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理科 中学生

(2)の②で、発電機Bって位置エネルギーじゃなくて運動エネルギーによって回転してるんですか? 水が引き上げられた時に、水が持ってるのが位置エネルギーですか、? それが落下すると運動エネルギーなんですか? なら、位置エネルギーって、物体を動かす力はないって事ですか、?🙇‍♀️... 続きを読む

a(エネルギーの変換)次の実験について, あとの問いに答えなさい。 (生験) 図1の手回し発電機Aを一定の速さで回したと ころ、手回し発電機Bも回った。この装置は次のよ 図1 小型ポンプ うな仕組みになっている。 1.手回し発電機Aを回すと電気エネルギーが発 発電機 手回し発電機 A 生し,小型ポンプが作動する。 2. 小型ポンプが水槽の水を吸い上げ,ふたたび水 槽内に落下させる。このとき落下する水が,発電 機に直結した羽を回転させて電流を発生させ,そ ;h 手回し発電機B 水 た の電流で手回し発電機Bのハンドルが回る。 口(1) 手回し発電機の中にはモーターが入っており, ハンドルを回すとモーターの軸につながった磁石がコ イルの中で回転し,電圧が生じるしくみになっている。 これについて次の各問いに答えなさい。 口D このように磁界が変化すると電圧が生じる現象を何というか。 名称を答えなさい。目 口2 手回し発電機Aを一定の速度で回したとき 3.0Vの電圧が生じ,小型ポンプに120mAの電流が流れ 6 たとする。このとき小型ポンプの消費電力は何Wか。 メ 36 口(2) 実験におけるエネルギーの変換について, 次の各問いに答えなさい。 合 んT 小型ポンプ 口D 図2は,手回し発電機Aのハン ドルを回してからBのハンドルが回 図2 手回し発電機A 電気エネルギー 位置エネルギー a 発電機 運動エネルギー るまでの,エネルギーの変換と変換 手回し発電機B する道具を示したものである。図の 運動エネルギー b a, bにあてはまるエネルギーは何か。それぞれ名称を答えなさい。 口2 発電機の取り付け位置を下げて, 図1のhの長さを短くした。手回し発電機Aのハンドルを実験と 同じ速さで回すと, Bのハンドルの回る速さは実験と比べてどうなるか。説明しなさい。 ァhけ A で落止 1カェ

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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

最後の問題の答えのグラフは、 なぜ運動エネルギーが位置エネルギーの半分になるのか分かりません。 分かる方は教えてください。

のように,物体Bの一部 の大きさを b, 手が糸アを真下に引く力の大きさ の Aの つ選んで, 130g ア Aの水溶 体にはたらく重力の大きさを1Nとし, 糸の重さや糸ののび, 滑車と糸の摩擦, 空気の抵抗は考えないものとする。 2 図3 物体B ア 水溶 図1 水平な面 図2 水ばねばかり 平。 滑車 滑車 滑車 ウ 水溶 物体 A Bで結 物体A 実験2に 0.80m 台一 ア 10g 台一 台一 0.80m 床 (3) 実験3 床 床 図4 60℃。 2.0 図2のように, 質量200g の物体 Aに糸をつけて滑車にかけ, 水平な面と平行にばね ばかりで糸を引き, ゆっくりと物体Aを床から 0.80mだけ引き上げた。 次に, ばねば かりにつないだ糸を切り, 物体Aを落下させた。 【実験1】 1.6 【実験 2) 問題2 図3のように,質量 200g の物体Bと実験1 で用いた物体 A を糸でつなぎ滑車にか け,物体 Bを水平な面に置いた。 次に, 物体 Bを水平な面と平行に引き, 実験 1 と同 様に物体 Aを 0.80m だけ引き上げ, 静かに手を離したところ, 物体Aは床に衝突して 止まった。その間, 物体 B の速さは大きくなった。 図 4は物体 A が床に衝突するまで の位置エネルギーと物体 A の移動距離を表している。ただし, 物体 Aが床にあるとき の位置エネルギーを 0[]とし, 物体Aと物体Bの力学的エネルギーの和は保存されて いるものとする。 1.0 【実験) 12 にう 数1 [J」o 0 (2)~( 0.50 物体 Aの移動距離 [m] 0.80 図5 (1) 実験1で,物体Aが動き始めてから 0.80mの高さまで引き上げられる間, ばねばかりの目も りは常に 2.0N を指していた。 このときの仕事は何Jか。 (2) 実験1で, 糸を切る前の物体 Aにはたらく重力と糸が引く力とがつり合っている。 このときのつり合っている力のようすを矢印で図5にかけ。 ただし, 図中の ● は物体 Aの重力の作用点を表し, 図の方眼の1目もりの長さを 1N とする。 3) 実験2において, 物体 Aが床に衝突して止まった後, 物体Bはどのような運動をし たか。次のア~エから一つ選んで, その記号を書け。 ア 物体Bは, 物体 Aが衝突して止まった後, 一定の速さで運動した イ 物体Bは, 物体Aが衝突して止まると同時に, 停止した ウ 物体Bは, 物体Aが衝突して止まった後, 一定の割合で速さが増加しながら運動した エ 物体Bは, 物体 Aが衝突して止まった後,一定の割合で速さが減少しながら運動した 実験 2の結果から, 物体Bを静かに離した後の物体Bの運動エネルギーと移動距離 との関係を表すグラフを図6に実線でかけ。 図 物体 A ス 2.0 1.0 0.50 物体Bの移動距離 [m] 1,00 リ 物体 Aの位置エネルギー団 図物体Bの運動エネルギー団 水平な面 な面

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