氷と水の密度と体積が同じだったら溶けても増えないのはどうしてですか。

問4 図4のように、容器に入った水に氷が浮いて静止している。 このとき、水面から 上に出ている部分の氷の体積はV水面より下の部分の氷の体積はV2である。 水の密 度をpo、氷の密度をp、重力加速度の大きさをgとする。 下の文章は、このときの氷に関する生徒A、Bの会話である。 生徒たちの説明が科 イに入れる式と語句の組 学的に正しい考察になるように、文章中の空欄 ア み合わせとして最も適当なものを、次の①~ ⑨ のうちから1つ選べ。 29 氷 V₁ 水と氷の体積の かんけい V₂ 0 容器 図4 A: 水と氷ではどちらの密度が大きいかな。 水の方がみう心が 大きい B: 普通の物質では液体が固体になると体積が減少するけれど、 水は例外だよ。 水が氷 になると体積が増えるので、 水と氷の密度の大小関係はp <poだね。 A:図4で氷が静止しているのは、氷にはたらく重力と浮力がつり合っているからだね。 ア と B:そうだよ。 この氷にはたらく浮力の大きさは、アルキメデスの原理より、 表せるね。この浮力と重力のつり合いから、 水と氷の密度の比を体積の比で表すこと ができるね。 A: なるほど。 ところで、この氷が解けたら水面は上昇するかな、 下降するかな。 B: それはね、 イんだ。実際にそのようになるか、氷がとけるのを待ってみよう。

20の問題についてで、解答には、閉口端の方は山は山として返ると書いてあるるのですが、閉口端は山は谷としてかえるのでは無いのですか？教えてください。

問5 次の会話文中の空欄 20 に入れる図として最も適当なものを 次ページ の①~④のうちから一つ選べ。 君た Aさん: 図5のように, 閉管のパイプの左の管口付近に音源 S とマイクMを 固定し, Sを1回たたいて音波を発生させたら, Mは図6のような 波を観測したよ。 1回目の周期で観測された波は, 音源 Sからの直接 音だね。 Bさん: 2回目以降の周期の波の先頭の山や谷は、図3の実験での考察と同様 に, パイプの左端で反射される直前にマイク M がとらえたものと解 釈していいね。 Cさん: 図6を見ると,2回目以降は、波の山が先に到達するときと,谷が先 に到達するときが, 交互に現れるようだ。 実に面白い。 Aさん:もっと面白いことを考えた。 図5のマイクM を閉管の中央の点Dに 動かして固定したうえで, 音源Sを1回たたいて音波を発生させて みよう。 このとき, マイクMが波を初めて観測してからのMが観 測する波の時間変化の様子を表すグラフは 20 のようになるだ ろう。 高山 山 M D 図 5 で fu 1回目 2回目 3回目 4回目 5回目 図6 ・時間 AA ① 名 ② ル (3) 時間 時間 時間 時間 HA S: Op BPE

キャリアを決定する考え方が分かりません。負電荷を動かす場合は力は逆向きだから、電子は北向きのローレンツ力を受けるのではないんですか？

第4問 電流が流れている導体や半導体に, 電流と垂直に磁場を加えると、電流 と磁場に垂直な方向に電位差が生じる。これをホール効果という。ホール効果に関 する次の文章を読み, 後の問い (問1~6) に答えよ。(配点 30) 図1のように,板状の半導体を, 3辺がそれぞれ東西南北,鉛直方向を向くよ うに置き,一定の強さの電流を東から西に流す。図1の地点では,地磁気による鉛 直下向きの磁場があるため、半導体には南北方向の電位差が生じた。なお、図には 示していないが,面Sと面Nの間には、電位差を一定倍率で増幅したうえで測定 できる回路がつながれており、以降の「電位の測定値」は,面Sに対する面Nの (回路増幅後の)電位の値を表すものとする。また,この地点では,地磁気による水 平方向の磁場は無視できるほど小さいものとする。 磁場 北面N (西 東 ..... 電流 電流 面S 南 図 1 目の実験では、 と重なり合 りように 問1 次の文章中の空欄 ア . イ に入れる語の組合せとして最も適当な ものを,後の①~④のうちから一つ選べ。 20 図1の半導体に電流を流してしばらくたつと, 南側の面Sよりも北側の面N の電位の方が高くなった。 このとき,面Nは ア に帯電している。この半 導体のキャリア (電流の担い手) は イ である。 0 すき間を広くして、 を増やす。

113番答え3なんですがよくわかりませんでした。 この問題の(ハンドル)が何を意味してる現象なのか教えてくださると助かります。 物理基礎です

BSさんは,図3のように,自分の自転車のタイヤに空気を入れるとき, すばや くハンドルを押し下げると,空気入れの底の部分が温かくなることに気づいた。 これを高校の授業で習った熱力学の考え方で説明できないか考えてみた。 以下で は空気入れのシリンダー内部の空気がシリンダーの外に出ることはないものとし て考察する。 また, 空気入れのシリンダー内部の空気は理想気体として扱う。 自転車 ハンドル シリンダー 空気入れ 0 図 3 問3 空気入れのシリンダー内部の空気の内部エネルギー変化 AU, 空気が外部 から吸収した熱量 Q, 空気が外部からされた仕事 W の間に熱力学第1法則 が成り立つ。 Q=30J, W = 70Jのとき,AUは何Jか。 最も適当な数値を, 次の①~④のうちから一つ選べ。 AU = 110 J ①30 ② 40 ③ 70 4100 Q=AU-W 30-AU-70.

物理です。 解説に出てくるVcを下回ると電球が点灯しなくなるという文の意味がわかりません、なぜそうなるのでしょうか。これはどの回路でも共通のことなのですか？ 悩んでる問題は2枚目の問3で解説は3枚目の右側です。見ずらくてすみません。

また, 2つの電球はともに電圧 なるとすると 日の操作 (a) で初めて の選択 [3] ① (b) くみ上げた正電荷を極板cと極板d に分配する。 大きく 少なく 小なく 大 小 (a) 電池の起電力により正電荷を極板cにくみ上げる。 上の考察から V2=4.5V なので イは,ウは⑤ と V = 3.0Vと る。2回目の -Vを順に →1ml 電 電位 (V) 75 V<0 起電力 Eの電池,スイッチ, 2つの電球 1,2および, 電気容量がそれぞれCi, C2の 2つのコンデンサー C, C2 を用いて,図1のような回路を組みたてた。 接地点は電位の 基準点である。 この回路において次のような操作を行った。 初め,2つのコンデンサーとも放電させ電気量が0の状態にした後, (a) スイッチを端子 a の側に入れて,電球1が点灯し、やがて消えてから十分に時間 をおく。 (b) スイッチを端子 bの側に入れて、 電球2が点灯し、やがて消えてから十分に時間 をおく。 という意味をもつ。そのため,CとC2 の電気容量が等しいときには操作 (b) において電 荷が半分ずつに分配される。 すると, 電池の起電力がE = 6.0V のとき, 極板cの電位 (一) および極板dの電位 (----) は図2のように変化していく。 E=6.0 V3 4.5 V 2 コーヒ 1 6 ●装置 続いて, ピンサ が ンラ 以下,操作 (a) を行い,続けて操作(b) を行うことをくり返す。 スイッチ 端子 a_ 「端子 b 0 30.V₁₂ 6.0+45 電球1 電球2 0 極板 c 極板 d 電池 C₁ 2 0 極板c 極板d 時間 01回目の1回目の2回目の2回目の3回目の3回目の4回目の 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 図2 接地 図1 問1 上の1回目の操作 (a) を行ったとき, 電球1がコンデンサー C に及ぼす影響とし て最も適当なものを,次の①~④のうちから1つ選べ。 問2 次の文章中の空欄アに入れる図として最も適当なものを、後の選択肢のうち から1つ選べ。また, 空欄 イエに入れる数字として最も適当なものを, 電球1が点灯するとき電気エネルギーを光や熱のエネルギーに変換しているので, 電球1を接続しないほうが,十分に時間が経過した後のコンデンサー C に蓄えられ る静電エネルギーは大きくなる。 ② 電流は電球1を流れることで小さくなるため, 電球1を接続しないほうが,十分 に時間が経過した後のコンデンサー C に蓄えられる電気量は大きくなる。 ③電球1の電圧降下のため、電球1が接続されているほうが, 十分に時間が経過し た後のコンデンサー C の極板間に生じる電場は弱くなる。 スイッチを入れてから十分に時間が経過するとコンデンサー C に流れこむ電流 は0となるので, 電球1が接続されているときと接続されていないときとで,十分 に時間が経過した後のコンデンサー C の極板間電位差は同じである。 作 (a) と操作 (b)はそれぞれ, の選択肢のうちから1つずつ選べ。 ただし, 同じものをくり返し選んでもよい。 2回目の操作 (a) の間のC2 の極板間の電場のようすが電気力線を用いて図3のよう に表されるとき, 3回目の操作 (a) の間のC2 の極板間の電場のようすは図アの うに表される。 ただし, ここでは電気力線の本数が電場の強さに比例するように表 てある。 図3 極板 đ 回目の操作 (b) の後,極板cと極板dの電位は等しくなっている。 これを ると、2回目の操作 (b) の後の極板cと極板dの電位V2はV2=イウ -2-

物理についてです。なんでS2P-S3P≒2×dx/Lになるのでしょうか、なぜ2をかけるのかが分かりません。下のS4P-S1Pの式も同様の意味で分かりません、教えて欲しいです。

D 物理 問3 次の文章中の空欄 ウ オ には,それぞれ直後の 内の語句 のいずれか一つが入る。 その組合せとして最も適当なものを,後の①~⑧ のうち B 回折格 折格子 (1nm= を点0 する角 してみよう。 を満たす点Pでは, S2とS3 を通る光線 から一つ選べ。 17 スリットの数を増やすことで干渉縞の様子にどのような変化が生じるかを考察 線は互いに ウ {(a) 強め合い H {(c) 強め合う (b) 弱め合い}, S, とS を通る光線は互いに (d) 弱め合う}。 これより, S と S2 のみが開いてい た場合と比べてスクリーン上で暗線の位置は オ {(e) 増える (f) 減る }。 また、点Pが dx L 合い,スリットS と S2 のみが開いていた場合と比べて点Pはより明るくなる。 =入を満たすとき, 4つのスリットを通る光線は互いに強め ② ③ ⑥⑥ ウ エオ (a) (a) (a) (a) (b) (b) (b) (b) (C) (c) (d) (d) (c) (c) (d) (d) (e) (f) (e) (f) (e) (f) (e) (f)

物理　分散の範囲です 一枚目が問題、二枚目が解答です。 答えはあっていて、解説もなんとなくわかるのですが、解と書いてあるところにある文章の言っている意味がわかりません。（二枚目左ページ下） 赤に比べ、紫に対する屈折率が大きかったら、なぜ二度にわたる屈折における屈折角が小さ... 続きを読む

72 ***Exercise 雨上がりに姿を現した太陽を背にし て空を見ると、色鮮やかな虹が見えるこ とがある. 虹が現れる原理の最も基本的 な部分は、水滴を通過する光の経路に反 射と屈折の法則を適用すれば理解でき る。 簡単のため水滴は球形と仮定する。 図1に示すように、水滴への入射光とそ れに平行で水滴の中心を通る軸XY と の間の距離をとする。 ここでは、この 距離を水滴の半径4で割ったもの a 主虹と副虹の発生 時間20分 4次散乱光 入射光・ 次 一般に観測される1本の明るい虹を主虹 太陽光 X-1. 0 3次乱光 を衝突径数と呼ぶ, したがって, 衝突径数は0からまで変化する。 第2 ① 分 図3に示すように、 虹の外側に の薄い虹が現れることがある。 水の屈 車は光の酸によってわずかに異なり 色の光と比べると、紫色の光に対する 2率は約1%大きい、以下の設問の中で、 数 答えるべきものについては、主虹また 虹の赤色の光について考えればよい。 お、水滴での透過率や反射率の入射角依存性は無視できるものとする。 同じく図1に示すように、水滴の表面では入射光の一部は反射する。この反射光 散乱光と呼ぶ。 残りの光は屈折して水滴中に入射する。 次に衝突する表面でも、 過する部分(2次散乱光)と反射する部分に分かれる。 以下、同様の過程が繰り返され 入射光と散乱光のなす角0は、水滴によってどれだけ光の向きが変えられたかを 散乱角と呼ばれる。 図1には3次散乱光の散乱角と4次散乱光の散乱角が図示 ている。 また、 図2には赤色の光に対する3次散乱光と4次散乱光の散乱角を衝 の関数として示した. 3次散乱光 180 160- 1403 120 散乱角,100円 または 9. (度) 80 60 4次散乱光 40 20 0 0.1 0.2 0.3 [観者 図3 主虹 水滴の上半球から入射し、屈折 反射, 屈折を経て水から出てくる次散乱光が主 虹となる。 以下の設問に答えよ。 図2で衝突径数の変化に対し、散乱角の変化が大きいときと小さいときで、どち らの散乱光の方が明るく見えるか。 理由とともに述べよ。 (2) 設問1(1)の考察より。 主虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか、 (3) 主虹の場合、赤色と紫色でどちらが内側(地上側)に現れるか、理由とともに述べよ。 4次散乱光によって形成される副虹について以下の設問に答えよ。 (1) 太陽光の入射方向と観測者の位置が図3のようで あるとき、入射光が水滴内を通過して観測者の目に届 くまでの光の経路を, 3次散乱光の光経路 (右図) にな らって図示せよ。 (2) 副虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか。 入射光 (3) 副虹に現れる色の順番は主虹の場合と逆になる. そ の理由を図を用いて説明せよ. 3次散乱光の経路 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 衝突径数 la 虹は, 太陽がある高度よりも高くなると観測できない. その理由を説明せよ。 ⅣV 主虹と副虹の間は他の部分に比べ暗く観測される。 その理由を説明せよ。 図 2 73 (3)

物理　分散の範囲です。 全体の流れは理解できるのですが、角COHがなぜα／2になるかがわかりません。（右ページ四行目） 教えてくれたら幸いです🙇‍♂️🙇‍♂️

Solution 23-1 フレネルの複プリズム 類題 設問 (1) で示した, 頂角がαの薄いプリズムでの偏角βが入射方向に依存しないとした三角プリズムを仮想すれば,スネ されたい。 解説の参照においても,あくまで方針のみを参考にし, 考察し、 自分で レンズの光学特性の説明にも用いることができる. 例題形式で作問したので奮ルの法則の観点からレンズでの屈折光と 動かすこと. 読んでいるだけでは何も自分のものにならない. 問題: Invitation Card23-1 類題 レンズの光学特性の導出 |等しくなる. このプリズムの頂角をαと すれば,∠COH = 1/2なので,直角三角 2 形COHに注目し, α h 図のように極めて薄い凸レンズによって作られる, 点Aの像Bについて考える sin == R レンズの曲率円 R C D 2点は光軸上にあり, 凸レンズからの距離をそれぞれa, b とする.特にAからレンズが薄ければ、この仮想三角プリズ じ,光軸から高さんのレンズ上の点Cで入射し,点Dで出射してBに至る光路に 注目する. レンズは極めて薄いためCD間の高度変化は無視できるものとして い。レンズの屈折率をn,曲率半径をとし,んはa,b,およびRに比べて 分小さい. 小さい角度zについては, sinz tanzzを用いてよい . ムも薄いので頂角αは極めて小さいので, H a h AF 2 R α= 2h R 仮想プリズム 図 1 凸レンズ 2 このプリズムの振れ角 β = (n-1)αに等しいレンズの振れ角は, 光経路 CAD h A B A→C→D→Bにおいて幾何的にも定まることから,βa, b, んで表し, レ ンズ公式の表式を得る. -光軸 b 点CおよびDでの屈折を薄い三角プリズムでの屈折に対応させることにより、 レンズ公式 : 1 11 +-= a b f 図2のように, ∠CAB=0, ∠DBA = と おく。 レンズは極めて薄いとあるから, AC 水 平距離はα, BD 水平距離はもとしてしまって 良いだろう(厳密にはレンズ中心からの距離). h h このとき, tan= E C B TD h ↓ a b→ + tan = に対応する式を見出し, このレンズの焦点距離の値を導け. =1/5であり、ん 2 a h に比べ極めて小さいことから,とは微小角なので, 近似的に, 0, h ・ミ a b 方針1 レンズ上の点CおよびDでの2度の屈折が三角プリズムでの屈折と見なせるよ うに仮想三角プリズムを作図し, その頂角αを幾何条件からレンズの曲率半径R と入射高度んで表す. と書ける.図2のように, 線分ACとBDを延長した交点をEとすれば、 三角形AEBの 角Eの外角がレンズの振れ角βであるため、 h = +- a h b =(n-1) 27 2h 1 1 2(n-1) + R ゆえにこのレンズの焦点距離は,f= R であることがわかる. a b R 2(n-1) 図1のように,レンズ左球面の曲率中心をO,点Cから光軸に下ろした垂線の足を とする.CおよびDにおいて接線(厳密には球面との接面)を引き、それらの交点を頂 1 1 2(n-1) R レンズ公式に対応する式:-+ = a b R 焦点距離 f= 2(n-1) 7

(3)でローレンツ力を使うとプラスの電荷もマイナスの電荷もM側に寄ってしまうと思ってしまったのですが、なぜ違くなってしまうのですか？？

直方体 (3辺の長さがα, b, c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を+2方向へかけた。 次に, +y方向に電流を流し, x方向に 発生する電位差 V (MN間)を測定 した。 種々のBの値に対する,Iと Vの関係がグラフに示してある。 BT a N -y M00 ⑥ + (g) a グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, αの値をグラフ XC V[V] VBの単位 〔T〕 80 B=0.64 から読み取り,有効数字2桁で単 70 位を付けて書け。 60 B=0.48 50 この関係式は次のような考察か ら導くことができる。わ 40 B=0.32 30 にな (2)電流Iの担い手が電子だとする。 20 B=0.16 10 その運動はどちら向きか。 また、 電子の電荷をe, 平均の速さを 0 I[mA] 1 2 3 4 5 6 04 個数密度をn として, I を e,v, nなどを用いて表せ。 (3) 電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。電位 MとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] をv, Bなど を用いて表せ。 電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN とでどちらが高いか。 (5) αをne,c で表せ。また,nの値を有効数字2桁で求めよ。た だし,e=1.6×10-19〔C〕, c=1.0×10-4〔m〕 とする。 (工学院大)

5番の矢印を書いたところの式変化について教えてほしいです｡

158 丸 50 電磁場中の粒子 直方体 (3辺の長さが a, b, c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を +z方向へかけた。次に, Z B N +y方向に電流Iを流し, x方向に 発生する電位差V (MN間) を測定 した。 種々のBの値に対する, Iと Vの関係がグラフに示してある。 (1) グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, αの値をグラフ から読み取り, 有効数字2桁で単 位を付けて書け y M b. V〔mV〕 Bの単位 (T) この関係式は次のような考察か ら導くことができる。 にな (2) 電流Iの担い手が電子だとする。 その運動はどちら向きか。 また, 88503020000 B=0.64 70 60 B=0.48 40 B=0.32 B=0.16 10 -I [mA] 1 2 3 4 5 6 電子の電荷を-e, 平均の速さを 個数密度をnとして, I をe, v, n などを用いて表せ。 (3)電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。 電位 はMとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] を v, Bなど を用いて表せ。 (4)電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN とでどちらが高いか。 (5)α me, c で表せ。 また, nの値を有効数字2桁で求めよ。た (工学院大) だし,e=1.6×10-19 [C], c=1.0×10-4 〔m〕 とする。 vel (1)(2)(3)~(5)★