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物理 高校生

基本的なことだと思うんですが、(4)の回転数はなぜ(運動エネルギー)/(仕事)で出せるんですか?

25. 【サイクロトロン) 荷電粒子を高エネルギーに加速するサイクロトロンのはたらきについて考えよう。 サイクロトロンでは, 図に示すように, 二つの半 交流電圧 円形の金属箱D,, D, (形が文字1D に似ているので, ディーとよばれる)を真空容器に入れ, 半円の面に 垂直に磁場を加える。 D, と D, の間に交流電圧を加 B イオン源C B えておき, 中心にあるイオン源Cで正電荷 質量 イオンビーム をもつ粒子pを作る。 D, より D, の方が高い電位 であると, C で作られた粒子 p はD, に向けて加速 D D。 される。D, に入ると, 一様な磁場があるので, 粒 子pは円運動をする。 D, の中には電場がないので, 粒子pの速さは変わらない。 粒子 p が 半円形を描いてD, から出たときに, D, より D, の方が高い電位となるように交流の周波数 を選ぶと,粒子PはD,に向けて,さらに加速される。このように, 粒子pは, D, と D2の 間で加速され,加速されるたびに半径が大きくなるようにして円運動を続ける。 そして,そ の半径がディーの半径に近づいたところで, 粒子pを外に取り出す。 D, と D,の間を粒子pが通過する時間は十分に小さく無視してよいものとする。また, 粒子pは磁場に垂直な平面内を運動するとして, 次の問いに答えよ。 (1)粒子pが速さ vで速度に垂直な磁東密度 Bの磁場の中に進入すると, 磁場に垂直な 平面内で等速円運動をする。 その半径と周期をそれぞれ求めよ。 また, その周期の特 徴を述べよ。 イオン源 C で粒子 pが作られたとき D, と D。 の電位差は最大で, 粒子 p は加速され てD, に垂直に入射した。粒子PがD, 内で半円を描いた後D, から出たときにD, と D。 の間における加速が最大になる交流の周波数を求めよ。 (3) 交流の周波数を(2)で求めた値に固定しておけば, 粒子pはD, と D, の間を通過する たびに加速される。 このように, 粒子 p は, D, と D, の中を, 半径は徐々に大きくな るようにして円運動を続けて,その半径が Rになったとき,外に取り出されるとする。 このときの粒子pの運動エネルギーをR, B, m, qで表せ。 (4)粒子PがD,と D,の間を通過するときのD, と D,の電位差をV,とすると, (3)の場合, 粒子pは作られてから取り出されるまでにおよそ何回転したか。 ただし, イオン源C で作られたときの粒子pの運動エネルギーは無視できるものとする。

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理科 中学生

(2)iの「く」が分かりません! 答えは46.5です! 解説をお願いします🙇‍♂️

I 冬のある日の 19時30分に, 太郎さんが 1200 Wのドライヤーを使ったところ,家の電気が一時的に しゃ断され、家全体が停電した。そこで,太郎さんは電気の使用状況を調べた。 (調査1) 自宅の電気料金請求書を手に入れた。 図4 一郎 様 に気ご使用量のお知らせ 図4はその一部である。 ご使用場所 ご契約種別 従量電灯B 契約 11月19日~11月17日 (調査2) 電気がしゃ断されたこの日の6時 40 A ご使用量 1000 kWh から22 時の間に使われた主な電気製品に ついて、100 V の交流電源につないだときの消費電力と使用していた時間を調べ,図5のように まとめた。ただし, → は, 電気製品を使用していた時間を示している。 図5 時刻|6 9 10 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 7 8 11 電気製品名 消費電力 テレビ 150 W ト エアコン 1000 W 冷 蔵 庫 洗 機 電気こたつ |食器洗浄機 台所照明 500 W 600 W 600 W 800 W 400 W え かに当てはまる値を (1))太郎さんは,図4ののについて調べ,次のようにまとめた。 それぞれ求め,整数で書きなさい。ただし,質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとする。 1kWh は,え Wh である。また,1Wh は,1Wの電力を1時間消費したときの 電力量であり,おJに等しい。1000 kWh という電気エネルギーの大きさは,質量 100 kg の 物体を,重力に逆らって 10m持ち上げることを|か回行うときの仕事の大きさに等しい。 (2) 図4ののは,太郎さんの家庭で使用できる電流の最大の値が 40 Aであることを示している。 ただし,各電気製品を使用しているときの消費電力は一定であり,コンセントにさしたままで 使用していないときの消費電力は考えないものとする。 太郎さんは,図5を作成した後,電気がしゃ断された理由を次のようにまとめた。 きに当て はまる適切な言集を書きなさい。また, くに当てはまる値を求め,小数第1位まで書きなさい。 家庭の電気配線は,つないだすべての電気製品に対して100 Vの電圧が加わるように き回路となっている。この日の 19時30分に停電したのは,ドライヤーのスイッチを 入れたとき,家に 40Aをこえる(くAの電流が流れ込み, 安全装置がはたらいて 電気がしゃ断されたためだと考えられる。 i 太郎さんは,電気製品の買いかえについて,いくつか提案をした。電気製品の使用状況が 図5のような場合, 電気使用量の節約が最も期待できるものを、次のア~エから1つ選び, 記号を書きなさい。 (ア 800 W のエアコン イ 200 W の洗濯機 ウ 400 W の冷蔵庫 ェ 100 W のテレビ ]

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