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物理 高校生

Bの(3)で力学的エネルギーの立て方が分かりません

4 軌道上を 2m/s), 地 次の問いに答えよ。 ただし, 月は質量 M [kg),半径 R[m]の球体とし, 弾丸,の質量 を近(kg)ノ万有引力定数をG[N·m?/kg°]とする。 また, 数値を求める場合の答えの 有効数字は2桁でよい。 人工衛星 【A)月の表面から表面に垂直に無限遠方に向けて弾丸を発射する。 (1) この弾丸が無限遠方に達するための最小の初速度 m/s] を表す式を求めよ。 このとき,弾丸が発射直後にもつ運動二ネルギーの数値を求めよ。ただし, m=2.0 kg, G= 6.7×10-1! N.m?/kg? およびM=7.3×10 kg, R=1.7×10° mで ある。 位時間に ]の大き きる速度 (B] 次に,図のように, 月の表面から 発射した弾丸が地球表面に達するた めの最小の初速度 v」 [m/s] を求めた い。ただし,弾丸は地球の中心と月 の中心を結ぶ直線上を飛行するもの とし,月の地球の回りの軌道運動は 考えないものとする。地球の質量は月の質量の 81倍である。また, 地球の中心と月 の中心の距離をDM]とする。 (1) 地球の中心と月の中心を結ぶ直線上において,月の中心からx[m}の地点A まで は月の引力が勝るが/地点 A を越えると地球の引力が勝っている。月の表面から この直線上を地球に向かって飛行する弾丸ばこの地点Aを越えることができたら 地球に向かって落下できる。 (2) 地点A での弾丸の位置全ネルギーVD]は,地球の重力による位置エネルギーと 月の重力による位置エネルギーの和である。VをDを用いないで表す式を求めよ。 (3) 月の表面から発射された弾丸の力学的エネルギーが(2)で求めた位置エネルギー より大きければ弾丸は地球表面に到達する。このことから上記のひ」を表す式を 求めよ。 (4) 弾丸が地球表面に達するために与えなければならない最小の運動エネルギーは 弾丸が無限遠方に達するために与えなければならない最小の運動エネルギーの何倍 か,その数値を求めよ。ただし,DE3.8×10°ゆである。また,必要ならば [A](2) で与えた数値を用いよ。 地球 弾丸 質量 m 月 半径 R 質量 M VA A 質量 81 M トーxー D A m この(xをDを用いて表す式を求めよ。 (C] [A]の速度 は「脱出速度」とよばれる。質量が同じ星の脱出速度はその半径が 小さいほど大きな値になる。半径が小さくなり脱出速度が真空中の光の速さ (3.0×10°m/s) となるような天体は「ブラックホール」とよばれる。この天体が太陽 と同じ質量(2.0×10°kgYをもつ球体である場合,その半径は何 km か, 半径の数値 を求めよ。 3.3 く-> 8lx -(ー)

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理科 中学生

理科の音の性質と光の性質です。 おしえてください🙇🙇🙇

図2) 音が発生したとき,オシロスコープの画面はどのように表示されるか。最も適当なものを次のア~エの中から」 TA 問題 音の性質,オシロスコープ 音について,次の問いに答えなさい。 モノコードとは, 弦をはじくことで音が発生する装置である。モノ コードを使って音の性質について調べるため,図のように弦をはじいて 発生させた音を, マイクを通してオシロスコープの画面に表示させ観察 弦の長さ。 コマ ○00 モノコード オシロスコープ 図 した。 図(1) 弦が1秒間に振動する回数のことを何というか答えよ。また, その単位をカタカナで答えよ。 つ選び記号で答えよ。 イ ウ エ ア WL (3) 図で発生させた音よりも高い音にするための操作として, 最も適当なものを次のア~エの中から1つ選び記号で 答えよ。 ア コマを移動させ,弦の長さを長くする。 ウ 弦の中央をはじく。 公 イ 弦をはじく力を強くする。 エ 弦の張りを強くする。 振動する回数 単位 振動教 へルツ (2)33) 音の性質,モノコード 音に関して,次の(1), (2)の問いに答えなさい。 (1) 光は非常に速く伝わるが, 音は光ほど速くは伝わらない。光の速さに比べて音の速さが遅いことがわかる身近な 一つの例について, 簡単に書け。 (2) 右の図Iのように, モノコードを用いて, 弦の張りの強さを変えずにいろいろな大きさ 図I と高さの音を出す実験をした。次の文は, その実験結果について, 述べようとしたもので ある。文中の2つの[ それぞれ選んで, その記号を書け。 2 (香川) ]内にあてはまる言葉を, ア, イから一つ, ウ, エから一つ, 下の図II~Vは, モノコードの弦をはじいていろいろな大きさと高さの音を出しているときのようすを模式的に示 したものである。 モノコードの弦をはじいて, 下の図IIと図Ⅲのように音を出しているときを比べると, より大きい 音を出しているのは下の[ア 図I イ 図I]のように振動しているときであり, 下の図IVと図Vのように音を出し ているときを比べると, より高い音を出しているのは下の[ウ 図IV エ 図V]のように振動しているときである。 モノコード 図I 図I 図V 振幅 図V 0 ないの 8

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物理 高校生

(5)についてです 解説ではΔλ/λで比較しているのですが、コンプトン効果が顕著に現れなくなるのは、Δλが小さくなる場合ではないのですか? 測定するときにその変化を見ると思うのですが 分かる方いたら教えて下さい

145.〈コンプトン効果) X線を物質に入射したとき, 散乱されたX線の波長 人射X線の波長よりも長くなる現象をコンプトン効 果とよぶ。この現象は, X線を単なる波動と考えただ けでは説明ができない。 コンプトンはアインシュタイ ンが提唱した光量子仮説に基づいてX線の光子の粒子 性に着目し、光子は物質中の電子と衝突することによ って、非弾性的な (つまり, 光子のエネルギーが減少 する)散乱が起こる, と考えた。 このとき, 光子は電子に一部のエネルギーを受け渡し, 散乱 された光子の振動数はそのエネルギーの減少分だけ小さくなる。 図は、光子が電子と衝突して散乱されるようすを模式的に示したものである。電子の質量 をm, プランク定数をh, 光の速さをcとし, 衝突前の電子は静止しているものと仮定して 次の問いに答えよ。 1光子の波長をえとしたとき, この光子のエネルギーEと運動量Pをん, c. Aのいずれか必 要なものを用いて, それぞれ表せ。 2) 入射光子の波長を Ao, 散乱光子の波長を 入, はね飛ばされた電子の速さをvとしたとき, 衝突前後におけるエネルギー保存の式を書け。 (3)散乱光子とはね飛ばされた電子の散乱角は, 入射光子の進行方向に対してそれぞれ角度 0とゆであった。このとき, 入射光子の進行方向とこれに対して垂直方向の成分について, 運動量保存の式をそれぞれ書け。 (4)(2)のエネルギー保存の式と(3)の運動量保存の式を使うと, 入射光子の波長 入oと散乱光子 の波長入」の間の変化量 4A(3DAース)が求まる。この AAをれ, m, c, θを用いて表せ。 た だし、導出過程において以下の近似式を適用せよ。 散乱光子 波長: 入射光子 波長:。 OAAAA はね飛ばさ れた電子 速さ: 衝突前の電子 質量:m (静止していると仮定) + Ao_ -2=- Aod」 入。「。 15)波長が10-1~ 10~°mのX線を入射するときと比べ,可視光線(380nm~770nm) を入 射した場合は, Aの変化はほとんど無視できるようになり, コンプトン効果が顕著には現 れなくなる。その理由を(4)で求めた式を参考にして, 簡潔に述べよ。 なお, 1nm は 10-°m である。 [16 大阪府大)

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物理 高校生

この大問の2、3、4が分からないので教えてください。

時限 6 光電効果に関する次の文章を読み,下の1~4に答えよ。 【思考 判断·表現) 図1のような装置で光電効果の実験を行った。実験では, 赤, 桜,緑,青の4色のフィルターを使用した。 これらのフィルターは, 表に示す波長入 [m] の光のみを通すものとする。実験の結果,電圧計で測定された 電圧 V[V) と,電流計で測定された光電流I [A]の間に図2のような関係が得られた。光の速さを c=3.0×108 [m/s), 電気素量を e=1.6×10-19 [C] とする。 数値は有効数字2桁で答えよ。 1 表に示す波長入 [m] の光の振動数 v フィルター 入 [m) v [Hz) Ev (V) [Hz]を求め,(a)に適する数を入れよ。 赤 6.1×10-7 4.9×104 2 光電管に当てた光の振動数がv [Hz) 5.6×10-7 5.4×104 のとき,陰極から放出される光電子の 緑 4.8×10-7 速さの最大値を [m/s] とする。 青 4.3×10-7 7.0×10'4 1 -mur? を満たす電圧 Ev [V] を 2 eEv= 図2より求め,(b)~(e) に適する数を入れよ。m [kg〕 は電子の質量である。 3 表の結果を用いて, v [Hz]と E, [V] の関係を解答用紙にかけ。 43のグラフから, プランク定数h [J·s] および実験で使用した光電管の陰極に使用されている物質の仕事 関数 W [eV] を求めよ。ただし,1 [eV] は1.6×10-19 [J] とする。 図1 図2 光電管 ×10-6 120 光 源光 陽極 光電子 陰極 100 80 A 電圧V フィルター 60 [A] 40 26 可変抵抗 20F 0 -2 -1.5 -1 -0.5 0 アース 電圧V(V] 青緑 澄赤 光電流 電池

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