東北大学令和5年度AO入試理学部物理系の問題です。解答がない上、解きすすめ躓きました。よければ(4)以降教えていただけると幸いです。よろしくお願いします。

問2 図2のように xy平面内を運動する荷電粒子を考える. 紙面表から裏向きに磁束 密度の大きさBの一様な磁場がかけられている. 荷電粒子の質量をm, 電荷をg (g>0) とする. 重力の影響および荷電粒子の運動による電磁波の放射は無視できるとする. 以下 の問題では、粒子の速度および加速度が粒子の位置(x,y) の時間tによる微分を用いて, dx dy) および (az,ay) = dvdvy と与えられることに注意すること. (Vx, Vy) = dt' dt. dtdt (1) my 平面内での荷電粒子の速度が (vェ,y), 加速度が (azsay) のとき, 荷電粒子の運 動方程式を m, ax, ay, Us, y, 豆, B を用いて表せ. (2) 荷電粒子の時刻t = 0 での速度が (ux, y)=(V,0)であるとき,一般の時刻 t (t> 0) での速度は (ひz, y) = (V cos wt, V sin wt) となる. ここでw, V は定数で ある. この式を問 (1) の運動方程式に代入することによりωを求めよ. 次に図3のように, 一様磁場に加えて,大きさ E の一様な電場をy軸の正の向きに加 える. (3) 荷電粒子が時間によらない一定の速度 (uz, Uy) で運動しているとき,その速度 (ux, uy) を B, E で表せ. う (4) 問 (3) 一定速度 (uz, Uy) で動く観測者からみた荷電粒子の速度を (ぴっぴY), 加速 度を (ds, dy) とするとき, 運動方程式をm,d's dy, 2,4,B,Eのうち必要なも のを用いて表せ. (5) (4) において, 時刻 t = 0 での速度が (v^2)=(V', 0) であるとする. 問 (2) の 結果に注意して,一般の時刻t (t> 0) での (vay) をt,w, V' を用いて表せ.ここ 問 (2) 解である. (6) 静止している人から見て, 荷電粒子が時刻 t=0において位置(x,y)=(0,0) から 初速度(vェッuy) = (0,0)で運動をはじめた. (a) 時刻t (t > 0) での荷電粒子の速度 (vx, y) を t,w, B, E で表せ. (b) 時刻 t (t > 0) での荷電粒子の位置 (x,y) をt,w, B, E で表せ. (c) 荷電粒子はæ軸 (y = 0) から離れたあと, 時刻 t = T (T> 0) で再び軸上に 戻った. t = 0 から t = Tまでの荷電粒子の軌跡の長さLをw, E, B で表せ. 磁場B 速度(vェッy) 荷電粒子 図2 -X 磁場B 図3 電場E IC

自然長L，ばね定数kのバネの上に質量mの物質が乗っています。上から大きさuの外力をかけて静止している状態から力をなくしたときのバネはどの長さの間を振動するか。（問題ではおそらく上向きを正としています。） この問題の答がわかりません。回答では力をなくす前をL-L0としたとき... 続きを読む

お助けをm(_ _)m

B 【問5】 (第1回レポート 【問4】 の続き) 図のように, 温度 T の環境下で、 取手のつ いたピストンがある容器の下側に物質量 n の理想気体が封じ込められていて, 容器の 上側は真空になっている. 気体は容器を通して外界との熱のやりとりは自由にできる ものとし、ピストンの質量は無視できるほど小さく, 滑らかに動かせるものとする. ピ ストンの取手の上におもりをのせてあり, 気体の体積はV」 となっている. 以下の 問いに答えよ. (i) おもりAがのっている取手の上に, 追加でおもりBをのせるとピストンはさら に下降し、しばらくしたのちピストンは静止して気体の体積がV2 となった. こ の状態変化に伴うエントロピーの変化量 AS1 2 を求めよ. (ii) おもりBだけを取り除くと, しばらくしたのち気体の体積は V1に戻ってピストンは静止した. この状態変化に伴うエ ントロピーの変化量 AS2→1 を求めよ. (iii)(発展問題) (i) (ii) それぞれの過程でのエントロピー生成 7 Sgen1→2, Sgen2→1 を求め,これらの過程の可逆性を論 じよ. (iv) (発展問題) おもりAがのって熱平衡である状態1と, おもりBがのって熱平衡である状態2の間における, ヘルムホ ルツの自由エネルギーの差 AF1→2= F2 - F1 を求めよ. (v) (発展問題) 状態変化 1→2の間に, おもり AとBの位置エネルギーが気体に与えられる. これと (iv) で求めた AF1 2 との差は何を表しているのかを議論せよ. *4 ガソリンエンジンの熱力学的モデルとされるサイクルである. C→Dが可燃性混合気の圧縮, DAが燃焼, AB が膨張, B→Cが排気・吸気 に対応する. DAにおける吸熱は温度 TA の熱源から, BCにおける放熱は温度 T の熱源へ 瞬間的に行われるものとする, *5 仕事は、体積変化に伴って圧力がするものだけとする. *6 実際のガソリンエンジンでは,過程DAでのエネルギー流入は, 熱源 A からの熱流入ではなく、 ガソリン燃焼によるエネルギー流入である. Q *7 過程 A B において, 温度 T の熱源から熱Qを受けとるとき, Sgen = (SB-SA) - T

(2)以降のやり方が分かりません、助けてください

物理学基礎 テストその2 1. 図のように、なめらかで水平な床上に質量 M の台が静止している。台の上面は、なめら かで長さLの水平面ABとなめらかな斜面BC からなり、両面はなめらかに繋がっている。 水平面 AB 上に質量mの小物体をのせ右向きに速度”を与えた。重力加速度の大きさをgと する。 水平方向の速度は右向きを正として、以下の問いに答えよ。 L まず、台が床に固定されている場合と考える。 (1) 小物体が到達する斜面 BC上の最高点の、 水平面 AB からの高さん を求めよ。 (2) 小物体が点Bから斜面を上がり点Bまで降りる間 に斜面から受ける水平方向の力積の大きさを求めよ。 2023.07.13. 中山 小物体 m 床 台M 次に、台が床に固定されていない場合を考える。 (3) 小物体が斜面 BC 上の最高点に到達した時の速度 U1、 その最高点の高さんを求めよ。 (4) 小物体が斜面を点Bまで降りてきた時の小物体および台の速度V2, V2 を求めよ。 (5) 斜面を降りてきた小物体が点Bから点Aまで移動する時間T を求めよ。

1番最後のbの問題です。 静止電位が-70mVのとき刺激を入れて脱分極する時と静止電位が-50mVのときに刺激を入れるときのグラフの違いがわからないです。 自分的にはbの問題は-70mVのときと比べてスパイクが小さくなって電位持続時間が伸びるのかなと思いました。 理由は神経... 続きを読む

問題2) によってアドレナリンに変換される。 にメイルが結合し 交感神経による心拍数・心収縮力の調整について、 受容体･情報伝達系･反応に従って説明 しなさい。 (IOW) 問題3) 神経細胞の活動電位について以下の問題に答えなさい。 a)静止膜電位(-70mV) において神経細胞に脱分極電流を通したところ、 活動電位が 発生した。 観測される活動電位の形を実線で描き、なぜそのような膜電位変化と時間経 過を示すのか、 イオンチャネルの開閉の観点から説明しなさい。 b) 静止膜電位が・50mVであったとき活動電位はどのようになると考えられるか。 予想さ れる電位変化の概形を点線で描き、 なぜそのような膜電位変化と時間経過を示すのか説明 しなさい。 小さくなる。

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3. 図の様に、質量mの質点の両側にばね定数kの質量を無視できる2つのばねを結んだものが一直線上 にして、滑らかな水平面上に置かれ、両側を固定している。 2つのばねは自然長で、質点は静止して いる。 == 0 から質点に外力F(t)= Fosinwt (Fo, wは定数) を加えた。 質点の初期位置を原点とし、水 ESSERADE k DURIA =8N・m-1.kg-1, 16Nkg-1 m SO BARU 平方向右向きに x 軸正方向を取り、以下の問いに答えなさい。 h=8N w=2rads-1とする。 A) 質点の位置と速度を時間の関数として表しなさい。 (配点10点×2) B) このバネは1m伸びると破壊する。このバネが破壊する時刻を求めなさい。(配点10点×1) (Matom)+ 5 k 000000~1000000 mmmmmmmm - $5) Nek ( KAET X Fo m J

先程に続いてこれも解いたんですけど、確認したいのでどなたかお願いします

図1のように、質量が3mの小さな物体1が初速度v0(>0) で一様な摩擦のある区間A→B を進み、 時間 T が経過した後に速度 で点Bに到達し、質量がmの静止している小さな物体2と完全弾 性衝突 (力学的エネルギーが保存される衝突) した。 点Bより右の水平面や斜面はなめらかである とする。 物体の進行方向を軸正方向、また重力加速度の大きさを」として以下の空欄を整数か既 約分数で埋めよ (速度が負の時 「æ 軸負方向に進む」 を意味することに注意)。 (i) 区間 A→B における動摩擦係数は器の (4) 倍であり、 また区間 A→Bの長さは voTの (5) 倍である。 (ii) 衝突の過程における運動量保存則と力学的エネルギー保存則から、 衝突後の物体1の速度が vo (6) 倍であり、物体2の速度がvの (7) 倍であることがわかる。 (ii) 衝突した後、物体2は斜面上の点Cまで到達し、その後下降を開始した。点Cの高さは (8) 倍である。 物体 1 x 軸正方向 物体2 B 高さ Figure 1: 物体1と物体2の衝突。 摩擦があるのは区間 A→B のみである。

一応解いたんですけど、どなたか確認のため解いてくれませんか

図3のように質量mの物体1がy軸正方向に速さで進行し、 静止した質量 3mの物体2と斜め に衝突し、角度 01 = ²/3 と 02 = ™/6で散乱され、物体1は速さ 重力の効果は無視して以下の空欄を整数か既約分数で埋めよ (速さは 「速度の大きさ ( 0 ) 」 であ ることに注意)。 (i) 運動量保存則から Vivo の (15) 倍であることがわかる。 (ii) この衝突によって失われるエネルギーはm² は主に熱エネルギーに変化する。) V1 Vo y軸 0 VL になった。 に物体2は速さ 倍である。 (この失われたエネルギー (16) x軸 Figure 3: 平面上の2物体の斜め非弾性衝突 (力学的エネルギーが保存しない衝突)。

基礎力学の問題です。問2(2)が分かりません。 力学的エネルギー保存則をどうやって使えばいいのでしょうか。教えていただきたいです。

問い (1) Y= l²- x² // dy de UA = (2) Ilcosa a h 2 e d de UxG = l² - 1² "XG₁ = = l sing 2 YG = Il cost 問2 (1) ①重心の座標を求める C (1) NA DE' (^15²1 (?, UA'= Uo の x² + √² cos ² α = l ² dx ax √e²-x² = lo d -X √e²-1² △=キリ÷時間に速き → x = 1 √ 1 - €105²α -1 1-½ cosa l²l²+²sa = Uo 0 -l√1- &103²α Il cos a ②速さを求める do d at do ·do (Il coso ) = dot (- 1 l sino ) = w ( - = lsino ) = - = lo sing -210√1-(05²α cosa I'mu² = I= M ( - Il cusing 1² = IM & etue sine g = do Vya = det do (Il sino) = doc (± l (050) = w (Il coso) = I lw coso G 01 at (2) 力学的エネルギー保存則/mu²+mgh二一定 & Me²w² singg mgh = M g (= lsing) = Mgl sind 2 = max² + mgh = { Me² w² singo + I My l sind = IM ( & l²w ² sin ³0 + ge sind )

全ての正しい答えを教えて欲しいです。

I 興奮の発生と伝わり方に関する次の各問いに答えよ。 SENOTN019 8533 問1 次の文中の空欄ア~エに入る適当な語句や数値を,下の①~ ⑨から1つずつ選べ。 ニューロンの軸索には,ふつう細胞膜があり、静止状態では膜の内側は外側に対して約(ア)の電位 を保っており,これを(イ)という。軸索のある部分が刺激されると膜内外の電位はウ)が,やが てもとの状態にもどる。 この一連の電位変化を(エ)という。 ① 活動電流 ② 活動電位 ③ 静止電流 ④ 静止電位 ⑥縮まる ⑦ 逆転する 8 + 40mV (9) 60mV Ⅱ 次の図1は, 隣接する3本のニューロンを示したものである。 Ata [ R F ● O (R2) ↑ 図1 H (R3) ⑤大きくなる SB [ BⓇOMAS (R4) 問2 (1) ニューロンどうしの接続部を何というか。 次の①~③から1つ選べ。 33 Cup ① シナプス ② 樹状突起 ③ 軸索 9 (2) その接続部を経て興奮が次のニューロンに伝わることを何というか。 次の①~③から1つ選べ。 ① 興奮の伝導 ② 興奮の伝達 ③ 興奮の発生 REGN 問3 図 1 中の R」 ~ R4 は電位変化の記録装置である。 十分な強さでAまたはBを刺激したとき, 活動電位 が記録されるのはそれぞれどれか。 次の ① ~ ⑧ から1つずつ選べ。 1 R₁ ②R R2 ③RとR2とR3 ④R と R2とR3 と R4 ⑤5⑤ R4 ⑥R2とR3 ⑦R2とR3 と R4 ⑧R3 と R4