 〔J〕] は 0+1/x 答 2.5m Ex' = 0 +0+ -x98xx2 EB =1/2x - × (2.0×10-2) x V2 + 0 + 0 = = 1.0 × 10-2 × V2 [J] である。 ( EA ) = イ(EB )より 点Dでの力学的エネルギー En 〔J] は En = 0 + (2.0×10 -2) x 9.8 × 10 + 0 である。ウ( 0.49 V= 0.49 = 1.0 × 10-2 × V2 1.0×10-2 7.0 [m/s] (2)点Cでの力学的エネルギー Ec 〔J] は Ec = 0 + (2.0×10-2) x 9.8×H [J] +0 答 7.0m/s ) -x98xx = (2.0×10 -2) x 9.8 × 10 x 2 = 4.0×10-2 x=0.20〔m〕 )より 答 0.20m

X線のエネルギーが最大のときにX線の強さが0ということがなんか納得いかないので説明してほしいです。

物質を光らせる性質をもつ。 X線 フィラメント (陰極) ターゲット (陽極) 15 B X線の発生 X線の発生には,X線管という 電子線- 装置がよく用いられる(図12)。電 流による発熱で陰極から放出され る電子 (熱電子)は高い電圧によっ NO 高電圧電源 + thermoelectron 図12 X線管 真空に近いガラス管に封 入された2本の金属電極からなる。 (EI) L-01X00.I て加速され,陽極 (ターゲット)に X線の強さ V: 電子の加速電圧 固有 X 線 線 V=6x104V 衝突する。 その際1個の電子のも つエネルギーの一部または全部が X線光子のエネルギーになり, 残 りはターゲットで発生する熱にな D る。 図13は, ターゲットにモリブ デンを用いた場合に発生する X 線の強さと波長の関係(スペクト ル)を, 模式的に示したものである。 1個の届 VV=3×10'V 最短 V=3 x 104V 波長 REVOS 012 3 4 5 6 7 波長(×10-11 m) 8 9 大 振動数 (エネルギー) T ①図13 モリブデンのX線スペクトル 小 20 25

光電効果の式ではなぜ光電子の運動エネルギーの最大値を求めると書いてあるのですか？（なぜ最大値がこの式で求められるのか？）

この黄色下線の式が成り立ちということは張力Sの方が見かけの重力g'より大きいということですか？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点B を中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。 空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° mg 糸 実験装置 L 問4 次の文章中の空欄 ウ 小球 m 図5 →a B-1 床面 a D = ±av² + myle - +4 AV - myL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は a エ である。 g ウ H ④ ⑤ ⑥ QA Q → A Q → B Q →B Q→C Q-C → √3 32 1 √3 1 18 √√3 2 √3 2

この問題の（4）のことで緑線で囲った部分の言っていることがよく分からないので教えてほしいです。

70. <ピストンで封じられた気体〉思考 図1のように,摩擦なしに動くピストンを備 えた容器が鉛直に立っており,その中に単原子 分子の理想気体が閉じこめられている。容器は 断面積Sの部分と断面積 2S の部分からなって いる。ピストンの質量は無視できるが,その上 に一様な密度の液体がたまっており,つりあい が保たれている。 気体はヒーターを用いて加熱 することができ,気体と容器壁およびピストン との間の熱の移動は無視できる。 真空 真空 真空 2S S 2 12 液体 液体 h 2 液体 ピストン 気体 h+x 気体 h 気体 2 ヒーター 図 1 図2 図3 また,気体の重さ, ヒーターの体積, 液体と容器壁との摩擦や液体の蒸発は無視でき,液体 より上の部分は圧力0の真空とする。 重力加速度の大きさをgとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,気体、液体ともに断面積Sの部分にあるときを考える。 このときの液体部分の 高さは今である。 2 h (1)初め,気体部分の高さは12,圧力はP。であった。液体の密度を求めよ。 (2) 気体を加熱して,気体部分の高さを1からんまでゆっくりと増加させた(図2)。この 間に気体がした仕事を求めよ。 (3)この間に気体が吸収した熱量を求めよ。 〔B〕 気体部分の高さがんのとき, 液体の表面は断面積 2Sの部分との境界にあった(図2)。 このときの気体の温度は T であった。 さらに, ゆっくりと気体を加熱して, 気体部分の 高さがん+x となった場合について考える (図3)。 1 x>0では,液体部分の高さが小さくなることにより, 気体の圧力が減少した。 気体の 圧力Pを, xを含んだ式で表せ。 (2)x>0では,加熱しているにもかかわらず,気体の温度はTより下がった。 気体の温 度Tを x を含んだ式で表せ。 気体部分の高さがんからん+xに変化する間に, 気体がした仕事 W を求めよ。 ④ 気体部分の高さがある高さん+X に達すると, ピストンをさらに上昇させるために必 V要な熱量が0になり, xがXをこえるとピストンは一気に浮上してしまった。Xを求 めよ。 [11 東京大〕

（1）~（3）まで教えて欲しいです🙇‍♀️

55. 浮力 ビーカーに水を入れ, 台はかりでその重さをはかったら,6.86N で あった。 質量 0.400kgのガラス球をばねはかりにつるし, 右図のようにビーカーの 水中に完全に入れたところ, ばねはかりは 1.96Nを示した。 重力加速度の大きさを 9.80m/s2 とする。 (1) ガラス球が受けている浮力の大きさ F[N] を求めよ。 (2) (1) の浮力の反作用は何から何にはたらいているか。 (3) このときの台はかりに加わる力は何Nか。 Hote

教えて欲しいです🙏

54. 液体の圧力 一様な太さのU字管に入れた水と油が図の位置で つりあっている。 水と油の境界面から液面までの高さはそれぞれ6.0cm, 油 T 7.5cm 7.5cm である。 水の密度を1.0 × 10°kg/m² として,油の密度を求めよ。 6.0cm

この問題の見かけの重力はなんでQからBなんですか？aとgの大きさの関係が分からない以上gよりaの方が大きいと考えたらQからCの可能性もありますよね？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を静 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点Bを中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° 糸 L 実験装置 a 小球 Am 問4 次の文章中の空欄 ウ い BL 床面 a 図5 D = fav² + myle - 14 AVL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ I である。 の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は g ウ H ④ ⑤ QA Q → A Q → B Q → B QIC → Q-C → 店 √3 32 1 /3 1 18 √3 2 √3 2

この線で引いた部分は張力Tと常に釣り合ってますよね？

教科書で調べると、振れ角が小さい振り子の運動は単振動とみなせ,その周期 の理論式には重力加速度の大きさも関わることがわかった。 そのことを確認する ためには, 重力加速度の大きさが異なるいくつかの地点で実験する必要がある。 水平な面となす角度めのなめらかな斜面上で振り子をつくり, Φを変えて振り そこで、教室内で同様の効果を得ることができる実験方法として, 図4のように, 子の周期を測定する実験を考えてみた。 「軽くて伸び縮みしない糸の一端を斜面上に固定し,糸の他端に小球を取り付け る。そして、糸がたるまないように, 小球が静止しているときの糸の方向から糸 が 5°の角度をなす位置まで斜面上で小球を持ち上げて静かにはなし,斜面上で 振らせて振り子の周期を測定することをを変えて行う。空気抵抗は無視でき, 振り子の運動は単振動とみなせるものとし、重力加速度の大きさをg とする。 斜面 -5° Te 小球 水平な面 L 図 4 hgrinde n 問3 次の文章中の空欄 ア も適当なものを,後の①~⑧のうちから一つ選べ。 に入れる式と数値の組合せとして最 22 重力加速度の斜面に平行な方向の成分の大きさは ア である。 Φ=90° として振らせた振り子の周期を T90, Φ=30° として振らせた振り子の周期を L T30 T30 とすると, T90 イ となるはずである。 ア イ ① ② ④ ⑥ gsino gsino gsino gsino gcoso gcoso gcoso gcoso 1-2 12 12 √2 2 12 1 2