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物理 高校生

物理 問1の(b)についてですが、てっきり加速度aは左向きだと思っていたのですが反対みたいで…なぜ右向きか説明お願いします🙇🏻‍♀️

26 広げたと 摩擦面上での単振動 図のように、摩擦のある水平な床の上に質量mの小さな物体Aを置き,自 然長Lで軽いばねの一端を取り付ける。 ばねの他端はばねが水平となるように, 壁に固定する。 また, 図のようにx軸をとり, ばねが自然長にあるときのA の位置をx=0 とする。 A をx (0<x<L) の位置まで移動し, 時刻 t = 0 において静かに手をはなした。 このとき, Ax軸の負の向きに動き出し, 時 刻 t = t に座標x の位置まで達したところで運動の向きを反転し,x軸の正の 向きに動き始めた。 その後, A は座標x-1 (n≧3) の位置で (n-1) 回目の 反転を行い,時刻 t = tm において座標x = x の位置で静止した。ばね定数をk として,重力加速度の大きさをgとする。 また, Aと床の間の静止摩擦係数を μ動摩擦係数をμ' とする。 Voを入 解答目標時間:10 分 ーる。 は鉛直方向 方向の運動 問1 次の文章の空欄 (a)~(f) に適切な式を入れよ。 ただし, (e)はk, Xo, X1, (f)はμ', m, g, Xo, x1 を用いよ。 「Aと床の間には摩擦力が働くため, 手を離したときにAが動き出すた めには、x であることが必要である。 Aの加速度をaとすると, (a) 時刻 t = 0 からt=までの間のAの運動方程式はma=bであり, この間のAの運動はx=(c)を中心とする単振動の場合と同じである ことがわかる。したがって, x = (d) となる。 また, A とばねがもつ 力学的エネルギーは, Aがx からxまで移動する間に (e) だけ変化し, (e) は、この移動の間に摩擦力がAに対してする仕事 (f) に等しい。」 力求めよ。 の位置xと時刻t の関係を図示せよ。 ついて, A が静止する時刻を求めよ。

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物理 高校生

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ。 もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ。 (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら」という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。

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理科 中学生

⑸について教えてください!

図14のように、モーターに電装スイッチをつないだ回路を用いて、モーターの回転する原理につ いて調べる実験を行った。 【実験2】 図 15~図 17 のように、コイルに目をつない石を用いて生させる実験を 行った。 磁石 N Z 図 14 図 15 図 16 (1) 実験1で, スイッチを閉じて電流を流したとき、コイルがつくる磁界の向きはどうなるか、図14のア カから1つ選び, 記号で答えなさい。 整流子 ア 電流の大きさを大きくする。 ウ磁石による磁界の向きを逆にする。 (2) 実験1で, スイッチを閉じて電流を流したとき、コイルは図14のAの矢印の向きに回転した。 コイルの 回転する向きを逆向きにするためにはどのような方法があるか。次のア~エから2つ選び、記号で答えなさ イ磁力の強い磁石を使う。 電流の向きを逆にする B 図 17 (3) 実験2で,図 15 や図 16 のように,棒磁石をゆっくりコイルに近づけたとき、コイルに電圧が生じて電流 が流れた。 この現象を何というか, 漢字で答えなさい。 (4) 実験2で、 図16では、 コイルの巻き数を増やして棒磁石のS極を図15と同じゅっくりの速さでコイルに 近づけた。 図17では,棒磁石のS極を図15より速くコイルから遠ざけた。 図16 と図 17 の実験について、 図15の実験と比べてそれぞれどうなったか。 もっとも適当なものを、次のア~キから1つずつ選び, それ ぞれ記号で答えなさい。 ア図15の実験での検流計の針の振れと比べ、振れの向きは同じで振れの大きさは小さくなった。 図15の実験での検流計の針の振れと比べ, 振れの向きは同じで振れの大きさは同じだった。 ウ図15の実験での検流計の針の振れと比べ, 振れの向きは同じで振れの大きさは大きくなった。 図15の実験での検流計の針の振れと比べ, 振れの向きは逆で振れの大きさは小さくなった。 オ図15の実験での検流計の針の振れと比べ,振れの向きは逆で振れの大きさは同じだった。 カ図15の実験での検流計の針の振れと比べ, 振れの向きは逆で振れの大きさは大きくなった。 キ 検流計の針は振れなかった。 (5) 実験2で起こった現象を利用している器具として適当なものを,次のア~オからすべて選び,記号で答え なさい。 アモーター 8 イ電熱線 ウスピーカー エマイク オ 発電機 (6) 家庭用コンセントから利用する電気のように,電流の流れる向きが周期的に入れかわる電流を何というか、 答えなさい。

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