電気力とローレンツ力 解き方を教えてほしいです。電気力も加わっていて混乱しています。

(B) 図3のように真空中の領域A(0≦x≦L)にz軸の正の向きに一定で一様な 大きさEの電場が存在し, 同じく領域Aに2軸の負の向きに一定で一様な磁束 密度の大きさBの磁場が存在する。 質量 m, 電気量Q(Q> 0) の荷電粒子を x<0の領域から軸に沿って正の向きに速さVで領域Aへ入射させた。 荷電 粒子にはz軸方向に電場からの力が, xy平面と平行な方向にローレンツ力がは たらく。 また、荷電粒子にはたらく重力は電場による力やローレンツ力よりも十 分小さく無視できるものとする。 荷電粒子、 **-X (0 < X V 2 領域 A 図3 E B L>x 100 て 荷電粒子がx=Lの面から飛び出さないとき入射する最大の速さを Vmax と に入る式を,m,Q,E, B, L すると, Vmax ≦ (1) である。 (21) の中から必要なものを用いて答えよ。 QBL m

この問題の基準面をそれぞれ点Aと点Cにしたとき、点Aの物体と点Bの物体と点Cの物体の位置エネルギーの求め方がよくわかりません このsinを使う意味がわかりません どなたか解説お願いします。

基準面: 点 C A m=2.0kg, h=1.0m 5, U= 2.0×9.8×1.0=19.6J 20J B: m=2.0kg, h=1.0×(1-sin 30°)m 5, U=2.0×9.8x{1.0x (1-sin 30°)} = 9.8J C: m=2.0kg, h=0m 5, U=2.0×9.8×0=0J 基準面 点Aの物体 点Bの物体 点Cの物体 A OJ -9.8J - 20 J C 20 J 9.8J OJ

この問題の基準面をそれぞれ点Aと点Cにしたとき、点Aの物体と点Bの物体と点Cの物体の位置エネルギーの求め方がよくわかりません このsinを使う意味がわかりません どなたか解説お願いします。

基準面: 点 C A: m=2.0kg, h=1.0m 5, U=2.0×9.8×1.0=19.6J 20J Bm=2.0kg, h=1.0x (1-sin 30°)m 5, U=2.0×9.8× {1.0×(1-sin 30°)} = 9.8J C: m=2.0kg, h=0m 5, U=2.0×9.8×0=0J 基準面 点 A の物体 点Bの物体 点Cの物体 A OJ -9.8J - 20 J C 20 J 9.8J OJ

この問題の基準面をそれぞれ点Aと点Cにしたとき、点Aの物体と点Bの物体と点Cの物体の位置エネルギーの求め方がよくわかりません このsinを使う意味がわかりません どなたか解説お願いします。

A 2.0kg B 1.0m 30° 60 振り子 の支点

(4)で、W=3/2nR⊿Tで⊿T=0からw=0になってしまったんですが、どうすればいいのでしょうか？？

リード C 基本例題 25 気体の状態変化 PA 1molの単原子分子理想気体を容器の中に封入し,圧力 と体積Vを図のA→B→C→Aの順序でゆっくり変化さ3po せた。C→A は温度 T の等温変化であり,その際気体は 外部へ熱量 Q を放出した。 次の量を, To, Q, および, 気 Po 体定数Rのうち必要なものを用いて表せ。また,問いに答 O 第8章 気体分子の運動 気体の状態変化 69 えよ。 (1) 状態 B の温度TB (2) A→B の過程で気体が外部にした仕事 WAB と気体が吸収した熱量 QAB (3) B→Cの過程で気体が外部にした仕事 WBC と気体が吸収した熱量QBc (4) C→Aの過程で気体が外部にした仕事 WCA 問 Q=1.1RT のとき, 1サイクルの熱効率eを有効数字2桁で求めよ。 3poVo=RT A→Bは定圧変化である。 気体がし た仕事は 「W'= AV 」 より WAB=3pox (3Vo-Vo)=6poVo ①式を用いて WAB=2RT このときの内部エネルギーの変化 4UNBは「AU = 12/23nRAT」より 3 4UAB = 1 ×1×R(3To-To)=3RT 熱力学第一法則 「4U = Q+W」 と 「W=-W'」 より 「Q=4U+W'」 (W' : 気体がした仕事) なので QAB=3RT+2RT=5RT。 (3) B→Cは定積変化なので、気体が外部 にした仕事 WBc=0 である。 このと きの内部エネルギーの変化⊿UBCは 4UBc=1×1×R(T-3T) A =-3RTo Vo 指針 気体がした仕事を W' とすると, 熱力学第一法則 「4U = Q+W」と「W=-W'」 より 「Q=4U + W'」 となる。 各過程での Q, 4U, W' を表にまとめながら考えるとよい。 熱 効率を求めるとき, 「気体がした仕事」 は正の仕事・負の仕事をあわせた正味の仕事を考え る。一方, 「気体が吸収した熱量」 には、気体が放出した熱量を含めない。 「Q=4U+W'」 より 解答 (1) 状態AとBとでシャルルの法則を用 Vo_3Vo To いると TB よってTB=3To (2) Aでの状態方程式より 3poxVo=1×RT。 ►► 130 3VoV QBc=-3RT+0=-3RT。 [注 QBc<0であるから, 実際には気体 は熱を放出したことがわかる。 (4) C→A は等温変化なので, 内部エネルギ の変化 4UcA=0 である。 また,問題 文より,気体が放出した熱量はQである (吸収した熱量はQo)。 「Q=4U + W'」 より -Qo=0+Wc よって WcA=Qo 以上の結果を下の表にまとめる。 -3RT-3RTo 4U + W' A→B (定圧) 5RTo 3RT 2RTo BC (定積) 0 - Qo 0 -Qo CA ( 等温) 一周 2RTo-Qo 0 |2RT-Qo 問 気体がした正味の仕事 W' は W'=WAB+WBc+WcA=2RT-Qo 気体が吸収した熱量 Qin は Qin=5RT [注 放出した熱量を含めてはいけない。 W' 2RTo-Qo Qin 5RT｡ よってe= ここで, Qo=1.1RT を代入すると 2RT-1.1RT 0.9 e= 5RTo -=0.18 5

コンデンサーの問題です。 全く何言っているのか分からないので詳しく教えてほしいです。<(_ _)>

図のように電気容量Cのコンデンサー A,Bと起電力 Vの電池を接続した回路があ る。 切りかえスイッチの操作によって, a またはb側へ2個のスイッチが同時に切りか わる。 最初, スイッチはa側に倒してあり, コンデンサーBには電荷はたくわえられて いない。 A= b a b ・a (2) (1) コンデンサーAにたくわえられている電気量Qはいくらか。 正しいものを、次の ①~⑥のうちから1つ選べ。 V B C (3) 2 CV 3 CV 2 ④ 2CV 5 6 (2) 次に、スイッチをb側に倒す。 図のコンデンサー A,Bの上側の電極板にたくわえ られている電気量をそれぞれ QA,QB とする。これらとQとの関係として正しいもの を、次の①~⑥のうちから1つ選べ。 2 (1 9A=Q (2) IB=Q 9A-9B=Q 9A + 9B=Q (5) 9A-9B=2Q ⑥ 4A+4B=2Q (3) (2) の状態において, 電池および2つのコンデンサーのつくる閉回路に対してどの ような関係が成り立つか。 正しいものを、次の①~⑥のうちから1つ選べ。 3 AB Ⓒ V=LA - 2+28 ④ V=9AC+9BC CV2 2 @v=2-2V= -2 +2 C C ⑤ V=9AC-9BC ⑥V=-PAC+ABC ③V=-

解き方を教えていただきたいです。

1. 質量が 3.0g のガラスの小球2個が長さL=20cm の糸2本で図のよ うに吊ってある。 2つの小球に等量の正の電荷 g を帯びさせて, 糸が 鉛直となす角度が30°になるようにしたい。 電荷g の値を求めよ。 2. 図のように真空中に3つの点電荷QA (= 2.0×102μC), QB (= -1.0 × 102μC), Oc(=4.0×102μC) が配置されている。 点電 荷QB, Qc が点電荷 QA に作用する電気力 FA の大きさと角 度を求めよ。 U 2m FA-C F QB FA-B 0 S W /30*30* す 3.0 g L=20cm q 3.0 g √21 m X

電気の問題です。 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

150 第4章 電気と磁気 *** 117 【10分 16点】 XXXX] 図のように電気容量 Qのコンデンサー A, B と起電力Vの電池を接続した回路が ある。 切り替えスイッチの操作によって, a またはb側へ2個のスイッチが同時に切 り替わる。 最初, スイッチはa側に倒してあり, コンデンサーBには電荷は蓄えら れていない。 b a C b Ta 問1 コンデンサーAに蓄えられている電気量Qはいくらか｡ だ ① V ②CV ® CV @ 2CV 2 :B CV2 66 2 次に,スイッチを b側に倒す。 図のコンデンサー A,Bの上側の電極板に蓄え られている電気量をそれぞれ QA, QB とする。 これらとQとの関係として正しいも のを選べ。 C ① ^ =Q ②9B = Q 3 9A-9B Q 4 9A + 9B=Q 59A-9B=2Q 6 9A + 9B=2Q 13 問2の状態において, 電池および二つのコンデンサーのつくる閉回路に対し て,どのような関係が成り立つか。 ① V=lA+9B_ ②v=lA_9B 3 V=-9^+98 4 V=qAC+qBC ⑤V=qC-4BC ⑥V=-q^C+qBC §3 コンデンサー ...... と何回も繰り返し切り替える。 コンデンサー 月4 スイッチをa→b→a→b Bに蓄えられる電気量は, スイッチをb側へ倒す回数とともにどのように変化する 電気量 電気量 1 L 2 2 ① 1 3 3 4 4 回数 回数 電気量 電気量 2 2 ② 3 4 4 回数 34 回数 151

物理の熱力学の問題です。 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

68 第2章 熱と気体 *** 50 16分･8点】 基 TXXXO お茶の冷まし方について考えよう。 問1 次の文章中の空欄 1 2 に入れる記号として正しいものを一つずつ 選べ きゅうす 急須に入った熱いお茶を, 二つの湯飲みを用いて冷ましたい。 ただし、二つの湯 飲みは初め室温にあり, 同じ熱容量をもつものとする。 次の二つの方法を比べてみ よう。 方法A: 図1のように, 全量を一つ目の湯飲みに入れたあと, 二つ目の湯飲みに 移す。 方法B: 図2のように, 全量を二つの湯飲みに均等にわけたあと, 一つの湯飲み にまとめる。 方法Aで一つ目の湯飲みが受け取った熱量Q と, 方法Bで空になった湯飲みが受 け取った熱量の関係は, QA 1 QBであり, 方法Aで冷ましたお茶の温度 2 TB となる。 ただし, T, と, 方法Bで冷ましたお茶の温度 TB の関係は, TA これらの過程では、お茶と湯飲みはすぐに同じ温度になるとし, 湯飲み以外への熱 の流出は無視できるものとする。 1 2の解答群 方法 A UU 図1 J.ALE 方法 B 60 図2 問2 次に,空気中への熱の放出によるお茶の温度変化に T* ついて考えよう。お茶は, 時刻0で温度 T であったが, To しだいに冷めていき, やがて室温 Tになった。 図3は との間の温度変化を示す。 お茶が,時刻 0から1までの 間に放出した熱の総量Qを表すグラフとして最も適当 T なものを一つ選べ。 Q₁ ① で 0 Q₁ 0 t 0 2 0 Q↑ 0 0 §1 熱と温度 図3 3 69

物理の荷電粒子の問題です。 黄色マーカーで引いたところが分かりません。 「y軸に垂直な平面内に正射影すると等速円運動になる」とはどういうことでしょうか？ また式変形でも、どこから「n-1」が出てきたのでしょうか？

る。質量m, 電気量g (g>0)の荷電粒子Pを, 原点Oからxy平面内でx軸の正の 図3のように,y軸の負の向きに磁束密度の大きさB の一様な磁場がかけられてい 向きと角度をなす向きに速さで打ち出したところ, Pはy軸上の位置 (0, L) の点 Qを通過した。 B L. 荷電粒子 P y O 点Q usin 0 → naso 図3 700 → x 問7 荷電粒子Pの運動をy軸方向から見ると, 等速円運動しているように見える。 この等速円運動の半径と周期を求めよ。答のみでなく、 途中の式・説明も示せ。 -41- 問8 磁束密度の大きさをBからわずかに小さくし, 原点Oから荷電粒子Pを図3の 場合と同じ速さ、同じ角度の初速度で打ち出す。さらに磁束密度の大きさをわ ずかに小さくして、荷電粒子P を同様に打ち出す。 このような操作を繰り返して いく。このとき、荷電粒子Pは点Qをいったん通過しなくなったが, 磁束密度の 大きさを2Bにまで小さくして打ち出したとき,Pは再び点 Q を通過するように なった。 Lをm, g, v, B, 0 を用いて表せ。