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物理 高校生

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

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物理 高校生

物理 剛体のつり合い 赤で囲ったところ③の式がよくわかりません、、 わかる方くわしく教えてほしいです よろしくお願いしますm(_ _)m

M₁= ため よう 図4のつりあい Me 第1編力と運動 重さ 6.0N の一様な棒AB がある。 棒の両端に それぞれ軽い糸を結び、 糸の他端を鉛直な壁の 1点Cにそれぞれ結びつけて棒が水平になるよ うにつるす。このとき,A,Cを結ぶ糸は鉛直で、 B、Cを結ぶ糸は水平方向と30°の角をなして A LC h 30° B つりあっている。 棒と壁の間の摩擦は無視でき、棒にはたらく重力は、す べて棒の中点に加わるものとする。 (1) B, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TB〔N〕を求めよ。 (2) A, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TA[N] を求めよ。 (3) Aにおいて, 壁から棒にはたらく力の大きさ NA [N] を求めよ。 指針 点Aのまわりの力のモーメントの和が0となることを用 いる。 解 棒 AB の長さを21〔m〕 とする。 Tasin 30° TB TA 棒 AB にはたらく力は図のようになる。 NAO 30° 並進運動し始めない条件より A "Tacos 30B NA-TBCOS 30° = 0 T + TBsin 30°- 6.0 = 0 6.0N 回転運動し始めない条件より,点Aのまわり の力のモーメントを考えて TBsin 30°× 21- 6.0 ×1 = 0 (1) ③式より TB = 6.0N 点Bのまわりの 力のモーメント を考えてもよい。 (2) ②式より TA = 6.0TBsin 30°= 3.0N (3) ①式より NA=TBCOS30°=6.0x - V3 ≒ 5.2N

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数学 高校生

赤線のところがなんでイコールになるか分かりません

大 53 基本 例題 5 二項係数と等式の証明 0000 (1)knCk=nn-1- (n≧2,k=1,2, ......,n) が成り立つことを証明せよ (2)(1+x)" の展開式を利用して,次の等式を証明せよ。 (ア) nCo+nCi+nC2+......+nCy+..+nCz=2"J (イ) (ウ) Co-nCi+nC2+(-1)*nCr++(-1)"nCn=0 Co-2ni+2°C2-+(-2)",Cr+....+(-2)",Ch=(-1)" (1)公式利用、両辺を変形して同じにする /p.13 基本事項 4 指針 n! 2Cr= r!(n-r)! を利用して, knCk, nn-C をそれぞれ変形する。 (2) (ア)二項定理 (p.13 基本事項4) において, a=1, 6=x とおくと (1+x)"=nCo+nix+nCzx2+•••••••••••+nCnx" 等式① と, 与式の左辺を比べることにより,①の両辺でx=1とおけばよいこと に気づく。 同様にして, (イ), (ウ)ではxに何を代入するかを考える。 1 章 TR 3次式の展開と因数分解、二項定理 k!(n-k)! (k-1)!(n-k)! &? n! (1) knCk=k (n-1)! =n° 解答 (n-1)! nn-1Ck-1=n したがって n!=n(n-1)! . (n-1)! =n• (k-1)!{(n-1)-(k-1)}! (k-1)!(n-k)! knCk=nn-1Ck-1 (2)二項定理により, 次の等式①が成り立つ。 FR すべてのxの値に対して成り立つ。 ① (1+x)"=nCo+nCx+nC2x2+....+nCrx++nCzxn (ア)等式① で, x=1とおくと よって (1+1)"="Co+nC1・1+C2・12+....+nCr.17+......+nCz1n nCo+nCi+nCz+......+nCr+......+nCz=2" (イ)等式①で,x=-1とおくと (1-1)=nCo+„C1(-1)+2(-1)+…+ny (-1)*+....+nCz(-1)* よって nCo-nCi+nCz-......+(-1)'nCr++(-1)"nCz=0 (ウ)等式① で, x=-2とおくと E (1-2)"="Co+mC・(-2)+nC2(-2)2++nCr(-2)"++nCn・(-2)” n Co-2nCi+22mC2-+(-2)'nCr+....+(-2)"nCn=(-1)" よって 参考 pを素数とするとき, (1) から kpk=ppiCk (p≧2;k=1,2,......, p-1) この式はCkが必ず で割り切れることを示している。 一人の ② 5 nCnC2 22 練習 次の等式が成り立つことを証明せよ。 (1) *Co-C (2)が奇数のとき Co+mC2+ ( 2n 2 (0€ +nCn-1=nCi+nC+......+nCz=2"-1 + - + +.....+.. =-1 Jei 5. +(-1)" nCn = 1

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数学 高校生

393 2行目なぜ2なのですか?

対して、 部分をαとする。 [解答 logio37=7010gi03=70×0.4771=33.397 logo2=0.3010, logio3=0.4771 から よって 2<100.397<3 ax10m≦10*+α(=N) < (a+1)x10” であるから, αがNの最高位の数 ゆえに すなわち 2×103 <3703×1033 10g102 <0.397 <log103 390 (1) logo 620log10 (2×3) 15<log 16 <16 この両辺の常用対数をとると よって, 求める条件は 0.3" <1-0.9999 =20log102+log 103 ) すなわち 0.3" <0.0001 =200.3010 +0.4771)=20×0.7781=15.562 ゆえに nlog100.3 <log100.0001 よって 1015 <620 <1016 この不等式を変形して したがって, 37 の最高位の数字は したがって、 (2)(1)より 62 は16桁の整数である。 log :0 63 15+0.562 ゆえに すなわち 2×10331033.3973×10 390logio2=0.3010, log103=0.4771 とする。 (1) 620 は何桁の整数か。 (2)620の最高位の数字を求め、 391 年利率 5%, 1年ごとの複利で10万円を預金したとき, x年後の元 / 10 (105) 万円となる。 元利合計が初めて15万円を超えるのは何年 だし, log102=0.3010, 10g 103=0.4771, 10g107=0.8451 とする。 392 1枚で70%の花粉を除去できるフィルターがある。 99.99% より多く を一度に除去するには,このフィルターは最低何枚必要か。 ただし 10g103=0.4771 とする。 log102=0.3010,log10 3 = 0.4771 とする。 □ 393 10進法で表された数1210 を2進法で表したときの桁数を求めよ。た 394logio 1.4=0.146, logo1.8= 0.255, 10g102.1 0.322 とするとき, 10g102) logio 7 の値を求めよ。 また, 10g 10 63 の値を求めよ。 395 次の問いに答えよ。 (1)10g23が無理数であることを証明せよ。 (2)(1)を用いて10g26が無理数であることを証明せよ。 (3)(2)を用いて10g64が無理数であることを証明せよ。 93 2進法で表したときn桁になる数は, 2-1 以上 2"未満の数である。 log 104 log1022- 2log 102=2x0.3010=0.6020 したがって logo30.56210g 04 よって 3<100562<4 3x 1015 <1015.62 <4× 1015 3x 1015 <6<4x1015 したがって、 6 の最高位の数字は3 391 10.1.05) 15を満たす最小の整数xを求める。 101.05)>15の両辺の常用対数をとると log to 10(1.05) >log 10 15 log10 10+ logo (1.05) >logio (1.5×10) 1+ x log101.05 >log101.5+1 x log 10 1.05 > log10 1.5 nlog10 (3×10-1) <log1010- n(log 103-1)<-4 -0.5229<-4 395 針 |背理法を利用す (1) log,3 24 の自然数 れる。 形する。 これ (2) log23を (3) log.6を (1) log23 の底2 log2 3 lo よって、 log3 であると仮定 で よって n>- =7.6- 0.5229 したがって、フィルターは最低8枚必要である。 393 120を2進法で表したときの桁数を ると 2-11200<2" 2を底として,各辺の対数をとると n-1≤1001og212<n よって 100log212≦100log212 +1 ここで 100log212=100logz(2-3)=100(2+logz3) ① |=100/2+{ 0.4771 105 21 =1002+ log 103 ここで log101.05=10g10-100 =10g10 20 log102 100(2+1.585)=358.5 ゆえに, ①から 358.5359.5 よって ゆえに 3-7 = log 102-10 = log103 + log107-10g102-1 =0.4771+0.8451-0.3010-1=0.0212 log101.5=log10 = log103-10g 102 =0.4771-0.3010=0.1761 0.0212x>0.1761 0.1761 x> =8.3 0.0212 これを満たす最小の整数xは 9 のは したがって、 元利合計が初めて15万円を超える。 9年後 392 ■指針■■■ 70%の花粉を除去できるということは、花粉 の量をフィルターを通す前の0.3倍にできると いうことである。 よって, 2枚 3枚, ......, 2枚, とフィル ーを通すと、 花粉の量は1枚目のフィルタ を通る前の0.32倍, 0.33倍, なる。 したがって,求める条件は 1枚のフィルターで30% n枚のフィルターでは0.3 0.3倍 これを満たす自然数は =359 0.3010 121 を2進法で表したときの桁数は 359桁 394 log101.4 = log10(2×7×10- = log102+log107-1. 10g 101.8=log10 (2×32×10- =log102+210g103-1. 10g 102.1 = logo (3×7×10 - = log103+log107-1 ここで、 log101.4 0.146. logo 1.8=0.255. logo2.10.322であるから 10g102+log07=1.146 los 3=1.255 1.322 3=0 とされる。 すなわち 一方、 3" は奇数と したがって、 (2 log,6 S と仮定する log26=1 よってc log6 ゆえに、 道は無理 したがって 3 log. 4 = と仮定す log, 4- すなわち log. 4 ゆえに 道は したが 396 (1) 2 logy 18 3881 12-17100 10

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