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物理 高校生

オ、が分かりません。詳しい解説をお願いします。

図1のように、理想気体が入った容器 A と容器Bがあり, コックの付 2 いた容積の無視できる管でつながっている。 容器Aの容積は Vo で一 定であるが, 容器Bには滑らかに動く軽いピストンが付いていて容積が変 化するようになっている。 ピストンには常に一定の大気圧 Poがかかって いる。容器Aと容器 B, コック, 管, ピストンはすべて断熱材でできてい る。また, 容器Bには気体を加熱および冷却できる温度調節器が取り付け られていて,気体の温度調節が可能である。 温度調節器の体積と熱容量は 無視できるものとする。 次の文章中の空欄 ア~オ に入る適切な数式を記せ。 はじめ、コックは開いていて, 容器A内と容器B内の気体はともに圧力 Po, 温度 To, 体積 Vo の状態にあった。 その後, 過程 ①~③のように容器内の気体の状態を変化させた。 過程 ① まず, コックを開けたまま気体をゆっくりと加熱した。 これにより、温度調節器から気体へ熱量Q 容積 Vo 容器A 大気圧 Po |!! コック 温度調節器 emm オ:Q 容器B が与えられ, 容器A内と容器B内の気体の温度はともに 2T になった。 加熱後の容器B内の気体の体積は [ア] である。また、この過程で容器内の気体が外部にした仕事はイであり、容器A内と容器B内 の気体の内部エネルギーは,あわせてゥだけ増加した。 過程 ② 次に、コックを閉じ、 容器B内の気体だけをゆっくりと冷却し、体積をV にした。 冷却後の容器B 内の気体の温度はエである。 過程 ③ 次に、再びコックを開いた。 温度調節器を作動させずにしばらく待つと、容器A内と容器B内の気 体の温度はともに To になった。 この過程でピストンの位置は変化しなかった。このことから, 過程 ② で 気体から温度調節器へ放出された熱量はオであることが分かる。 7: 300 イ: 2Povo 7: Q-2P₂ Vo I: 3 To

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理科 中学生

(2)と(3)がわからないので解説お願いします。

(1) ②で、磁石がコイルに近づくことで、 コイルの内部の磁界が変化し、電流が流れました。この 電流を何といいますか。 ことばで書きなさい。 (3点) (2) 3③,次のアーエのうち、このときのオシロスコープの波形として最も適当なものはどれです か。 一つ選び、その記号を書きなさい。 (4点) ア イ (3) で, モーターに電流を流したとき、 磁界の向き ( )とコイルが回転する方向()を 式的に表すとどのようになりますか。 次のア~エのうちから、最も適当なものを一つ選び、その 記号を書きなさい。 (3点) ア N極 N極 SH 電流の向き SH N極 <-10- N極 SH エ SH 電流の向き (4) ⑤, モーターがおもりにした仕事は何ですか。 小数第1位まで求め, 数字で書きなさい。 また、 ⑤,⑥で、エネルギーの変換効率は何%ですか。 数字で書きなさい。 ただし、100gの物 体にはたらく重力の大きさを INとします。 (4点) 5 エネルギーの変換について調べるため、次のような実験を行いました。これについて,あとの (1)~(4) の問いに答えなさい。 実験 Ⅰ ① 図Ⅰのように, コイルをオシロスコープにつなぎ, コイルの中に板を水平に通した。 カ学 台車に棒磁石をN極が台車の進行方向に向くようにとり付けた。 ②2 板の上を、一定の速さで力学台車を走らせてコイルを通過させた。このとき、オシロスコー ブの波形は図ⅡIのようになり、台車の通過前後で電圧がプラスからマイナスに変化した。 図Ⅰ 10 N S# ##5 N MEDLE フォシロスコープ 実験2 ③ 図Ⅲのように、図Iの板を傾け、 と同じ ように棒磁石をとり付けた力学台車を,上の 方から静かに放してコイルを通過させ、オシ ロスコープの波形を観察した。 実験3 ④ 図のように、滑車つきモーターでおもりを持 ち上げるための装置を組みたてた。 ⑤ スイッチを入れて滑車つきモーターを回転させ たところ, 250gのおもりを 0.60m 持ち上げる のに 2.0秒かかった。 ⑥ ⑤のあいだ、 電流計と電圧計の値はそれぞれ 0.60A, 5.0V を示した。 <<-9 SH WEE -NH 台車 電圧計) 図Ⅲ コイル ものさじ PL Tange スイッチ オシロスコープ V /電流計 滑車付きモーター

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物理 高校生

高二物理、円運動です。(2)で向心力を考えないのは何故ですか。よろしくお願いいたします。

台車が高さんの地点から静かに出発して、図のように,鉛 直面内にある半径rのなめらかな円形のレールを一周する。 台車の質量をm, 重力加速度の大きさをgとする。 @ (1) 円形のレールの最高点Pを通過するとき,台車の速さ ◎”を求めよ。 (2) 点Pで, 台車がレールから受ける垂直抗力の大きさNを求めよ。 (3) 台車がレールからはなれずに一周するための, 高さんの最小値を求めよ。 指針 鉛直面内の円運動では,各瞬間において,円の中心方向における力と加速度との関係は, 等速円運動と同様に考えることができる。 Nについて整理し, (1) の”を代入すると, 2h 2g(h-2r)_mg -5) r ・m 解 (1) 出発点と点Pにおいて, 台車の力学的エネルギーは保存される。 レールの最下点を重 力による位置エネルギーの基準とすると. mgh = 1/2 m -mv²+mg x2r v2=2g(h-2r) <0は不適なので, v=√2g(h-2r) (2) 台車とともに運動する観測者には, 図のように, 台車にレール からの垂直抗力N, 重力 mg, 遠心力 m がはたらき, 円の中 02 r 心方向の力はつりあっているように見える。 v² mg+N-m- =0... ① r N=m r mg=mg 遠心力 m V P r 重mg P とあた向心力は 垂直抗力 N 地上に静止する観測者には, 台車に垂直抗力 N, 重力 mg がはたらき, 台車は,これらの合 力を向心力として円運動をするように見える。 中心方向の運動方程式は m-=mg+N と表され, これは式①と同じである。

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