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物理 高校生

この問題の問4、問5が分かりません。 答えと解説、両方ともお願いしたいです。

2 軽くてなめらかに動くことのできるピストンの付いたシリンダーを考える。 以下の問いに答え よ。 なお、解答用紙には答えに至る説明あるいは計算過程も記述せよ。 ( 60点 ) 問1.はじめはピストンが固定され、図のようにシリンダー内が薄い仕切り板により体積 1/3V[m²) および 1/2 V[m])に区切られているものとする。 体積 1/32V[m]の部分には温度 [K] 圧力 3P [Pa〕の単原子分子理想気体が入れられており,もう一方の部分は真空状態になっている。 この状態から内部の気体がピストンの外に出ないように仕切り板を静かに取り外し、 十分時 間が経った後の状態を状態 A とする。 状態 A の気体の圧力を求め, V, TP のうち必要な ものを用いて表せ。なお、この過程においてシリンダー内の気体は断熱状態に置かれている ものとする。 3P'v=Q+ 3 13 3 3P. T 真空 E PV 状態 Aの気体に対して,ピストンを固定したまま熱量 Q, [J] を加えたところ、 気体の圧力が上 昇した。 この状態を状態Bとする。 次に, 状態Bからピストンの固定を外し、 気体の温度を一定 に保ったまま, 気体の体積が2V[m²〕になるまでゆっくりと膨張させた。 気体が膨張した後の状 態を状態C とする。 ここで状態Cの圧力は状態 Aの圧力よりも大きかった。 その後,状態Cか ら気体の体積を保ったまま、 気体の圧力を状態 Aと同じにした。 この状態を状態Dとする。 最 後に,状態Dから気体の圧力を保ったまま、 気体の体積を状態 Aの体積まで圧縮した。 問2. 状態 B の気体の圧力を求め, V, P, Q」 を用いて表せ。 問3. 状態Cの気体の圧力を求め, V, P, Q を用いて表せ。 問4. A→B→C→D→Aの一連の過程を熱機関のサイクルとみなしたとき,このサイクルに おいて気体が外部に対して正負にかかわらずゼロではない仕事をした過程はどこか。 対応す る過程を下記の(a)~(d)から全て選択し, 解答欄の所定の場所に記入せよ。 また, 過程B→C において気体に加えられた熱量を Q2[J]としたとき, サイクル全体で気体が外部にした仕事 の総和を求め,V, P. Q2 を用いて表せ。 (a) A-B (b) B-C +Q 2V (c) C-D (d) D-A 7. 問5. 問4のサイクルにおける熱効率を求め, V, P. Q, Q2 を用いて表せ。 ご PV @a,+PV. 3 2 Q,+P EV

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理科 中学生

お願いします! 中学理科、電磁誘導の問題です。丸をつけた4番の問題の答えが「エ」になるのですが、その理由がわかりません。(私は「ア」だと思っていました。)どなたか説明してくださると嬉しいです!

4 モーターについて調べるために, 次の実験(1),(2),(3)を順に行った。 (1) 図1のように、エナメル線を巻いてコイルをつくり,両端部分はまっすぐ伸ばして、 P P側のエナメルは完全に,Q側のエナメルは半分だけをはがした。このコイルをクリップ 極を上にして磁石を置きモーターを製作した。これを図2のよ でつくった軸受けにのせて、なめらかに回転することを確認してから、コイルの下に N うな回路につないで電流を流した。 回路の AB間には,電流の 向きを調べるため LED(発光ダイオード) を接続して,この部 分を電流がAからBの向きに流れるときに赤 色が, BからAの向きに流れるときに青色が 点灯するようにした。 また, コイルが回転する ようすを調べたところ, 10回転するのにちょ うど4秒かかっていた。 クリップ でつくっ た軸受け エナメルを 半分はがす エナメルを 完全にはがす 図 1 スイッチ 電池 B 青色 LED N極 A 赤色 (2) コイルの下にあった磁石を, 図3や図4のよ うに位置や向きを変え,それぞれの場合につい てコイルが回転する向きを調べた。 LED 磁石 下面はS極 回転の向き 図2 N極 Q (3) コイルのQ側に半分残していたエナメルを 全部はがしてからコイルを固定した。 図5のよ うにコイルのすぐ近くで棒磁石を 回転させ,そのときコイルを流れ る電流のようすをオシロスコープ で調べた。 図6は,このときのコ イルと棒磁石の位置関係を模式的 に表したものである。 01 S極 P Q- 図3 図 4 Cl 回転軸 オシロスコープ P 回転軸 8880 ooo 棒磁石 図5 コイル 棒磁石 図6 このことについて, 次の1,2,3,4の問いに答えなさい。 1 実験(1)において、二つの LED のようすを説明する文として,最も適切なものはどれか。 ア 赤色のみ点滅し, 青色は点灯しない。 ウ 赤色と青色が同時に点滅する。 イ 赤色は点灯せず, 青色のみ点滅する。 エ 赤色と青色が交互に点滅する。 2 実験(1)において, 1分間あたりのコイルの回転数を求めよ。 3 実験(2) で,図3や図4のように磁石を置いたとき, コイルが回転する向きは,実験(1)のとき に対してそれぞれどうなるか。 「同じ」 または 「逆」のどちらかの語で答えなさい。 4 実験(3)において,図6のように棒磁石がコイルの近くをくり返し通り過ぎていく。オシロス コープで観察される波形のようすを示す模式図として,最も適切なものはどれか。 電 0 Bit ア 時間・ + 電 0 流 +1 電 0 流 時間→ イ + 電 0 流 時間 ウ エ 時間→

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