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物理 高校生

力積の考え方がわかりません (力の大きさ)=(一回の反射による力積)(一秒間に入射する光子の数)がわかりません そもそも瞬間的な衝突にたいして時間tを持ち込む感覚がわかりません

解答 (1) 2h 入 (2) E入 he (3) h 指針 波長の光の光子は,運動量カ= =1/7. エネルギーE= 9 入 (光子の数)=- 2E C もつ。光子が鏡で反射するときのようすは、気体の分子運動論と同様に 考えることができる。 解説 (1) 図のように, 光子が鏡で反 射したとする。 右向きを正とすると,鏡 で反射するときの光子の運動量の変化は. 光の波長を用いて, = (光のエネルギー) (光子1個のエネルギー) 反射前 hc 入 h 反射後 / 2 h 2h (-1/2) - ^ /- = - 入 入 光子の運動量の変化は, 光子が受けた力積に相当する。 作用・反作用 の法則から、光子が鏡におよぼす力積は,光子が鏡から受けた力積と 2h 逆向きで同じ大きさとなる。 したがって, 求める力積の大きさは である。 入 2h EX 2E × 入 hc C ◆正の向き 鏡| //* hc (2) 光子1個のエネルギーは なので, 1秒間に入射する光子の数 入 を m E EX hc hc 入 (3) 鏡が受ける力の大きさは,鏡が単位時間あたりに受ける力積の大 きさに等しい。 (1), (2) の結果を用いて, ( 力の大きさ) (1回の反射による力積) × (1秒間に入射する光子の数) とを 用して, 数値を2乗の に整理している。 ○反射した後の光子は 向き(負の向き)に進み、 運動量は負となり, と表される。 気体の分子運動論と じように考えることが きる。 ●Eは、鏡の単位面積あ たりに毎秒入射する光の エネルギーである。 395

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物理 高校生

これどうして計算の時に毎回mとmmを合わせないと行けないんですか?

D である。 経路 1,2の経路差は ( (③3) さを表すと, AD=( ① ),BC=( ② となる。2つの経路の光が強めあうのは,経路差が波長の( ④ )倍のときである。 (2) 入射角i=45°のとき, 反射角 45°で反射して強めあう光の位置に対して, すぐ隣の 強めあう回折光の角度はr=50°であった。 この単色光の波長は何mmか。 sin45°=0.707, sin50°= 0.766 として, 有効数字2桁で答えよ。 (富山大改) 426. ニュートンリング■ 点Oを中心とする曲率半 径Rの平凸レンズLを, 平らなガラスGの上に置く。 レンズの光軸から距離dはなれた点Pで出た光が、 Lの上面に垂直に入射し, 点T, Dで反射する。次工 の文の( )に適切な式, 数値を入れよ。 TD間の空気層の厚さ6は,d, R を用いて, d R b=( 1 )と表せる。 -≪1 とすると,b=(2) となる。 光の波長入,正の整数m を用いると,26=( 3 ) のときに反射光は強めあう。 LとGの間を屈折率1.5 の液体 で満たし (L と Gの屈折率は等しい), i = 6.0×10-7 m とした。 最も内側の明環が (11. 茨城大改) d=0.90mmの位置で観察されたとき, R = ( 4 )m である。 ヒント 424 Sから鏡で反射してスクリーンに達する 425 (2) 入射角と反射角がい場合, 経路 426 (4) 液体中では光 変化する。 P してSと対称な位置からの光とみなせる。 差は生じない。 269

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物理 高校生

(3) m+1じゃないですか?

(2) ス 光はA,Bに逆位相で達している。 すなわち, スリットSからA, B までの経路差 SA-SBが, 半波長 1/2の奇数倍となる。 SA, SB の それぞれを斜辺とする直角三角形において, 三平方の定理から (図2), SA=√/P+ (x+2) =√/1+ ( x + 1/² ) ² = 1 { 1 + 2 ( x + 1/² ) } SB=√/P+(2-x) =√/1+ (1/2 = x ) ² = 1 { 1 + 1² ( 1 / ² = ² ) } これから, SA-SB|=d 経路差 [SA-SB | が入/2の奇数倍となるので. 入 d=(2N+1)/12 y=(N+12) 12 (3) スクリーン XX' を移動させる前,点Pが次の明線となる条件は, 入 (1) の結果から, d=2mx/1/23 =mi... ① dx は変化しないので, Lが大きくなると, 条件式を満たすmは 小さくなる。したがって, XX' と AB の距離がL+ 4L になったとき, P は (m-1) 次の明線になる。この条件式は, =(m-1)入...② X L+AL 式 ① ② の辺々を割ると, d- V 424. ロイド鏡 解答 最も近い輝点: L+AL L SL m m-1 9LA Ad AL= LA 5番目の輝点: 4d' 指針ロイド鏡は,スリットSから直接届く光と,平面鏡 で反射して届く光を干渉させる実験装置である。鏡で反射す るとき,入射角と反射角は等しく, 反射光の経路の長さ(S→ DE) は, 鏡に対してSと対称な位置S'からEまでの長さ と等しくなる。すなわち, ヤングの実験と同様に考えること ができる。 ただし、鏡で反射した光の位相が逆になることを S' || 考慮する必要がある。 解説 鏡に対してSと対称な位置S' は, 鏡から距離dはなれている。 L m-1 スクリーン上の点をEとすると, 鏡で反射する光の経路の長さ (SD →E) 直接Eに届く光とS' Od, y la 112 分に小さいの一 同様の近似を用 図2はSを させたとして が、A側に移動 しても、同じ れる。 また。 しても、同じ れる。 図 2 OLが大きく て、隣りあう 4x=LA/dt り明は点 かる向きに利 D SE

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化学 高校生

溶質粒子のモル濃度が高いと言うのは、分子量が小さいということだと理解しています。 では、溶質粒子の物質量が多いと言うのはどうやって見分けますか? わかる方教えてください。よろしくお願いします。245番です。

243. 浸透圧 (1) (b) (2) 8.3×10¹Pa 解説 濃度の異なる水溶液を半 透膜で仕切って放置しておくと, 濃度の小さい水溶液中の水分子が 半透膜を通って濃度の大きい水溶 液中に浸入する (図(a))。 このと き, 液面を一致させるために加え る圧力が浸透圧である(図(b))。 水 (a) (b) (1) 純水の一部が半透膜を通ってグルコース水溶液中に入りこむため グルコース水溶液中の液面が上昇する。 (2) 質量 wo[g]の物質のモル質量を M[g/mol] とすると, その物質量 [mol] は, n= w/M と表される。 グルコース C6H12O6のモル質量は 180 g/mol であり, 1.2gのグルコースを水に溶かして 200mL(=0.200L)に した水溶液の浸透圧は, IIV = nRT = (w/M) RT から, II = WRT 1.2g×8.3×10°Pa・L/(K・mol) × (273+27) K MV M = - 180g/mol×0.200L ... IIV グルコー レス水溶液 はじめ の水位 - 半透膜 244. 浸透圧と分子量 解答 7.0×10' 解説 V[L] の溶液の浸透圧を / [Pa], 溶質分子をn [mol] とすると, T[K]のとき, IIV = nRT が成り立つ。溶質の質量をw[g] , モル質量を M[g/mol] とすると, n= w/ M なので, IIV = nRT = (w/M)RT となる。 0.059gのタンパク質を溶かして10mL(=0.010L)にした水溶液の浸透 圧が, 27℃で2.1×10Pa であったので, wRT_0.059g×8.3×103Pa・L/(K・mol)×(273+27)K 2.1×102Pa×0.010L =8.3×10'Pa =6.99×10kg/mol したがって, 分子量は 7.0×10 となる。 Check 溶液の浸透圧 (ファントホッフの法則) M= WRT IIV ②ファン 32 ) 浸透圧は溶質粒子のモル濃度に比例する。 したがって、2番目に 「質粒子のモル濃度が大きい (ウ)が該当する。 lle 246. 希薄溶液の性質 245. 電解質水溶液の性質・ 解答 1 ) (2) (ウ) 解説 (ア)の尿素 CO (NH2)2は非電解質であるが, (イ)の塩化ナトリ ウム NaCI, (ウ)の塩化カルシウム CaCl2, (エ)の硫酸アルミニウム SO4)3 は電解質である。 (イ) (エ) は次のように電離する。 NaCl → Na+Cl- (ウ) CaCl2 → Ca²+ +2Cl- Al2(SO4)3 2A13++3SO- などのた させない このため、(イ)の粒子の物質量は2倍,(ウ)は3倍,(エ)は5倍になる。 溶液中の溶質粒子の物質量が多いほど, 蒸気圧は低くなる。した 上がって, 最も溶質粒子の物質量が多い (エ) が該当する。 (ウ) 解説 (ア) (正) 溶液の沸点上昇度は,質量モル濃度 [mol/kg]に 北例する グルコースは非電解質なので、質量モル濃度は0.1mol/kg である。一方、水酸化ナトリウム NaOH は次のように電離する。 NaOH→ Na++ OH- (0.05×2) mol 1kg -=0.1mol/kgと したがって, 溶質粒子の質量モル濃度は り両溶液の沸点はほぼ等しくなる。 (正) 溶液の凝固点降下度も、質量モル濃度に比例する。した がって, 0.1mol/kg グルコース水溶液の方が 0.2mol/kg グルコース水 液よりも凝固点降下度は小さくなるため,凝固点は高くなる。 ウ)(誤)濃度の異なる溶液を半透膜で仕切ると,低濃度側から高濃 度側へ溶媒の浸透がおこる。 したがって, 純水側から赤血球内へ細胞膜 半透膜)を通って水が浸透するので、 赤血球はふくらむことになる。 (正) 漬物では, 野菜の細胞中の水分が,細胞膜 (半透膜)を通っ 外側の濃い食塩水の方へ出てくる。 47. コロイド溶液の性質 II=cRT IIV=nRT IIV=- EMRT 3) 限外顕微鏡 ® を用いてコロイド溶液を観察すると, コロイド粒子が 不規則に運動していることがわかる。 これは, 分散媒の分子がコロイド 子に衝突することによって, コロイド粒子が不規則に動くためである。 このような現象をブラウン運動という。 [ⅡI : 浸透圧 [Pa] c:溶液のモル濃度 [mol/L] R: 気体定数 8.3×10°Pa・L/(K・mol) [T: 絶対温度 [K] V: 溶液の体積(L) 4) 豆乳やゼラチン溶液などの親水コロイドの溶液は、少量の電解質 w : 溶質の質量 [g] M: 溶質のモル質量 [g/mol] を加えても沈殿しないが、多量の電解質を加えると沈殿する。 このよう 現象を塩析という。 5) 硫黄や水酸化鉄(ⅢI) のコロイドなどの疎水コロイドの溶液は,少 の電解質を加えると沈殿する。 このような現象を凝析という。 (1) 3 (2) 5 (3) 4 (4) 0 (5) 2 解説 (1) デンプン水溶液のようなコロイド溶液に強い光をあてる 光の通路が輝いて見える このような現象をチンダル現象という。 2) コロイド粒子は正または負に帯電している。たとえば,水酸化鉄 ⅢI) のコロイドは正に帯電しているので,直流電圧をかけると、 コロイ 粒子は陰極側へと移動して、 少し赤褐色が濃くなる。 このように,帯 したコロイド粒子が電極に向かって動く現象を電気泳動という。 ①ファントホッフの法則 から 浸透圧/ [Pa] は 次のように表される。 II=cRT 48. コロイド溶液・・・・・ 解答 (1) 透析 (イ) 酸 (ウ) 凝析 (エ) 疎水 (オ) 正 2) (2 沸点上昇度 △t と質量 モル濃度の関係は, 次 式で表される。 At=Km ②凝固点降下度△と質 量モル濃度の関係は, 次式で表される。 At=Km 第Ⅲ章 物質の状態 1 コロイド粒子が光を散 乱させるため, 光の通路 が輝いて見える。 ② コロイド粒子は正また は負に帯電している。 正コロイド: 水酸化鉄 (Ⅲ), タンパク質など 負コロイド: 粘土, 白金 など ③限外顕微鏡は, 横から 強い光をあて、コロイド 粒子を光の点として観察 できるものである。 161

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