(2)の解説の赤線部分がわかりません。1/2kd2乗になる理由を教えてください。

例題 6 重力と弾性力が関係する運動 (鉛直ばね振り子) じょうたん ばね定数の軽いばねの上端を固定し、下端に質量mの小球を取り 付け、自然長の位置 0で静かにはなす。 重力加速度の大きさをと する。 (1) 小球にはたらく力がつり合う位置をAとする。 Aでのばねの伸 びdを求めよ。 (2)小球が位置 Aを通過するときの速さ”を求めよ。 m (3) 自然長からのばねの伸びの最大値xを求めよ。 【解説】･･ (1) 位置 A で小球にはたらく重力mgと弾性力kdがつり合うので, kd = mg よって, d= mg k m 1k A (2) 位置 O または位置 A を位置エネルギーの基準としたとき,位置Aと位置 0の力学的 エネルギーはそれぞれ下図のようになる。 位置 Aと位置 0での力学的エネルギーは保存 されるので, 〈位置 0 を基準〉 〈位置 A を基準〉 0+0+0=1/1 -mv² +(-mgd) + kd² 0+ mgd +0 = 1½ mv²+0+1+kd² 2 位置 0 Ko=0 Uo = 0+0 位置 A 11/mv² KA=1/2 Us = -mgd+1/23kd2 m l l l l l l l l l l l l l l 位置 0 k k V Ko=0 Uo = mgd+0 l l l l l l l l l l l l l l l m -基準 位置 A KA = 1 ½ mv² m ・A UA=0+ kd² どちらの場合も”について解き,(1)の結果を代入すると, v = 2gd- kd² = m -d2 g k m k 基準 V

211の(1)、(2)について教えてください。 色々ごちゃごちゃ書いてありますが気にしないでください… 答えには合成容量を計算すると書いてあるのですが、よく分かりません。

211 電気量の保存 図のように、電池とコンデンサーを接続した回路があ る。各コンデンサーには、はじめ電荷がないものとする。 (1) スイッチSをA側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電気量は 何Cか。 10 Q=CV 120/1133 rov! 10V200 〒 4.0F ?? = なぜこうなる 400 (2)次に, スイッチSをB側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電 気量は何Cか。 C+4+6=100 [+ 3Q=203 Co Loc C Q=CV 120:620 2

1つ前の質問の続きです。ワの回答は右上ら辺のところにあります。回答よろしくお願いしますm(_ _)m

gE₁ V₁₁ = k であることがわかる。 +z方向に磁束密度の大きさBの磁場を加えたとき,電子B が受けるローレンツ力は,{y軸の正} [ニの答〕の向きに大き さ qu, B 〔ハの答〕 である(図2)。 このローレンツ力によって, 電子が面{J} 〔ホの答〕 に集まる。 その結果, 面Jが負, 面 D が正に帯電し,D→Jの向きに電場Eができる。 定常状態では、この電場による 力 QE2とローレンツ力がつりあうから, すなわち 〔ロの答 ていく εS L ②は,極板の間隔がL-vet, 帯電量が Q + α2 で,その容量は = -C C2=I-vnt L-v₂t である。 qu₂B 極板 a' と h' の電荷の和は一定で -9 図2 [ヲの答〕 (Q-qì) + (−Q-q2)=-91-92 = -qN 1 + 2 = gN 0 = quBqE2 ∴. E2=vB 〔への答〕 である。 このときのDJ間の電圧は V₁ = が成り立つ。一方, コンデンサー ①の電圧は Q-91= Q-91 v2t C₁ C L 〔ワの答〕 U= Ezw= vBw ・①･･････ 〔トの答〕 であり, コンデンサー②の電圧は は となる。一方,回路を流れる電流は, 断面積 S = wd の断面を単位時間あたりに通 過する電気量に等しく 高 8p A V2 = Q+g2= C 2 Q+q2L-vzt 〔カの答〕 C L I=gnSv1 = qwdv......②.....〔チの答 と表せる。 ①,②よりを消去して, pcosfy=1- qndU V1 + V2 =V すなわち Q- + である。 コンデンサー ①と②は直列だから, その電圧の間には Q+q=& NU C₁ B= mgr C2 C gd x 〔リの答〕 I るとすると、より Mからの反射 1 1 1 の関係が得られる。 の関係が成り立つ。ここで, + = だから, CC2 C (2)極板a, hからなる間隔L, 面積Sのコンデンサーの容量は 91 = ES C = L C₁ 92 すなわち qvzt=q2(L-v2t) C2 ......④4 ...... 〔ヌの答〕 となる。 ③ ④よりαを消去して, である。 誘電体に注入されたシート状電子群を - gNに帯電した導体とみなし(図3), さらにこの導体m を導線でつないだ2 枚の極板 a', h' に置き換える (図4)。 極板 a, a' からなるコンデンサー ① は, 極板の間隔がust,帯電量が Q-9 で, その容量は 図3 -qN -q a だから 92=qN V₂t gN = m v2 L L xv₂t が得られる。 微小時間 At の間について,極板 h の電荷の変化量は、⑤より. .. ⑤...... 〔ヨの答〕 図 4 もう であり、抵抗に流れる電流は 20 Q+92 h a a h' Ia A92 qN ×2 4t L ES L C,= = 曲 C v₂t L-vet と表せる。 V₂t V₂t 〔ルの答〕 コンデンサー ① コンデンサー ② であり, 極板 h, h' からなるコンデンサー 電子群が移動できるのは誘電体の中だけだから, 電子群が面Hに到達すると Ag2 = gN L xvz4t

一枚目は(1)、2枚目、3枚目は(2)となっていて、3枚目の写真のワ、図4についての質問です。まず、ワについてで、この部分の答えがQ－q1を含むのですが、ここに絶対値をつける必要はないのでしょうか？(回答は、載せきれなかったので、次の投稿に載せてあります、ご確認いただけると... 続きを読む

物理問題 I 次の文章を読んで. には適した式または値を,{ }からは適切なも のを選び、それぞれの解答欄に記入せよ。 なお, は,すでに 与えられたもの, または { }で選択したものと同じものを表す。 また、 問1で は、指示にしたがって解答を解答欄に記入せよ。 で (1) 図1のように, 細長い直方体 (奥行き w, 高さd) の導体を考える。 導体中には 電気量 q(q > 0) の自由電子が数密度(単位体積あたりの個数)で存在してい るとする。 直方体の面を図1のように, A(左面), D (前面), G (上面), J (背 面), K(下面), H (右面) とする。 また、 図1の右上に示すように, x, y, z軸を 直方体の辺と平行になるように選ぶ。 なお, 重力と地磁気の影響は無視する。 A B 次に、磁束密度の大きさBの磁界を軸の正の向きに加える。 以下, 八, へ、ト, チリの解答にはw,d, q, n, v1, B のうち必要なものを使って答え よ。 ハ ハ がつ 磁界により電子は大きさ のローレンツ力をx軸の正. x軸の 負,y軸の正、y軸の負,軸の正, z軸の負) の向きに受ける。 電子はローレン ツカによって面{木: A, D, G, J, K, H} に集まり, この面は負に, 向かい合 う面は正に帯電する。 この帯電により生じる強さE2の電界により, 電子は の方向と逆向きに力を受ける。 この力とローレンツカ り合うと電子は直進するようになり,帯電はこれ以上進まなくなる。このつり合 いの条件から, E2= < が得られる。 導体の奥行きはw, 高さはdなの ト で、面 ホと向かい合う面の間に生じる電圧はU= と表せ る。 一方, 電子が一定の速さで進むとすると, 導体を流れる電流の大きさ 12. I = チ と表せる。 nU × の関係が得られるので, nが既知であると I 以上より,. B= リ きに電圧と電流I を測定すれば、磁束密度の大きさBを求めることができ る。 電流 d 電池 図 1 K 導体の両端に電池をつなぎ, 面Aと面Hの間に電圧をかける。 このとき生じ る強さE」 の電界により電子はx軸の正の向きに大きさ イ の電気力を受 けて進む一方, 電子の速さ”に比例した抵抗力 (比例係数k) を受ける。 そのた め、電子が受ける力は F = イ - kv と表せる。 その後、 電気力と抵抗力がつり合い、電子の速度が一定になった。 そ のときの速さは = である。 <-5- ◆M10 (840-96) この問題は,次のページに続いている。 - 6- OM10 (840-977

中和滴定って濃度がわからないものをコニカルビーカーに入れるんじゃないんですか？この実験ではなぜビュレットに水酸化ナトリウムが入っているのですか？

結果 ① 表 はじ 滴下 滴下 方法 1. 水酸化ナトリウム水溶液の正確な濃度決定 実験 5 中和滴定によって食酢の濃度を求める (準備p.222) 実験5を行い,実際に中和滴定によって食酢中の酢酸のと伏 よう。 O MOVIL ・ビュレット ① シュウ酸二水和物を 0.63g はかりとって水に溶かす。 こ れを100mL メスフラスコに移し, 標線まで水を加え, 0.050mol/L シュウ酸水溶液 (標準溶液)をつくる。 ②方法①のシュウ酸水溶液をホールピペットで正確に10 mLとってコニカルビーカーに入れ, 指示薬としてフェ ノールフタレイン溶液を1~2滴加える。 ③ 約 0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をビュレットに 入れる。その下に空のビーカーを置き, 活栓を開いて, ビュレットの先端まで水溶液を満たし, 活栓を閉じる。 このときの液面の目盛り [mL] を読み取る。 ④コニカルビーカーの下に白い紙を置き, ビュレットから 少しずつ水酸化ナトリウム水溶液を滴下する。 そのつど よく振り混ぜ、水溶液が薄い赤色を帯び, 数回軽く振っ ても消えなくなったところで滴下をやめる。 このときの ビュレットの目盛り v2 〔mL] を読み取る。 注意 水溶液全体が薄い赤色になった後に, コニカルビーカーを -NaOH 水溶液 コニカル ビーカー うすめた 食酢 ろ紙 激しく振り混ぜたり,しばらく放置していると, 赤色が消えることがある。 ⑤方法②~④の操作をさらに3回行い, 水酸化ナトリウム水溶液の滴下量の平均値を求 め,水酸化ナトリウム水溶液の濃度を求める。 2.食酢中の酢酸濃度の決定 ●市販の食酢をホールピペットで正確に10mLとり, 100mL メスフラスコに入れる。 メスフラスコの標線まで蒸留水を加え、よく混合して濃度を10倍にする。 ⑦方法⑥の試料水溶液をホールピペットで正確に10mLとって, コニカルビーカーに入 れ, 指示薬としてフェノールフタレイン溶液を1~2滴加える。 ⑧方法④ と同じようにビュレットから水酸化ナトリウム水溶液を滴下し, 中和に要する 滴下量を測定する。 ●方法 7,8の操作をさらに3回行い,水酸化ナトリウム水溶液の滴下量の平均値を求 める。 注意メスフラスコやコニカルビーカーが濡れている場合は, 純水で洗ってそのまま用いてよい。 一方,ホールピペットやビュレットが水で濡れている場合, 共洗いしてから用いる。 考察 1 水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を求めよ。 ②食酢の密度を1.0g/cmとして,実験で求めたモル濃度から質量パーセント濃度を求 めよ。また,求めた濃度を、用いたすらペル表示にある酢酸の濃度酸度)と比較 検討せよ。 10 15 152 第1章 物質の変化 標準 は TF TE ①

この問題の2枚目の(2)のキ、クについての質問で、解答の連立方程式を解く部分がかなり大変だったのですが、これは本番だったら飛ばしてよいのでしょうか？それとも、私の解き方以外に何かあるのでしょうか？計算過程は載せきれなかったので、次の投稿を見ていただけると幸いです。よろしくお... 続きを読む

床 図1に示すように、傾斜角 0 の斜面とそれになだらかに続く水平面をもつ質量 の台Qが,水平な床の上におかれている。 台 Q と床の間には摩擦はない。台Qの水 平面の右端には,ばね定数 kのばねが水平にとりつけられている。 ばねの質量は十分 小さくて無視できるものとする。 このとき,以下の(1)~(4)の状態を考える。 運動はすべて同一鉛直面内 (すなわち、 図1の紙面内)で起こるものとする。 速度 よび加速度は床に対するものと定義し、 水平方向の運動については右向きを正にと る。また,重力加速度の大きさをg とする。 h 球P m 0 vg +00000000 一定の力 台 Q 図1 M (1) 床に対して静止している台 Qの斜面部分の水平面から高さんの位置に、大き さが無視できる質量mの球(質点)Pを静かに載せると同時に、台Qを糸で一定 この大きさの力で水平に引っ張り始めた。 このとき, 台 Q と球Pは床に対して移 動しつつ, 球Pは水平面から高さんのところにとどまった。 球P と台 Q の間に は摩擦はないものとする。 球Pには重力と台 Qからの抗力が作用しており、こ 米

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

349⑸、⑹ 0よりtは大きいのに写真の赤文字のように付け足さなくていいんですか？

- 348 次の数の大小を不等号を用いて表せ。 (4)√2, 3, 7 349 次の方程式、不等式を解け。 第1節 指数関数 81 O (2) 230,320,1010 (2) 102x+10=2 Q 4'+2x+1-24=0 16-3-4-420 -6<0 (3)9x+1-28•3*+3=0 *(5) (+)*-—-3-6 <0 (6) (4)** −·()*+ -9· +2>0 350 次の関数の最大値、最小値があれば,それを求めよ。 また, そのときのxの値 を求めよ。 (1) y=22x-4•2x+1 *(2) y=-4x+2+2 (1≦x≦2) 発展問題 ■題34 [5-5=4･52 連立方程式 を解け。 5x+y=55 X> 0, Y>0 5'=X, 5'=Y とおいて, X, Y の連立方程式を解く。 X> 0, Y > 0 に注意。 5'=X, 5=Y とおくと [X-Y=4・52 また, 連立方程式は [XY=55 ② ①から Y=X-4-52 ....... ③ これを②に代入して整理すると X2-4.52X-55=0 よって (X+52) (X-5)=0 ゆえに X=53 すなわち 5=53 X +50 であるから よって x=3 X-5 = 0 ③から,X=5のとき Y=5-4・52=52 (これは Y> 0 を満たす) すなわち 5=52 したがって y = 2 以上から x=3, y=2箸 連立方程式を解け。 第5章 指数関数と対数関数 4STEP数学Ⅱ (4) 20 35 Ex P2+t-2=0 t0 であるからt=1 すなわち 10'=10° (3) 方程式を変形すると よって ゆえに したがって 9-(3)2-28-3+3=0 't とおくと, t>0であり、方程式は 348 1 01 -2 ■指針■■■ (1) 各数を6乗して整数にしてから比較する。 (2) 指数をそろえて, 底の大きさを比較する。 a>0, b>0, n が自然数のとき, b" 次が成り立つ。 [1] a<b [2] a<b a <b ➡a" <b" O a h (1) 3つの数を, それぞれ6乗すると (V2)=(22)=23=8, (3/3)=(3) y=x" (820) 9t-28t+3=0 よって #-39-1 t0 であるから t=3.10 1 ゆえに 33. すなわち 3=3 したがって x=1.2 (4) 不等式を変形すると (4)2-3-4-4≧0 4'=t とおくと, t0 であり、 不等式は t2-31-420 よって (12) +1>0であるから 1-420 すなわち 124 ゆえに 4º≥4 すなわち 4°24 底4は1より大きいから 1 y =32=9, (97)6=7 7 <8 <9 であるから (7)<√√2)<(3) (3) ゆえに √√7<√2<33 12-1-610 別解V=22=21888 (5) 不等式を変形すると -6<0 (1)-(1)- =t とおくと, t>0であり、不等式は t+2>0であるから よっては+2t−3) <0 t-3<0 3/3-3-3-9 すなわち <くる ゆえに 9/7=78 すなわち 78 <9 であるから 7 <8* <9* 底/1/31より小さいから x>-1 すなわち 7<√2<33 (2)230 (2)10=810,320= (32)10910 8910 であるから すなわち 8109101010 2.30 <3201010 349 (1) 方程式を変形すると (2)2+2.2'-240 2=t とおくと, t>0であり、方程式は (6)不等式を変形すると 4- (12)=tとおくと、40であり、不等式は 412-91+2>0 よって(#2)4-1)>0 これを解く(21 +2t-24=0 よって (1-4)(+6)=0) t0 であるから t=4 ゆえに 2=4 ゆえに (1)/12 (12) すなわち 2=22 したがって x=2 (2) 方程式を変形すると すなわち (1) <(金)(金)<(金) (10)2+10^-2=0 底 は1より小さいから x-1, 2<x 10t とおくと, 0 であり、 方程式は

(3)が分かりません。なぜ、PQ,RS間に自由電子の偏りが生じず、誘導起電力が生じないのか、分かりません。

479 直線電流がつくる磁場中を運動する正方形コイル 図のように,真空中で 形コイル PQRS の面が A と同一平面上に置かれ, Aに垂直な向きにv [m/s] の一定 無限に長い導線A に Ⅰ [A] の一定な直線電流が流れている。 1辺の長さα[m]の正方 の速さで動いている。 A と辺 PSの距離がr [m] になったときについて次の問いに答 えよ。真空の透磁率を μ 〔N/A2〕とし, Aと辺 PS はつねに平行であるとする。 (1) 辺 PS の位置における磁場の強さと, 辺 PSに生じる誘導 起電力の大きさを求めよ。 (2) 辺 QR に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 大 (3) コイル PQRS に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 (4)定性 コイル PQRS に流れる誘導電流の向きを答えよ。 Ta I Pi Q ひ JR Ar S

3枚目の写真は一枚目の写真の問題の(3)の補足説明になっていて、その補足説明で、v/v'だとだめと書いてあるのですが、この部分が読んでも理解出来ないです。教えてくださいm(_ _)m

10** 電子線の場合は, 詳しくいうと結晶で屈折が起 こる。 結晶の内部は外部より Vだけ電位が高いた め電子波の波長が入から入'に変わることによる。 電子の質量を m, 電子線の加速電圧を Vとする。 ブラッグ条件をΦ, 入', d, 自然数nで表せ。 2 と入'をV, Vo, m, e, hで表せ。 屈折の法則より sinΦ を 0, V, V で表せ。 d