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物理 高校生

31-34番の解き方を教えてください!! 高校の物理基礎です!

15. なめらかに動くピストンをもつ円筒容器中の気体を加熱し, 7.0J の熱量を与えたところ, 気体は膨張して外部に 2.8J の仕事 をした。 次の各問に答えなさい。 解答番号 31 ~ 32 (1) 気体がされた仕事は何Jか。 【知識・技能】 解答番号 31 ( 31 ) J (2) 気体の内部エネルギーの増加量は何Jか。 ( 32 ) J 31 32 【知識・技能】 解答番号 32 解答番号 33-1~34 (1) 2個のおもりを10回下降させたときに, おもりにはたらく重 力がした仕事の合計は何Jか。 【思考・判断・表現】 解答番号 33-1,33-2 133-1 ( 33-1)×10 ( 33-2)」 (2) 容器中の水の温度は何K上昇するか。 【思考・判断・表現】 33-2 16. ジュールは, 図のような装置を用いて, 熱がエネルギーの一種であることを示した。 この装置 では,おもりが下がると, 糸に引かれた羽根車がまわり, 容器中の水がかきまぜられて温度が上昇 する。 容器に 100gの水を入れ, 糸の両端につけた1個 10kgのおもり 2個を1.0m 下降させる操作を 10回繰り返した。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2, 水の比熱を4.2J/(g・K) とし, 熱は外部に逃げな いものとする。 次の各問に答えなさい。 解答番号 34 ( 34 ) K ク 34 7.0J 00 1.0m 12.8J 羽根車 四隅突出型 1.0m

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物理 高校生

(5)の単振動、最大の速さについての質問です!解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか?

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

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物理 高校生

15、16、17-1、17-2、18、19の丸つけをお願いしたいです!

[ 7温度が80℃の水 50g と 20℃の水150gを混合し, 熱平衡に達した。 熱は外部に逃げないものとして,次の各問に答えなさい。 解答番号 15~16 (1) 水の比熱をc[J/(g・K)], 熱平衡に達したときの全体の温度をt 〔℃〕 として, 80℃の水が失う熱量を式に表すとどのようになるか。 次の選択肢から正しいものを選び, 記号で答えなさい。 【知識・技能】解答番号 15 (ア) 50×c×80 (イ) (150-50)×c×80 (ウ) 50×c× ( 80-t) (I) 50Xcx (t-80) (2) 全体の温度は何℃になったか。 【知識・技能】 解答番号 16 (16) ℃ 15 17-1 29 17-2 16 35 8 熱容量 141J/K の, 図のような熱量計を用いて,鉄の比熱c [J/(g・K)] を 測定する。 はじめ, 熱量計に170gの水を入れて温度を測ると, 20.0℃で安定 していた。 次に, 100℃に熱した質量100gの鉄球を熱量計に入れ, 静かにか きまぜると, 24.0℃で安定した。 水の比熱を4.2J/(g・K) として,次の各問に 答えなさい。解答番号 17-1~19 SI-11 m (1) 熱量計と水が得た熱量は何Jか。 【知識・技能】 解答番号 17-1,17-2 ( 17-1)×10 (17-2)」 (2) 熱量の保存を利用すると,鉄球の比熱cは何J / (g・K) になるか。 18 180℃℃ 150g ( 18 ) J/(g・K) (3) この鉄球に, 熱量 8.1×102J を与えたとき, 温度は何K上昇するか。 ( 19 ) K m 0.38 80℃ (ア) (お湯が失った熱量)=(熱量)(イ) 氷 50xcX180-t)=150xcx(+-20) (ウ) す △t C 【知識・技能】 解答番号 18 (°C) t(C) 熱平衡 みず C 水の比熱く=42を代入して、 t=35 19 20°C 150g + 水 鉄球 熱量計 【知識・技能】 解答番号 19 m (2)図は, けたとき ある。 温 な状態か 号で答え C at 21 10. 氷を 変化を 状態 A が観 章につ 考・半 状態 ら気 (23 22 11. 温 「次の (1) ( (2) (

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