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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

計算の仕方がわからないです😭 効率の計算の仕方をおしえてください!

B2で持ち上げたペットボトルをゆっくり落として発電し、 2右の図の実験装置を使って, 手回し発電機で目のペット 1500mL のペットボトルに水を入れて 350gにしたもの 図 p.65~71 p.249~25) エネルギーの変換効率 確認 3実験 プーリーつき発電機 手回し発電機 D 311 計算する。 電流計 たこ糸でつなぐ。 手回し発電機 このときの電力量を計算する。 手回し発電機のかわりに電原装置をつないで電圧をかけ。 2と同じように実験したときの電力量を計算する。 500mL ペットボトル (水を入れる) プーリー 発電機 エネルギーの計算式 エネルギー 効率 結果 3.5N × 1.0m 3.50J 100 5.6V × 0.30A × 6.3s 約 10.58J B 2 5.2V × 0.063A × 3.7s A 3 約1.21J B 4 6.0V × 0.30A × 5.6s 10.08J C 熱音 エネルギー 口1) 1のエネルギーの値(3.5J) を基準に考えたとき, 3で発電し たときの効率, 2と4で目の仕事をしたときの効率は, それぞ れ何%になるか。 表のA~Cにあてはまる数を, 小数第1位を (2)使う語 四捨五入して整数で書きなさい。 「(2) エネルギーの変換効率が低くなるのは, 電気エネルギーと位 置エネルギーが移り変わるときに, どのようなことが起こるか らか。 A熱の伝わり方 第3章 仕事とエネルギー のーー 0 8 8 123

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