(3)についてです Q=IVから vBLcosθ/R･vBLcosθって解いたんですけど、なんでこれだとダメなんですか？？

456 磁場中の斜面をすべり下りる導体棒■ 図のように, 磁束密度Bの鉛直上向きの一様な磁場中に, 間隔Lの2本の 平行導体レールが水平に対して角で固定されている。 2 本のレールは上端で導線により接続されている。このレール 上に水平に長さL, 質量m, 電気抵抗Rの導体棒 PQ をおく。 この棒に大きさの初速度をレールにそって下向きに与え ると,その後棒は水平を保ち、 一定の速さv のままレールに B Vo そって降下を続けた。 レールと棒との摩擦および棒以外の部分の電気抵抗はないものと し,重力加速度の大きさをgとする。 (1) 棒を流れる電流の大きさと向きを求めよ。 Iは vo, R, B, L, 0 を用いて表せ。 (2) 棒にはたらく力のつりあいから速さ vo を, R, B, m, g, L, 0を用いて表せ。 棒で単位時間に発生するジュール熱Qを, R, B, m, g, L, 0 を用いて表せ。 (4) このジュール熱は何によって供給されているか。 (5) 磁束密度Bの向きが鉛直下向きのとき, (1)~(4)の結果はどう変わるか。 <<-449

250回目の最小値をとったときにHとBの距離はなぜLA+2ΔLになるのですか？ 最小値が4Δlごとにあらわれるのが分かりません💦

<tttttt EXI 図2 一光線の空 リットが きいと 率力の れは子供 改 354 マイケルソン干渉計 Sを出た波長入の単色光が,Sから距離 Ls にある [兵庫県大 改] 347 図のように,光源 鏡 A LA 鏡B 半透鏡 H -22- ←Ls -LB- AL AL LD 検出器 D 半透鏡Hにより上方への反射光と右方への透過光 光源 S 2つに分けられる。 反射光は,Hから距離 LA に固 定された鏡Aで反射して同じ経路をもどり、一部が Hを透過してHから距離LD 離れた検出器Dに到達 する。一方, Sを出てHを右方へ透過した光は,鏡 Bで反射して同じ経路をもどり、一部がHで反射してDに到達する。 これら2つの光が 干渉する。 初めのHからBまでの距離はLB (LB> LA) で, Bは左右に動かすことができ る。Hの厚さは無視でき, 鏡および半透鏡において光の位相は変わらないものとする。 )Bを少しずつHに近づけるとDで検出される光の強さは単調に増加し, 4Lだけ動い たとき,最大となった。 逆に, Bを少しずつHから遠ざけると光の強さは単調に減少 し、初めの位置から4Lだけ動いたとき最小となった。 波長を4Lで表せ。 Bを初めの位置にもどし, 波長を入から少しずつ大きくしていく。 Dで検出される 光の強さは単調に増加し, +4のとき最大となった。 LB-LAを入と 4入で表せ。 (3) 次に, 光の波長を入にもどし, Bを初めの位置から動かして, Hからの距離がL』に 等しくなるまで少しずつ動かした。 この間のDで検出される光の強さを観測すると, 250 回最小値をとることがわかった。 このとき,(2)における入との比を求め [16 新潟大 改] よ。 ヒント 353(2)隣りあう2つのスリットを通る光の経路差= | (回折後の経路差)-(入射前の経路差)| 354 (3)250回目の最小値をとったときの,HとBの距離はLA +24Lであり、最小値は 44L ご とに現れる。

熱についてです （１）と（２）の解き方を詳しく教えていただきたいです また、（１）の400×4.2+120は温度である20も入れて400×4.2×20+120にならない理由もあわせて教えていただきたいです　 よろしくお願いします

発展例題11 氷の比熱 質量400gの氷を熱容量 120J/Kの容器に入れ, 容器に組みこんだヒーターで熱すると、 全体の温度 は図のように変化した。 熱は一定の割合で供給され すべて容器と容器内の物質が吸収したとし, 水や氷 の水蒸気への変化は無視できるものとする。 また, 水の比熱を4.2J/ (g・K) とする。 (1) ヒーターが供給する熱量は毎秒何Jか。 (2) 氷1g を融解させるのに必要な熱量は何か。 指針 (1) 254s以降の区間では,氷はす べて水に変化している。 水と容器の温度上昇に 必要な熱量から、ヒーターが毎秒供給する熱量 を求める。 (2)温度が一定の区間 (32~254s) では,供給さ れた熱量はすべて氷の融解に使われる。 これか ら、氷1gの融解に必要な熱量を求める。 (3) 氷と容器の温度が上昇する区間 (0~32s)で, 温度上昇に必要な熱量から、 氷の比熱を求める。 【解説 (1) 水と容器をあわせた熱容量は, 400×4.2+120=1.8×10°J/K 254~314sの間に供給された熱量で,水と容器 の温度が0℃から20℃まで上昇するので, ヒー ターが毎秒供給する熱量を Q[J] とすると, 20 0 -20 ●温度(℃) →発展問題 177 /32 254 314 時間 (s) (3) 氷の比熱は何J/ (g・K) か。 (1.8×10)×(20−0)=Qx (314-254) Q=6.0×102J (2)32~254sの間に氷はすべて融解した。 氷1g を融解させるのに必要な熱量をx 〔J] とすると, 400×x=(6.0×10^)×(254-32) x=3.33×102J 3.3×103J (3) 氷の比熱をc [J/ (g・K)〕 とすると, 氷と容器 をあわせた熱容量は, 400×c+120[J/K] 0~32sの間に供給された熱量で、氷と容器の 温度が20℃から0℃まで上昇するので, (400×c+120) x{0-(-20)} =(6.0×102) x (320) c=2.1J/ (g・K) ※展問題

解説お願いします🙇💦

7. 重油を消費して運転されるエンジンの動力で発電する装置がある。 毎秒 2.0[g]の重油 を供給するとき､冷却水として 15[℃] の水が毎秒500[g] 供給され、 37[℃] になって排 出される。 重油 1.0 [g] を燃焼させたときに発生する熱量を 4.4 × 10 [J] 水の比熱を 14.2 [J/(g・K)] とし、この装置では、エンジンがする仕事のうち、 80 [%]が電気エネル ギーになるものとする。 (1) 冷却水に与えられた熱量は毎秒何[J]か。 (2) このエンジンの熱効率はいくらか。 (3) 発電された電気エネルギーは毎秒何[J]か。 x 22 46200 4.6×107(5) 9 (5)

マーカで引いた部分の数字はどこから出てきたのですか

硫酸は二酸化硫黄(SO,) を酸化し水と反応させることで製造されてい る。 固体触媒を使い二酸化硫黄ガスを直接酸化させ不純物の少ない 三酸化硫黄(SO)を得て、この生成物を濃硫酸に過剰に吸収させて発 煙硫酸とし,純水の希釈水で最終製品である濃硫酸を得る。 ここでは, 三酸化硫黄を得る以下の反応について考える。 SO2+1/2O2 = SO3 8.0mol% の SO, を含む673Kの空気を100 molh で反応器に供給し, 出口でのSO, の反応率が80% となるように運転している場合, 反応 器出口での混合物の濃度と温度を求めよ。 ただし, 空気は窒素と酸素の分圧が, それぞれ 0.80, 0.20 と仮定する。 また, SO2, SO3, O2 の 298 K における標準生成熱 4H [kJ mol-1] は, それぞれ-297.0, -395.2,0であり, 各成分のモル熱容量Cp.m [Jmol K-1] は表6-4を用いて求めることとする.

これなんですけど、仕事に秒数かけたのが、ジュールじゃないんですか？なぜ、式が同じなのに別々になるのかわかりません

[L][A]が右図] うに正負をとるものとする。 DESCORTLURY 395 磁界を斜めに横切る導体棒 鉛直上向きの磁の 束密度B[T]の磁界中に,右図のように,導体でです (ym) 7 E きた2本のレールが間隔 m〕 だけ隔てて置かれてる いる。 レールは水平面に対してOrad] だけ傾いて ↑B いる。レールの端に起電力 EV] の電池Eと抵抗 値R[Ω]の抵抗Rが右図のようにつながっており、 see -1- Y P&N レール上に質量m[kg]の導体棒PQを静かに置くと、導体棒は水平を保ったままレー 2 ルに沿って上昇していった。重力加速度の大きさを とする。また、R以外の抵 /s'] 抗および摩擦はないものとし、回路を流れる電流がつくる磁界は無視する。 (1) 導体棒 PQ が上昇するための起電力Eの条件を求めよ。 PCの上昇速度は、ある速度に近づいていき, いずれ等速度運動になる。 このとき の速さを求めよ。 (3) PQの運動が等速度運動になったとき,単位時間あたりに回路で発生するジュール 熱は電池が単位時間あたりにする仕事の何倍か 131132

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

赤線のところが分かりません。なぜ254~314s間に供給された熱量を考えるんですか？その後に｢水と容器の温度が0℃から20℃まで上昇する｣と書いてあるならそれなら32sから0℃なんだから時間の区間は32sから314sですよね？

発展例題23 氷の比熱 質量 400gの氷を熱容量120J/Kの容器に入れ,容 器に組みこんだヒーターで熱すると,全体の温度は 図のように変化した。 熱は一定の割合で供給され, すべて容器と容器内の物質が吸収したとし、水や氷 の水蒸気への変化は無視できるものとする。 また, 水の比熱を4.2J/ (g・K) とする。 (1) ヒーターが供給する熱量は毎秒何Jか。 (2) 氷1gを融解させるのに必要な熱量は何Jか。 (3) 氷の比熱は何J/ (g・K) か。 指針 (1) 254s 以降の区間では、 氷はす べて水に変化している。 水と容器の温度上昇に 必要な熱量から, ヒーターが毎秒供給する熱量 を求める。 E (2) 温度が一定の区間 (32~254s) では,供給さ れた熱量はすべて氷の融解に使われる。 これか ら, 氷1gの融解に必要な熱量を求める。 (3) 氷と容器の温度が上昇する区間 (0~32s) で, 温度上昇に必要な熱量から, 氷の比熱を求める。 解説 (1) 水と容器をあわせた熱容量は, 400×4.2 +120=1.8×103J/K 254~314sの間に供給された熱量で, 水と容器 の温度が0℃から20℃まで上昇するので, ヒー ターが毎秒供給する熱量をQ〔J〕 とすると, ↑ 温度 [℃] 201 0 -20 /32 254314 時間 (s) (1.8×103)×(20-0)=Qx (314-254) Q=6.0×102J (2) 32~254sの間に氷はすべて融解した。 氷1 gを融解させるのに必要な熱量をx [J] とすると, 400× x = ( 6.0×102) × (254-32) 3/9070 x=3.33×102 J 3.3×102J (3) 氷の比熱をc[J/ (g･K)〕 とすると, 氷と容器 をあわせた熱容量は, 400×c +120〔J/K] 0~32s の間に供給された熱量で, 氷と容器の温 度が-20℃から0℃まで上昇するので, ( 400×c +120) x{0-(-20)} =(6.0×102) × ( 32-0) c=2.1J/(g・K)

Ⅱ（3）（ウ）ですが、仕事率U=Pe/tではダメなのですか？

実戦 基礎問 86 磁場中を運動する導体棒 ⅡI される。 図のように、水平と角度0の傾角をもつ導体の 平行レールが間隔で固定されており,上端には 起電力Eの電池Eと可変抵抗器がつないである。 長さ 質量mの細い導体棒ab をレールに直角 にのせ, レールに沿って滑って移動できるように なっている。また,磁束密度Bの一様な磁場が鉛直上向きに加えられており、 重力加速度の大きさはg とする。 導体の電気抵抗や導体棒ab とレールとの 間の摩擦力は無視できるものとして、次の問いに答えよ。 fini I. 可変抵抗器の抵抗がある値のとき,導体棒 ab はレール上で静止した。 ab を流れている電流の大きさはいくらか。 II. 可変抵抗器の抵抗をある値にすると導体棒 ab はレールに沿って上昇し, しばらくすると一定の速さになった。 この等速運動について考える。 (1) 導体棒 ab に発生する誘導起電力はどの向きにいくらか。 (2) このときの可変抵抗器の抵抗値 R を求めよ。 (3) 次の物理量を求めよ。 また,これらの間に成り立つ関係式をかけ。 (ア) 電池が供給する電力 PE (イ) 抵抗で発生する単位時間あたりのジュール熱P (ウ)導体棒 ab を上昇させるための仕事率 U 力学的エネルギーの変化、 外力の仕事 → - 電 a 電池の仕事 抵抗で消費される エネルギー 物理 BP ●電磁誘導とエネルギー保存の法則 金属棒の運動による電磁 誘導では,力学的なエネルギーと電気的エネルギーが相互に変 コンデンサーコイルに 蓄えられるエネルギー E (高知大) 青眼点 力学的なエネルギー金属棒やおもりの運動、外力でチェック。 電気的エネルギー閉回路に含まれる素子(電池など