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-

⑴の解説のtの時鉛直方向の速さ0はなぜですか?Aの地点では速さがある気がするんですが、、、

③ サッカーのシュートについて, 単純化した状況で考・ えてみよう。 図のように, 点Pから初速度ひでけり出されたボ ールは, 実線で表した軌道を描いて点Aに到達する。 点 A の真下の地点Bにいるゴールキーパーは、腕をのばしたま ま真上にジャンプし,点Aでこのボールを手でとめる。 PB Vz の距離は1, ABの高さは ho, ゴールキーパーの足が地面を離れた瞬間の手の高さはh (h<ho)である とする。重力加速度の大きさをgとし、空気の抵抗はないものとする。 [A]ボールはゴールの上端A に水平に入るようにけられる｡ 小球 (1) ボールが点P でけられる時刻を 0, 点Aに到達する時刻を to とする｡ ボールの初速度での鉛直成 分はいくらか。 正しいものを次のア~オから1つ選び符号で答えよ。 toの時、鉛直方向の速さ。 1 アgto2 21 1 オ2gto ウgto I √2gto O=Ui-gto gto 水平方向の初速度をひっとすると (2) けり上げる角度を0としたとき tand はいくらか。 正しいものを次のア~オから1つ選び符号で答え vato=lv= よ｡ 1 ho アー - 2√g ho 1 √2⁹ 1. √2190² @ 7910² 0 イ イ (3) 時刻t を点Aの高さho を用いて表す式はどれか。 正しいものを次のア~オから1つ選び符号で答 えよ。 上向き正 - ho=vito/2gt=² ho 2g Sho + 12h0 g to = g [B] ゴールキーパーは、 のばしている手がちょうど点 A までとどくようにジャンプして,点Aでボールをと める。 ただし、ジャンプしてからボールをとめるまで姿勢は変えないものとする。 ho g. ウ ho hi (1) ウ (2) ウ エ Cho 12g √2 7900² エ エ (3) (4) ゴールキーパーの足が地面をはなれる時刻を とする。 ボールの高さと時間の関係を実線一 で 正しいグ から後のゴールキーパーの手の高さと時間の関係を点線･･・・・でかくとどうなるか。 ラフを次のア~エから1つ選び符号で答えよ。キーパーの手は鉛直投げ上げ 高さ ア 高さ ① 高さ ウ 高さ↑ ho zzzz 0 t₁ to O t₁ to 0₁ カ 2ho オ ho (1) より 796² tane = 1/2 = 9 tox to H B 0 t₁ to 時間 (5) hiho の場合に時刻を表す式はどれか。正しいものを次のア~エから1つ選び符号で答えよ。 (4) より ボールの高さが柔hoになる時刻が七、 no=uti-iotigat (1)(3) ho (1) ho = 1/1/8t² ぴはん ato²-1/2gto=1/2gt² g ho (4) イ エ (5) ウ Eve ral no 1 ob 2411

物理の熱力学が全く理解出来ません 誰か解説お願いします...

講義問題 3 気体の状態変化 図1のように、水平な姿勢を保ったまま鉛直方向になめらかに動くピストンを備えたシリン ダーがあり,内部に単原子分子の理想気体がn〔mol]封入されている。ピストンの質量は M〔kg〕, ピストンの底面積はS[m²] で, シリンダーとピストンはいずれも断熱材でできていて,気体に出 入りする熱は完全に遮断されているものとする。 また,シリンダー内部には体積が無視できるほ ど小さい加熱用のヒーターが設置されている。外気の圧力をp 〔Pa〕, 気体定数を R〔J/mol・K〕, 重力加速度の大きさをg〔m/s2] として,以下の各問いに答えよ。 問1 最初,ピストンの底面がシリンダー内底面より高さ] [m] の位置で静止してつりあってい る。このときの状態を状態1とする。状態1におけるシリンダー内の気体の圧力p 〔Pa]を po, S, g, M を用いて表せ。 問2 状態1におけるシリンダー内の気体の温度T〔K〕をn, R, po, S, g, M, æ」を用い て表せ。 問3 状態1より, ヒーターを用いてシリンダー内の気体に対して Q [J] の熱量をゆっくりと与 えたところ, ピストンは徐々に上昇して, 図2に示すように高さ2 〔m〕 の位置で静止した。 このときの状態を状態2とする。 状態1から状態2へ変化する過程で, シリンダー内の気体 がピストンに対してした仕事W [J] を pi, S, m1, T2 を用いて表せ。 問5 問4 状態1から状態2へ変化する過程におけるシリンダー内の気体の内部エネルギーの変化量 AU [J] と,ヒーターによって与えられた熱量QをP, S, π1, 2 を用いてそれぞれ表せ。 その後,ピストンを動かないように固定した状態でシリンダー内の気体をゆっくりと加熱 したところ,十分時間が経過した後に, 気体の温度は状態2より AT [K] [上昇して一定温度 となった。このときの状態を状態3とする。 状態2から状態3へ変化した過程で加えた熱量 が,状態1から状態2へ変化した過程で加えた熱量と等しいとき, ATをn, R, pi, S, 1, 2 を用いて表せ。

⑵教えてください🙇🏻‍♀️

(I) 図1のように2辺の長さがa. b, 質量Mの直角三角形の板があり, 長さ6の 辺が船直(y軸方向) となるように直角の頂点を原点Oに置いてある。 以下の実 験ア),(イ)のように高さん(y=Dh)の位置Pにカドを作用させる。 実験):x 軸方向の正の向き(図の右方向)にカドを加え徐々に大きくしたとこ ろ、F= Fiのときに板はx軸方向の正の向きにその姿勢のまますべり 始めた。 実験(イ):x軸方向の負の向き(図の左方向)にカFを加え徐々に大きくしたとこ ろ,F=F:のときに板は原点0を中心として傾いた。 板は厚さcの一様な材質であり, 変形したり水平面にめり込むことはない。 板 と水平面との間の静止摩擦係数を μ, 垂直抗力を R, 重力加速度の大きさをgと し、以下の問いに答えなさい。 (1) この板の密度を求めなさい。 (2) Rの大きさを求めなさい。 (3) 実験ア)について, すべり始める直前のx とyそれぞれの軸方向の力のつり合 いの式を示しなさい。 (4) 実験(イ)について, 傾き始める直前のxとyそれぞれの軸方向のカの関係式と 力のモーメントのつり合いの式を示しなさい。ただし, 板の重心の座標を (Xg, Yg)とする。 (5) 板の重心の座標Xg. Ygの値をa, bを用いて示しなさい。 (6) 実験(イ)について, 板の傾きの角度が9を超えたとき, 板は図の左方向に倒れ た。tan0 の値を示しなさい。 (7) 実験ア)と(イから, 板と水平面との間の yA 静止摩擦係数μがとり得る範囲をカF を用いないで答えなさい。 F (8) 次に作用点の高さんを変えて実験7)を 再び行ったところ, F=F3のときに板 M はすべらないで傾いた。 hがとり得る範 0; 囲を答えなさい。 図1 P