これの(3)が分からないです 解説してくださると助かります🙇

問4 電気容量が3C[F], C[F] コンデンサー C, C2 と起電力 2TV], [TV]の2つの電池,および 2つのスイッチ S, S2を図のように接続した回路がある。初め, スイッチ S1, S2は開いてお り、2つのコンデンサーには電荷が蓄えられていない。 C₁ S₁ 3C 2V S2 C C2 -V (1) スイッチ S1 を閉じて十分時間が経過した後のコンデンサーC に蓄えられた電気量を求 めよ。 (2)次に, スイッチ S1 を開いてからスイッチS2を閉じた。 十分時間が経過したのち, コンデ ンサーCに蓄えられた電気量を求めよ。 (3) このあとスイッチ S2 を開いてからスイッチ Sī を閉じ、 時間が経過した後、 スイッチ S1 を開いてからスイッチ S2 を閉じる。 この片方ずつスイッチをつなぐ作業を無限回繰り返す と、コンデンサーC2に蓄えられる電荷は一定の値に収束していく。 無限回スイッチを切り替 えたとき、コンデンサーC2に蓄えられる電荷はいくらになるか。 2

共通テスト過去問2021第1日程の問題についてです。 11番のコンデンサーに蓄えられた電気量の求め方がよく分かりません。教えて欲しいですです。

8 毎日1180S 第2問 次の文章 (A・B) を読み, 下の問い (問1~6) に答えよ。 (配点25) 本 ページの①~④のうち A 図1のように,抵抗値が10Ωと20Ωの抵抗,抵抗値 R を自由に変えられる 可変抵抗,電気容量が0.10Fのコンデンサー, スイッチおよび電圧が6.0V の 直流電源からなる回路がある。 最初, スイッチは開いており, コンデンサーは売 電されていないとする。 止していた。 にして すると10Ωまゆ20Ω まった。また、都内 0.10F わった。 20Ω R いる。ここ P. スイッチ 6.0 V 図 1 変 On 武 あ 理想 Low または La A A

物理です。 これは発光ダイオードに電圧が加わっているけど電流は流れてないってことですか？点Cの電位がVとなる理由が分かりません。点Cと点Dで電圧が違うのですか？

問3 14 正解 ③ 15 正解 ④ 複数 14 発光ダイオードに電流が流れていない状態のとき,図ウのように, 20Ωの抵 抗と可変抵抗に同じ電流が流れる。 この電流の大きさをiとし,図ウの点Dに対する 点Cの電位(発光ダイオードに順方向に加わる電圧) を Vとする。 直流電源, 20Ωの -146- P: 電力 R V: 電圧,I: 電流, R: 抵抗値

無限遠基準で電位考えて、金属内部は電位等しいからc点での電位がbでの電位になると考えたんですけどこたえはbでした。なぜですか？

必解 86 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中のに適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, b, x,Q のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径の球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q 図 1 -a- なぜここ電場ない 金属球殻N 図2 0,0 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数 n は, 真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=ア と書ける。 図1のように, 真空中に半径aの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さ E,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 x≧a のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため, 電場の強さEは,E=イとわかる。 また, その点の電位Vは, V=ウである。 また,x<a のときは, 導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E=エ, V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり,-Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき,金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように,真空中で,金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O′が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。ただし,a<b<cであり、金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。このとき中心から距離 x(a<x<b)だけ離れた点における電場の強さ E' は, 金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は, 金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので, VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは, 電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C= である。 [20 関西大〕 無限遠基準やから 1Cのとこの電位が nbのとこの電位じゃないん?

キの問題なんですが、電位は無限遠基準で金属球内部では電位が等しいからbじゃなくてc点での電位を考えるべきだと思ったんですが答えはbでした。教えて欲しいです

W 86 13 静電気力と電場 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中の に適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, bxQq のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。 例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q -a- 図1 なぜここ電場ない 金属球殻 N Q 図2 0,0 N M 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数nは,真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=アと書ける。 図1のように,真空中に半径αの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 xa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため、電場の強さEは,E=イとわかる。 また、 その点の電位Vは, V=ウである。 また, x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E= エ,V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり, -Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき, 金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように, 真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O' が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。 ただし, a<b<c であり,金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。 このとき, 中心Oから距離 x(a<x<b) だけ離れた点における電場の強さ E' は,金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,E'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C 無限基準やから である。 Cとこの電位が のものとこの電位じゃないん? [20 関西大 ] 秘解

20番の質問です 解答でQ=CV1なのでとありますが、なんでコンデンサーの両極間の電位はV1となるのですか？ 問題文では導体棒の両端に生じる電位差はV1とありますが、抵抗の両端での電位差は考えないのでしょうか？

26 酔 剣結本 問3 次の文章中の空欄 19 20に入れる式として最も適当なものを、 それぞれの選択肢のうちから一つずつ選べ。大 Sを閉じてから十分な時間が経つまでに、 外力がした仕事の大きさをW. 抵 抗で発生したジュール熱の大きさをJ とし,十分な時間が経ったときにコンデ ンサーに蓄えられているエネルギーをUとする。このとき,W,J,Uの間に の関係が成り立つ。また,外力がした仕事の大きさは、十分な 97051 時間が経ったときにコンデンサーに蓄えられている電荷を,導体棒の両端に生 じる電位差 V」に逆らって運ぶ仕事の大きさに等しくなる。 したがって抵抗で 発生したジュール熱の大きさは20となるように、体に入 は 19 19 の選択肢 ⑩ W+J + U = 0 W+J-U=0 8 ⑤ W+J = 0 W + U = 0 国保ちなが ちながする 体の電気抵抗 W-1-020 ②W-J+U = 0 ④W-J-U= 0 ⑥W-J=0 ⑧ W-U = 0 20 の選択肢 ① CV2 © CV2 ②1/12/CV3 3 ③ CV2 ④ ⑦ 2CV ⑧ 0 A 0

(1)は問題文だと圧力を保っているので定圧のはずですが、なぜ定積モル比熱を使っているのでしょうか？また、熱力学第1法則が使えないのは何故ですか？第1法則が使える条件を教えてください。

3 [定圧変化] JOHTO 定積モル比熱 Cy〔J/ (mol・K)] 定圧モル比熱 C, [J/ (mol・K)] の理想気体n [mol] がある。 最初、理想気体は圧力 Po〔Pa], 体積 Vo [m], 温度 To [K]であった。 この理想気体に, 圧力をP に保ちながら熱をゆっくりと加えていったところ、体積がV[m], 温度がT [K]になった。気体定数を R[J/ (mol・K)〕として,以下の問いに答えよ。 X 気体の内部エネルギーの増加量を, Cun, To Tを用いて上 定圧(?)定積じゃない 定積じゃない人 (2) 気体に加えられた熱量を,Cp, n, To, T を用いて表せ。 Ⅰ れたと (3) 気体のした仕事を,n, To, T, R を用いて表せ。 2内部エネル ツンソダ 2010) (4) Cy と C, の間に成り立つ関係式を求めよ。 ヒント (4) 熱力学第1法則に(1)~(3)の結果を用いればよい。 内

（6）についてです。 模範解答は全ての熱機関に当てはまるのではないでしょうか？

[A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり,圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。このことから,1molの理想 気体に対する か-V 図(図1)に示す状態a(温度T〔K])から状態 b (温度T [K])への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J] は,積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cr(T'-T) と表すことができる。 T' ・① 図 1 T' 等温線 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 〔B〕 理想気体1molの状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 p↑ させる。 それぞれの状態変化の過程では, ATA p1 A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A: 体積を一定に保つ Þ2 To To B C V₁ 図2 ように変化させる。 状態 A, B, C の圧力, 体積, 温度をそれぞれ 0 (pi (Pa), Vi(m³), TA(K)), (þ₂ (Pa), V₂ (m³), TË[K]), V2 V (p2〔Pa〕, Vi〔m²〕, Tc [K]) とする。 また, 定積モル比熱をCy [J/(mol・K)〕, 定圧モル比熱 をC [J/(mol・K)], 比熱比をv= Cp 気体定数を RJ/(mol・K)] で表す。 Cv (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB [J] を ①式を用いて求め,その答えを Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3)過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J] を, Cv, Cp, Ta, TB, Tcの中から適するものを用いて表せ。 (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBcA [J] を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると,定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 Cp, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。その関係式を導出せよ。 仕事 WBca は, Cv, R, Ta, TB, To の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を,Y, DV2 を用いて表せ。 D2' V1 (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると,どのような はたらきをする機関となるか。 これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大 〕

熱の２つのエネルギーの公式の使い分け方って、U＝3/2nRTの式は問題に単原子分子理想気体と書かれている時に使えて、そう書いてなかったらU＝nCvTを使うという考え方であっていますか？？また、U＝nCpTは存在しないのはなぜですか？お願いします😿

[AU] ②ING U = = URT = 3/2 PV な JAU = ZUPAT 2 2 (715) U=nCUT AU = UCv ₂T +11971t ok! U= (定圧でも定後でも)

ΔUbcのされた仕事はなぜ0なんですか？された仕事の大きさはpvグラフの面積じゃないんですか？

〔A〕 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり, 圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。このことから, 1molの理想 気体に対するp-V図(図1)に示す状態a (温度T [K])から状態 b (温度T [K])への内部エネルギーの変化⊿Uab 〔J〕 は,定積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cv(T'-T) と表すことができる。 T' T' T a 等温線 0 V ・① 図 1 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態c (状態aと同じ体積をもち, 状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。