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物理 高校生

解説がないので、申し訳ないですが、全部解説して欲しいです、。お願いします🙇 (問8:2E/3R、問9:2E^2/9R)

ⅣV [先導学類 (理系傾斜), 観光デザイン学類 (理系傾斜), スマート創成科学類 (理系 傾斜), 数物科学類, 地球社会基盤学類, 生命理工学類, 理工3学類, 医学類,薬 学類,医薬科学類, 理系一括入試] 図4のように,磁束密度の大きさが B [T] の鉛直上向きの一様な磁場中に, 半径 L[m]の円形導線を、 その中心が点0にくるようにして水平面に配置する。 この水 平面には,点0を中心として回転できる長さL [m] の導体棒 OP も配置されてい る。点0と円形導線上の点Qは抵抗値 R [Ω] の抵抗で結ばれており,切替スイッ チSによって起電力 E [V] の電池を接続できる。 円形導線と導体棒の電気抵抗,回 路を流れる電流がつくる磁場、電池の内部抵抗は無視できる。 また,抵抗に示した 矢印の向きを電流の正の方向とする。 まず,スイッチSを1に接続する。 そして、 導体棒に外力を加え続けることに より, 円形導線の上から見て反時計回りとなる図の矢印の向きに,一定の角速度 [] [rad/s] で導体棒を回転させた。 このとき, 導体棒と円形導線の間の摩擦は無視 できるものとし、 以下の問いに答えなさい。 問1導体棒が単位時間あたりに磁場を横切る面積を求めなさい。 問2導体棒に発生する誘導起電力の大きさを求めなさい。 問3 抵抗に流れる電流の大きさを求めなさい。 また, 電流の向きが正の方向であ るか負の方向であるか答えなさい。 問4 導体棒を一定の角速度 ] で回転させるために必要な単位時間あたりの仕事 を求めなさい。 問5 導体棒が磁場から受ける力の大きさを求めなさい。 次に,導体棒 OP を静止させ, スイッチSを2に接続しOQ間に起電力Eの電 池を接続したところ, 導体棒が回転を始めた。 以下の問いに答えなさい。 問6 導体棒の角速度が w2 [rad/s] となったとき,抵抗に流れる電流を求めなさい。 また,回転の向きは,上から見て時計回りか反時計回りか答えなさい。 問7 十分に時間が経過した後, 導体棒の角速度が一定になった。 このときの角速 度を求めなさい。 また, このときに抵抗で消費される電力を求めなさい。 - 7-

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物理 高校生

(6)についてです。 模範解答は全ての熱機関に当てはまるのではないでしょうか?

[A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり,圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。このことから,1molの理想 気体に対する か-V 図(図1)に示す状態a(温度T〔K])から状態 b (温度T [K])への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J] は,積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cr(T'-T) と表すことができる。 T' ・① 図 1 T' 等温線 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 〔B〕 理想気体1molの状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 p↑ させる。 それぞれの状態変化の過程では, ATA p1 A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A: 体積を一定に保つ Þ2 To To B C V₁ 図2 ように変化させる。 状態 A, B, C の圧力, 体積, 温度をそれぞれ 0 (pi (Pa), Vi(m³), TA(K)), (þ₂ (Pa), V₂ (m³), TË[K]), V2 V (p2〔Pa〕, Vi〔m²〕, Tc [K]) とする。 また, 定積モル比熱をCy [J/(mol・K)〕, 定圧モル比熱 をC [J/(mol・K)], 比熱比をv= Cp 気体定数を RJ/(mol・K)] で表す。 Cv (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB [J] を ①式を用いて求め,その答えを Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3)過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J] を, Cv, Cp, Ta, TB, Tcの中から適するものを用いて表せ。 (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBcA [J] を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると,定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 Cp, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。その関係式を導出せよ。 仕事 WBca は, Cv, R, Ta, TB, To の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を,Y, DV2 を用いて表せ。 D2' V1 (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると,どのような はたらきをする機関となるか。 これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大 〕

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物理 高校生

F1🟰F2‥🟰F5🟰19.6までは分かるのですが、その次の20Nからがよくわかりません 解説お願いします

□ 63. ばねの直列接続図のように, 軽いばねAと軽い ばねBを直列に接続し, 質量 2.0kgのおもりをつるして静止 させた。 ばねA, B のばね定数をそれぞれ 98N/m, 196N/m とし,重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 次の各問に答 えよ。 A Fz' (1) AがBから受ける力の大きさは何Nか。 また,BがA から受ける力の大きさは何Nか。 おもり 2.0×9.8=19.6 T. 19. zo 620 B FS 02.0kg 119.6 63. ばねの直列接続 解答 (1) Aが受ける力 : 20N, Bが受ける力:20N (2) A:0.20m, B:0.10m 指針 (1) おもりに加えて, ばね A, B が受ける力 に着目すると,それぞれが受ける力はつりあっている。 また,作用・反作用の法則から, AとBが互いにおよ ぼしあう力の大きさは等しい。 (2) A, B のばねの伸 びを x1 〔m〕, x2 〔m〕 とし, フックの法則を用いて式を 立てる。 糸から 受 7 Bが受 式②カ m 解説 (1) Aは,天井か ら上向きに力F1, Bから 下向きに弾性力 F2 を受け, Bは, A から上向きに弾性 力F3, おもりから下向き に力F を受ける。 また、 おもりは, 下向きに重力 2.0×9.8=19.6NBから上 Fi F3 トレー F5 65.1 A B 解答 19.6N (3)x 指針 FA の長さ 成分を 向きに弾性力Fを受ける。 各物体が受ける力はつ りあっているので, 解説 を F-F2=0 F3-F4=0 F5-19.6=0 【x また,AとBが互いにおよぼしあう力 F2, F3, B と おもりが互いにおよぼしあう力F4, F's は, それぞ れ作用・反作用の関係にあるので, 【y】 F2=F3 Fa=Fs (2) したがって, る。 F=F2=Fg=F=Fs=19.6 20 N 【月 すなわち, AがBから受ける力 (F2) は20N,Bが Aから受ける力 (F3) は20Nとなる。

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