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物理 高校生

(3)の解説の『C1の両端の電圧V1は、R2とR3による電圧降下の和 』という部分が理解できないので教えて頂きたいです。また、別の考え方でも解けるのであれば別解を教えて頂きたいです。

必解115)(コンデンサーを含む直流四) 抵抗 R,, R2, Rs,コンデンサー Cl, Ca, スイッチ Si, S2 および 電池Eからなる回路がある。R., R2, Rs の抵抗値はそれぞれ2R, 49, 68であり, Ci, Ca の電気容量はともに4uF, Eは起電力カが 12Vで内部抵抗が無視できる電池である。最初S; は開いており, S2 は閉じている。 (1) S, を閉じた瞬間に Re を流れる電流はいくらか。 (2) S, を閉じて十分時間がたったとき Re を流れる電流はいくらか。 (3) (2)のとき、C,に蓄えられた電荷はいくらか。 (4) 次に、S, とS2を同時に開き,十分時間がたった。 そのとき Cに加わる電圧はいくらか (5)(4)のとき、R,で発生する熱量はいくらか。 Ci が街の R2 光の3 らの条 こ S2 Ho R。 C2 える。 S」 "E 観測 図 ぞれ (東京重後1 2の ヒント 115〈コンデンサーを含む直流回路〉 ヒント)11 (1)「S」 を閉じた瞬間」→ コンデンサーは導線と考えてよい (2) 「S. を閉じて十分時間がたった』→ コンデンサーには電流が流れない (4) スイッチを開く前後で、 C」 と Caに蓄えられた電気量の和は保存される。 (5) スイッチを開く前後での静電エネルギーの変化量は, R.と R。 で発生する熱量に等しい。 (1) S,を閉じた瞬間には, Ci, Ca ともに電荷は0であるから C1, Ca に加わる 電圧はともに0である※Aや。よって, R2 を流れる電流を Ieとすると, E→C→R2→C2→Eの閉回路で 12=41z が成りたつ。ゆえに Ia=3A (2) 十分時間がたつと, Ci, Caには電荷がたまり, 電流が流れなくな る※B。このとき, Ri, R2, Rs には同じ大きさの電流が流れるので, これをI[A)とすると, E→R3- R2→R」→E の閉回路で を (3) 電 (4)b) (3)「Q=CV」 を用いる。 合※A Si を閉じた瞬間, 電 荷0のコンデンサーは導線と 同じ。 (1)電 用い の II 入で なる 導線 R。 12=21+4I+6I よって I=1A 1C2 (3) C」の両端の電圧 Vi は, R2 と R3による電圧降下の和だから Vi=4×1+6×1=10V よって, C」の電荷 Q. は Q=C.Vュ=4×10-6×10=4×10-5C (4) スイッチを開く前のC2の両端の電圧を Vzとすると, 前問と同様に II 導線 (2)電 I[F や※B 十分時間がたつと, コンデンサーは断線と同じ。 する V2=2×1+4×1=6V は - S, Szを同時に開いて十分時間がたつと, Ri, R2, R3 を流れる電 流は0となるので, Ci と C2に加わる電圧は同じになる※C←。これ をVとすると, 電荷が保存されるから C.V:+C2V2=(Ci+C)V 4×10-6×10+4×10-6×6=(4×10-6+4×10-6)V よって V=8V (5) S1, S2 を開く前に C., C2に蓄えられていたエネルギーWは R」 R2 てい フの I 2式 w-cv+Gw 合※ C 4μF (3)「P 十分時間がたった後に, C1, C2に蓄えられてい るエネルギー W' は Qi ラフ Q2 の組 消費 (4) 問 W' 4μF Ri. Rs で発生する熱量は, W-W'※D←であり, Ri, Ra は直列に接続され ているから, 発熱量の比は抵抗の比となる※E←。 ゆえに R」での発熱量は 一※D 減少したエネルギー が、2つの抵抗R」 と Ra で消 費される。 であ R (W-W)x- Ri+R。 の電 -(cm-a-(ccr) -(×4x10+×4x)-(伝×4×8+×x8 R」 ;X 介※E 抵抗での消費電力P は P=IV=RI? Ri+R。 (a) で 直列のときは電流Iが共通な ので,発熱量は抵抗に比例す 2 の =4μJ=4×106J 2+6 る。

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物理 高校生

至急⚠️⚠️⚠️ マーカー部分について質問です。なぜ、問いは「LED2に流れる電流を求めよ」なのに、解答ではLED1の曲線との交点を求めているのですが?

17.(発光ダイオードを含む直流回路〉 大量 最近では高輝度なフルカラーの大型ディスプレイ が街の至る所で見られている。これは赤·緑·青の 光の3原色の発光ダイオード (LED) を使い,これ らの発光色を足しあわせることによって実現される。 ここでは赤色LED1と緑色LED2の2種類を考 える。これらを同じ強度で光らせると黄色の発光が 観測される。 図1はLED1とLED2の電流-電圧特性をそれ 2れ表す。ここでは電流が流れればLEDが発光し、 その発光強度は種類によらず, 消費電力に比例する ものとする。ただし, LEDに流せる電流はともに 1.0Aまでとし, それをこえるとLED が壊れてしま 1.2 I=1.2-0.40V LED1; LED2] 1 0.8 0.2 0 0 電圧 V(V) 図1 う。 (A] 図2は2個の LEDを起電力カEの電池と抵抗値rの 2個の抵抗で並列につないだ電気回路である。 ここで電 池の内部抵抗は考えないものとする。LED1と2の両 端に加わる電圧をそれぞれ Vi, V2, 流れる電流をそれぞ れL, Iaとする。 (1) EをIムと Viとrを用いて表せ。 次に E=3.0V, r=2.5Ω とすると, IL[A] と Vi[V] は Iム=1.2-0.401Vi の関係式となり, 図1の直線で表される。この場合, LED1 の曲線と直線の交点がLED1に流れる電流とその両端の電圧になる。 (2) LED1に流れる電流I」[A] を求めよ。 (31 LED2に加わる電圧 V2[V]を求めよ。 (4) LED 2 の消費電力を求めよ。 (5) LED1の発光強度は LED2の発光強度の何倍か求めよ。 (B] [A] の場合に合成した2色の LEDの発光色は赤色の成 分が多いので, 黄赤色の LED発光であった。次に緑色成分の 多い黄緑色のLED発光色を実現するために, 図3のように LED1と LED2を直列に接続し, 電池を 8.0Vにした。また, 抵抗は LED が壊れないように取りつけた。 'LED が壊れないための抵抗値r[Q] の最小値を求めよ。 最初に,図1からわかるように電流が流れている場合には LED1に加わる電圧 1V4[V] と LED2に加わる電圧 V2[V]の間には V2=Vi+1.0 の関 係がある。ここで r=2.5Ω とする。 スル E- 250 2.52 Vi V。 LED1 LED2 図2 10.44 LED1 V V E 8.0V LED2 図3 の回路を流れる電流Iと電圧 1V.の関係式を求めて, 図1にそのグラフをかけ。 WLED2に流れる電流を求めよ。 9 LED2の発光強度は LED1の発光強度の何倍か求めよ。 (20 大阪工大) d,H 電流IA

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物理 高校生

6-b Aから離してるのにmgHから式が始まらないのはなぜですか?

1のように, 計からの高き万の点A から質量及 の小球を静かに離した. 小球は,. なめらか な曲面に沿って運動し, 床からの高さんの点Bから水平に飛び出した. その後, 小球は, 水半 でなめらかな床に街突してはね返り, 再び落下し床と衝突してはね返る. という運動を繰り 返 す.。 小球と床との反発係数(はね返り係数)ヶは0くく1とし, 重力加速度の大ききさをりとす る. ただし, 空気抵抗. 曲面および床との摩擦は無視できるものとする. 小球が点Bから平にび出す肝間の速さは | 1 1 -a | であり. 点Bを飛び出しでから床に 初めて衝突するときまでに要する時間は | 1 -b | である. 小球が床に初めで衝突したとき, 床 から受ける力積の向きは図 2 の | 12 - a | であり, その天ききは である. この衝突で 失われた力学的エネルギーは | 」3 | である。 小球が初めて床に街突してから 2 回目に床に衝突呈 同様に. 2 回日の衝突と3 回昌の衝突の間の陳| 突の間の時間は | 15-b | である. 小球は床と衝突を繰り返し. が が点Bから水平に飛び出してからますべ 点A で小球を見してからこのとき お, 必要であれば ーーティだ タデま の公式を用いよ. AAの婦

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物理 高校生

(ェ)の解説がよく分かりません🙇‍♀️

次ら区の( )に入る適切な語和. ん の気体分子が速さ ヶで右向きに .冊 少の長さ が7 の正方形の長に垂直に。 衣のえる・ 1 個の分子から和が受 間際(7 )である。 単位時昌あた 関本ーーー 分子の運動是の化は。 のプが涯から受けた力積に等しい。その力般の 誠用として, 大が受けた力積を求められる。 記) 時間7 の周に璧に衝突する分子の総数 4 AZ 個である。 また, 壁が受ける圧力は, 単 逢入 靖導あたりに受ける力の大き さきである。 『 (gまど (ア)(イ) 分子と璧は弾性御突をす ので, 右向きを正とする と, 衝突後の分子の 譲度はーッとなる(図)。分子の運動量の変化と の賠係から, 衝突 ー 2 和突前 g一テ ーー 街失後 散が分子か ら受けだ力 有務は, 作用・反作用の 式を答えょ。 区ける力積は. り, の気体分子が 記放ましているとする。 際が時間のめ す SS との間に受ける力衝の大き )なので, 左が受ける圧礼は( ェ 1e. 気体の法昌と分子運動 143 MR 法則から, 27o となる。したがって, 聖が受け た力積は右向きに大きさ 2o となる。 (ウ) 時間:の間に壁に衝突す る分子の数は Nt 第 個であり, 求める力竹の大きミは。(ス)の結果 。 和 を用いて, 27xoX Atニ2Npmo し= : (エエ) 璧が 個の分考から受ける力の大ききを 還 1 名とすると, 壁が受ける力竹本は。(⑦ウ)の 力 : 2のyoに等しいので, ! 77王2M77o 王2AN7xo ! 圧力は, 単位面季あたりの力の大ききなので、 ?=ち=

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物理 高校生

ウ〜キの問題の解き方を教えてください よろしくお願いします

lmoliの理想気体については. その正方 ぁIN/m2|、 人 im 絶対温度 7IK] の間に, 次の状態方程式が 成 9 立つ。 のアニォア :R は気体定数) この関係をミクロな立場から考え, 定積モル比熱を求 めてみよう。 1 辺と[miの立方体容器に, 単原子分子からなるぁ Imoli の理想気体が入っている。その分子は全部で が個 あるとし, 分子1令の質量を w (kglとする。 各々の分子 は, なめらかな壁と弾性衝突をしながら之動を続ける。また, 分子どうしの衝突人は考え ないことにする。図のように, 容器の豆の各面に垂直に座標軸をとる。 速さ im/sj で運動しているある1 つの分子に閉目し. その加度成分をそれぞれ ぁ。 9 9 とする。 5 いま,ぇ軸に垂下な壁の 1 つを A とすると. 個A との1回の街突で この分子が A に及ぼばす力積の大き さはしデコ ・$]である 3 # 秒間に壁A と しイ_」四 稀突するので. この間に感 A に及ばすカ積の夫和は ば IN-s)である。 したがって。 この分子が壁 A に及ぼす圧はしゴ(Nm ので 次に. 容器の中の が個の分子全体について考える。各分子の連度の *成分の〉 2 乗を平 均した和仁を 2.? で表し. 他の連度成分についても同拉に扱うと、 ゅ“=ッマニッ5. 5 すッと考えられるので./個の分子全体が壁 A に及ぼす圧力は、 で* を合って ぁ= IN/m2| と表せる 5 /:ew ・ 状態方程式とを比較して考えると. 分子】個の運動エネルギーの平均値は。 7を使っで El ーー この気体の内部エネルギーは しカ ] は) と表すことができ. 絶対温度7とともに変化することがわかる。 容器の体積を一定に保って. この気体に熱を加えると、 気体に与えた熱基はすべて内 ーー で 定積そん擬熱はしキ ](J/mel-Kiであること がねわかる。 /

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