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物理 大学生・専門学校生・社会人

この問題の30〜36を教えてください。 2枚目はv(t)とx(t)の答えです

II page-3 以下の文章の空欄に当てはまる数値または選択肢をマークせよ。 なお、番号には 「① +, ② ③ 値が0なのでどちらでもない」 のいずれかを選択して解答すること。 単位が明記されていない物 理量はすべてSI単位の適切な基本単位もしくは基本単位の組み合わせによる組立単位を伴っている ものとする。 軸上を運動する質量3kgの物体に, 速度でに依存する抵抗力F-6(vv) が作用している。 時 刻t=0において,この物体は0の位置にいて 204m/sの速さでz軸の正方向に運動していたと する。この物体の運動方程式として適切なものを以下の選択肢からすべて選ぶと 21 となる。 (選択肢) dax dv d²v ①3- = -6(V) ②3- = dt -6(√)335 = dt dt2 =-6(VD) ④3- =vo - 6(√)³ dv dt ⑤ 3 =vo-6(vv) ⑥ z=-vot- (vo)342 ⑦ dt この運動方程式は, 変数分離を用いると, dv 03/2 = 22 23 1 I= =vot- (viit2 dt. と変形でき, 両辺の積分を実行して、 初期条件を用いることで, 24 v(t) = 26 (1+25t) と求まる。 また, 時刻における物体の位置z (t)は, 27t x(t) = う 1 + 28t となる。これらの結果から,この物体は無限に時間が経過したときに= 29 の位置で止まること が分かる。 物体がx=0からある点=Xまで動く間に抵抗力Fがする仕事Wは, 抵抗力Fを物体の動き方に あわせてで積分することによって求まるから, W = = √³ Fo X Fdx, を計算すればよいが,この計算を実際に実行するためには, 積分変数を位置から時刻tに変換して 時刻t=0から物体が=Xに到達したときの時刻t=Tまでの間にFがする仕事を求める式に変形 するのが便利である。 dr = v (t) dtに注意しつつ, 置換積分を利用してこの計算を行うことで,Wを 3132 求めることができる。 例えば, t=0からt=1/2までの間にFがする仕事は [30] - である。 33 方, 物体がt=0から29で止まるまでにFがする仕事は, T∞の場合のWを考えればよく, その結果は W=343536となる。

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物理 高校生

(2)のI=0.40Aって、キルヒホッフの第2法則じゃなくてV=RIのオームの法則ではないのですか?

基本問題533,534 基本例題 75 自己誘導 ンダクタンス 4.0Hのコイルからなる回路がある。 図のように,内部抵抗が無視できる起電力 20Vの電池,抵抗値50Ωの抵抗,自己ィ 4.0H ― 50Ω (1) スイッチを閉じた直後に,コイルに生じる誘導起電力の 大きさは何Vか。 20V (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過したとき, コイルに流 れる電流と,コイルにたくわえられるエネルギーはいくらか。 指針 (1) ス (1) スイッチを閉じた直後は,自 己誘導のため, コイルに流れる電流は0とみな せる。 e0IX0.8--01×0. (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過すると, 電流が一定となり,誘導起電力が 0 となる。 解説 (1) スイッチを閉じた直後では, 自己誘導のため, 電流はコイルにすぐに流れず, 流れる電流は 0 とみなせる。 したがって,抵抗 による電圧降下は0である。 コイルの誘導起電 力をV とおくと, キルヒホッフの第2法則から, 20+V=0 V=-20V 20 V (2) スイッチを閉じて十分に時間が経過すると、 電流Iは一定になり, コイルに流れる電流が変 化しないので, コイルの誘導起電力は0となる。 このとき,コイルは単なる導線とみなすことが できるので,キルヒホッフの第2法則から, 20=50I I=0.40A また,コイルにたくわえられるエネルギーUは, 1×0.5-0 16 U= =1/12LI=1/2×4.0×0.40=0.32J 2010-201×0.5) 基本問題

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