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物理 高校生

(4)の(g)が分かりません(黄色マーカー部分)。解答解説(写真3枚目)の部分で、なぜMの水平方向の速さ0、mの水平方向の速さvになるのか分かりません。

283 支点の動く振り子の運動 図1のように, レールの上を水平に移動できる質量 M の台車に質 L 台車M m S ・釘・ ABS O レール mの小球が長さLの軽い糸でつるされており, 鉛直下向きに重力がはたらいている。 重力加速度 の大きさをgとする。糸は伸び縮みせず,また, 台 車とレールの摩擦は無視できるものとする。台車 重心は支点Sにあるものとする。 はじめに,台 車と小球は静止しており,糸は図1のように大き さの無視できる固定された釘によりレールを含む鉛直面内で曲げられている。このと 糸は台車の支点Sから釘までは鉛直で, 釘から小球までは鉛直に対して角度と なっている。支点S から釘までの距離を1Lとする。 図 1 次の(1)~(5)の ( )に適する式を入れよ。 ただし, (a) (b)はM,m,L,g,δの中 から,(c)~(g), (j)は M,m, L, g, vの中から, (h), (i)は M,m, L,g,v, 0 の中 から必要なものを用いて表せ。 また, v は (a)で求めた小球の速さを表すものとする。 (1) 小球を静かに放すと, 小球は右側に動き始め, 小球が最下点に達したのち, 台車 も動き出した。 小球が最下点に達した直後の小球の速さは( a ),糸の張力の大 きさは(b)である。 (2) その後、 図2のように小球は最下点からさらに 台車 M 右側に振れ、 鉛直からの振れ角0 が最大となった。 レール このときの台車の速さはc) 振れ角の余弦 cosは(d)である。 Jo その後、小球の振れ角は減少し,再び小球が最 下点に達した。このときの台車の速さは(e), 小球の速さは(f)である。 (4) その後,糸は再び釘に触れることなく,台車と om 図2 小球は運動を続けた。 このときの台車と小球からなる物体系の重心の水平方向の速 ヒント 282(2) 物体系には外力ははたらかないので, 2物体の重心は一定の速度で動く。 (7)2物体の重心が等速度運動をすることと, 小球が台に対して単振動をすることを利用

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理科 中学生

中3物理(イ)の解き方を教えてください

5 斜面上と水平面上の物体の運動とエネルギーについて調べるために,次のような実験を 行った。これらの実験とその結果について, あとの各問いに答えなさい。 ただし,小球と 台車にはたらく摩擦力や空気の抵抗は無視できるものとし, 小球と台車は,斜面と水平面 が接する点をなめらかに通過するものとする。 〔実験 1] ①図1のように,ある高さの台を水平面上に置いて,この台を支えにして水平 2.4 面上の点Pから続く斜面をつくった。 147 P 図1 140 斜面 小球 40cm 一台 120cm (2) 水平面から 40cm の高さになるように小球を斜面上に置いて手で支えた。 ③ 小球を支えていた手を静かにはなしたところ,小球は斜面を下り,点Pと水 平面上の点 Q を通過した。このとき,手をはなしてからの小球の運動のようす 1秒間に50回の割合で発光するストロボスコープの光を当てて写真撮影し た。その結果, 小球が点P と点 Qを通過したのは,小球を支えていた手を静か にはなしてからそれぞれ1.4秒後と2.4秒後であることがわかった。 図2は,ストロボスコープの光を当てて撮影した写真をもとに, 横軸に小球 が動き出してからの時間 [s] を,縦軸に小球の速さ [m/s] をとり,その関係 をグラフに表したものである。 () no 3.0 小球の速さ の 2.0 [m/s] 1.0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 小球が動き出してからの時間 〔s〕 図2 は 8 ④次に,水平面から20cmの高さになるように小球を斜面上に置いて,③と同じ ことを行った。 【実験2] ① 図3のように,厚い本の間に定規をはさみ, 真上から見たときに本の背と定 規のめもりのついた辺が平行になるようにした。 本日( 定規が動く |向き 厚い本 本の背衝突前の台車の台車 台車にはたらく 運動の向き | 重力の作用点 定規 厚い本 定規 台 水平面 台車の高さ 図3 ②次に,①の定規をはさんだ本を水平面に固定し,台車の高さが5.0cm になる ③③3 ように質量 1.0kgの台車を斜面上に置いて手で支えた。 台車を支えていた手を静かにはなしたところ,台車は斜面とそれに続く水平 面上を運動し,やがて,厚い本にはさんだ定規に衝突した。このときの定規が 動いた距離を測定した。

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理科 中学生

問い4と5が分かりません。答えは4は写真の3枚目、5はⅠ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅲです 考え方を教えてください。

[6] 発熱 熱線に電流を流したときの発熱量を調べるために,図1 問題> 右の図1のように2つの電熱線(電気抵抗2Ω), 電熱線B (電気抵抗4Ω) を用いて、実験を行った。あとの各問いに答えなさい。 料 図2のような装置をつくり、水を入れてしばらく放置した。 スイッチを 入れ、 電熱線に加える電圧を6Vに調節して、水をゆっくりとかき混ぜなが ら、1分ごとに水温を測定した。 図3は実験の結果をグラフに表したもので ある。ただし、電熱線で発生した熱は、すべて水の温度上昇に使われたもの 電熱線A (2Ω) 電熱線B (40) とする。 2 電源装置へ 34 図3 (C)9 $ スイッチ 温度計- 7 電圧計 水の上昇温 623RA スタンドー ガラス B ポリエチレンの ピーカー 1 ・電流計 2 3 4 5 6 電流を流した時間 [分] 水 発泡ポリスチレンの 問1 電熱線を流れる電流は、電熱線に加える電圧に比例するが、この関係を表す法則を何という か答えなさい。 ( の法則) 問2 次の文は、電熱線と電熱線Bの電流の流れやすさと電力について説明したものである。 文 の (①) (②) にあてはまる語句の組み合わせとして,最も適切なものを、右のア~エから ひとつ選び、 記号で答えなさい。( 文 (①) (2) 同じ電圧を加えたとき、 電熱線Aと電熱線Bでは, ( ① )の ほうが、電流が流れやすい。 したがって, 電熱線Aと電熱線B に同じ電圧を加えたときの電力は. (2) のほうが大きい。 ア 電熱線 熱 イ 電熱線A B ウ 電熱線B A エ 電熱線B 電熱線 B J) 3 この実験で 5分間電流を流したときの電熱線Aの発熱量は何Jか、答えなさい。 ( 問4 電熱線Aに加える電圧を3Vにして、同様の実験を行った場 合の、水の上昇温度と電流を流した時間との関係を表すグラフをか きなさい。 18 水 の6 上5 #4 1 2 3 4 5 6 電流を流した時間 [分]

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