なぜaとbで、それぞれのバネの自然長からの伸びが同じxになるとわかるのですか？回答お願いします。

理 20 回 物 解答番号 1 25 第1問 次の問い (問1~5)に答えよ。(配点 25) 事倉台 客 問1 ばね定数および自然長が等しく質量の無視できる2つのばねと,おもりを用 意する。図1(a) では、2つのばねを直列に接続し, 上端を天井に固定してっ り下げ,下端におもりをつるした。 図1(b) では, 2つのばねを並列に接続し, 上端を天井に固定してつり下げ, 下端におもりをつるした。 図1(a) 図1(b) のおもりの単振動の周期をそれぞれTa, T とする。 Ta と T の間に成り立つ 式として正しいものを,後の①~⑤のうちから一つ選べ。 1 mmmm 図1(a) 図1(b)

1つ前の質問の続きです。ワの回答は右上ら辺のところにあります。回答よろしくお願いしますm(_ _)m

gE₁ V₁₁ = k であることがわかる。 +z方向に磁束密度の大きさBの磁場を加えたとき,電子B が受けるローレンツ力は,{y軸の正} [ニの答〕の向きに大き さ qu, B 〔ハの答〕 である(図2)。 このローレンツ力によって, 電子が面{J} 〔ホの答〕 に集まる。 その結果, 面Jが負, 面 D が正に帯電し,D→Jの向きに電場Eができる。 定常状態では、この電場による 力 QE2とローレンツ力がつりあうから, すなわち 〔ロの答 ていく εS L ②は,極板の間隔がL-vet, 帯電量が Q + α2 で,その容量は = -C C2=I-vnt L-v₂t である。 qu₂B 極板 a' と h' の電荷の和は一定で -9 図2 [ヲの答〕 (Q-qì) + (−Q-q2)=-91-92 = -qN 1 + 2 = gN 0 = quBqE2 ∴. E2=vB 〔への答〕 である。 このときのDJ間の電圧は V₁ = が成り立つ。一方, コンデンサー ①の電圧は Q-91= Q-91 v2t C₁ C L 〔ワの答〕 U= Ezw= vBw ・①･･････ 〔トの答〕 であり, コンデンサー②の電圧は は となる。一方,回路を流れる電流は, 断面積 S = wd の断面を単位時間あたりに通 過する電気量に等しく 高 8p A V2 = Q+g2= C 2 Q+q2L-vzt 〔カの答〕 C L I=gnSv1 = qwdv......②.....〔チの答 と表せる。 ①,②よりを消去して, pcosfy=1- qndU V1 + V2 =V すなわち Q- + である。 コンデンサー ①と②は直列だから, その電圧の間には Q+q=& NU C₁ B= mgr C2 C gd x 〔リの答〕 I るとすると、より Mからの反射 1 1 1 の関係が得られる。 の関係が成り立つ。ここで, + = だから, CC2 C (2)極板a, hからなる間隔L, 面積Sのコンデンサーの容量は 91 = ES C = L C₁ 92 すなわち qvzt=q2(L-v2t) C2 ......④4 ...... 〔ヌの答〕 となる。 ③ ④よりαを消去して, である。 誘電体に注入されたシート状電子群を - gNに帯電した導体とみなし(図3), さらにこの導体m を導線でつないだ2 枚の極板 a', h' に置き換える (図4)。 極板 a, a' からなるコンデンサー ① は, 極板の間隔がust,帯電量が Q-9 で, その容量は 図3 -qN -q a だから 92=qN V₂t gN = m v2 L L xv₂t が得られる。 微小時間 At の間について,極板 h の電荷の変化量は、⑤より. .. ⑤...... 〔ヨの答〕 図 4 もう であり、抵抗に流れる電流は 20 Q+92 h a a h' Ia A92 qN ×2 4t L ES L C,= = 曲 C v₂t L-vet と表せる。 V₂t V₂t 〔ルの答〕 コンデンサー ① コンデンサー ② であり, 極板 h, h' からなるコンデンサー 電子群が移動できるのは誘電体の中だけだから, 電子群が面Hに到達すると Ag2 = gN L xvz4t

17のところについてです。 抵抗値の違いによって電圧だけでなく、仕事率やジュール熱も変わると思ったのですが、なぜ答えは電圧と断定できるのですか？

J さ 51 法 the れ 9 B/一郎さんは,小学生の弟の次郎さんが学校から持って帰ってきた電気実験セッ を見て自分でもいくつか実験をしてみることにした。 実験セットには, 1.5V の単一乾電池とスイッチ付き電池ケース, 工作用のモ ーダー、モーターにはめ込んで使うプロペラ, 2種類の豆電球 A,Bと電球ソケ ットなどがあり、図4のように, 乾電池, モーター, 豆電球を直列につないでス イッチを閉じて電流を流したときの, モーターの回転の様子と豆電球の明るさを 観察した。 モーターにプロペラをつけた場合と外した場合、 豆電球 A を使った 場合,豆電球B を使った場合の組合せで実験を行ったところ, 表1に示すよう な結果が得られた。 なお、豆電球Aには1.5V, 0.3A の表示が, 豆電球Bには 1.5V 0.06A の表示があった。 ⑧は非直線伝 豆電球 150 乾電池 モーター 図 4 実験 1 プロペラ 外す 豆電球 A モーターの様子 回転する 実験 2 外す B 回転しない 実験3 つける A 回転する Eky. V + V₂-4- VA VB 2 豆電球の明るさ 点灯しない 明るく点灯する 暗く点灯する 実験 4 つける B 回転しない 明るく点灯する E=TATャーター=5Ia+Tモーター 表 1 E=Dot Tal=25ief Tengin ②-12- ございませ部分はか せんが受講して 12なくお願い しえていただけませ 木) 12/19(金) 12/20( | ご記入下さい。 ご希望の日時が取れなかった 通常授業 空調不可の時間 帯に斜線を入れて下さい 12/22(月) 12/23(火) 12/24(水) : 50 通常授業 通常授業 通常授業 19:00~20:20 20:30~21:50 (408) 2時限目 3時限目 4時限目 14:30~15:50 16:00~17:20 7:30~18:50 19:00~20: 20 5 20:30~ 12/28(日) 12/28( 21

この問題の4番について教えてください 『コンデンサーは完全に放電してしまうとありますが、 スイッチを開いた後でもQは保たれると習ったのですが，この場合は何か違うのですか？この違いを教えてほしいです。

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値Rの抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー,自己イン ダクタンスLのコイルおよび スイッチS1 ~ S4 を使って図の ような回路をつくった。 b点を 接地し、その電位を0とする。 A スイッチS と S4 を開き, 電池 S1 SA S2 S3 a R C= L b S2 と S3 を閉じて十分に時間がたった後に, S を閉じた。 (1) この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 (2) コンデンサーの極板間の電位差が Vになった瞬間に,コンデ ンサーに流れている電流はいくらか。 BAでコンデンサーを充電し終った後に, スイッチ S1 を開いた。 (3)この直後, コンデンサーの電気量はいくらか。 また, R を流れ る電流はいくらか。 (4) その後,抵抗R で発生する熱量はいくらか。

BC間の合成容量を求めよという問題で、答えは11/2なのですが、なぜ11/2なのでしょうか。

A 1PF 2pF F 3PF 非 B

問５の解説の？が書いてあるところがわかりません教えてください

起 B 半導体ダイオード D, 抵抗値R」の電気抵抗R., 抵抗値 R2 の電気抵抗Rま 電力Eで内部抵抗の無視できる電池Eを図2のように接続する。 ダイオードDに 加わる電圧と流れる電流の関係は、図3のように与えられる。 ただし, a側の電 位がb側の電位に対して高い場合に電圧を正とする。 問4 ダイオードDに加わる電圧を V, aからの向きに流れる電流をとしたと 24 き, R2 を流れる電流を表す式として正しいものを、次の①~⑥のうちから選 大切! E E ① ② V V R R₁ V R₁ R₁₂ ⑤I+- R ⑥I+R₁ V D b E 図2 電流 [mA] -60- 40 Q 問5 E=3.0V, Ri = 1000, R2=50Ωとしたとき、ダイオードDに加わる電 圧として最も適当なものを、次の①~⑥のうちから選べ。 25 ① 0.6 ② 1.0 ③1.6 ④2.0 ⑤2.6 ⑥ 3.0 問6 半導体ダイオードに関係した記述として適切でないものを、次の①~⑤のう ちから一つ選べ。 26 ① 半導体ダイオードは, p型半導体とn型半導体を接合してつくられていて、 型からn型の向きに電流が流れる性質がある。 ② p型半導体には,ホール (正孔)とよばれる電子の不足している部分があ る。 ③ 半導体ダイオードの中には、電流が流れる際に可視光を出す性質のあるも のがある。 20 電圧(V〕 -3.0 -2.0 -1.0 0 1.0 2.0 3.0 ④ 半導体ダイオードを二つ逆向きにして並列に接続すると、ある電圧までは A60 20 どちら向きにも電流が流れないが、 ある電圧を超えるとどちら向きにも電流 が流れ出す素子をつくることができる。 物 40 40 -60- ⑤ 半導体ダイオードは,直流を交流 (流れの向きが変化する電流)にする整 流回路に利用されている。 理 図 3 物理- 16

（4）の式がよくわかりません どうしたらこの式が生まれるのでしょうか？

メン X0 xx xx ・問題 95 コンデンサーを含む直流回路 図のように、同じ抵抗値R (Ω) の電気抵抗A, B, 電気容量 C〔F)のコンデンサー, スイッチ St, S2 および電圧V(V) の電池からなる回路がある。 最 初、コンデンサーには電荷は蓄えられていないも のとする。 (1) S1を閉じたとき, Aに電流I [A] が流れた。 IAはいくらか。 A R S₁ S2 C BR 物理 (2)その後,S2を閉じた。 この直後に抵抗Bに電流が流れるか流れないか。 (3)S2を閉じて十分に時間が経過したとき, コンデンサーに電気量Q〔C〕 が 蓄えられた。 Qはいくらか。 (4)その後,Sを開いた。 十分に時間が経過するまでに, 抵抗Bでジュール 熱W 〔J〕 が発生した。 Wはいくらか。 〈 岡山理科大 〉 (解説) (1) スイッチS2は開いたままで, スイッチ S1 を閉じたので, 抵抗AとBが直列に接続されている回路とみなすことができ る。抵抗AとBには,ともに電流IA 〔A〕 が流れているので, V V IA = [A] R+R 2R (2)抵抗Bに電流が流れるためには,両端に電圧 (電位差) が必要になる。 S2 を閉じると,抵抗Bとコンデンサーは並列に接続されていることになるが, 次のことに注意しよう。 Point 抵抗とコンデンサーを含む回路では,電流の流れている部分を見抜 き,その部分から考え始める。 S2を閉じた直後,コンデンサーには電荷は蓄えられておらず、コンデン サーの両端にかかる電圧は0である。 そのため、抵抗Bにも電圧がかからな いので抵抗Bには電流が流れない。

ここの問題がわからないです。 特に作図のところがよくわかりません。解説お願いします。

この一端を取りつけ、傾きの角が0のなめらかな斜面上に TO 置いた。次に、それぞれのばねの他端 A, B を,AB間 この長さが2となるように斜面に固定した。 小球が静止しているとき, AP間の長さ 43 はいくらか。 重力加速度の大きさをgとし,Pの大きさは無視できるとする。 板の上にいる人の力のつりあい 図のように、 軽くてなめ らかな定滑車に軽い綱を通し, その一端に軽いロープにつながれ た重さ100Nの板をつり下げる。 重さ 600Nの人がこの板に乗 り、綱の他端を引いた。 有効数字は考えなくてよい。 (1) 人が綱を引く力の大きさが200N のとき, 板は地面から離 れなかった。 このとき, 人が板から受ける力の大きさはいくら か。 また, 板が地面から受ける力の大きさはいくらか。 (2)人が綱を引く力を徐々に大きくしていったところ、 引く力の 大きさがある値をこえると, 板は地面から離れた。 その値はいくらか。 3 4 44 連結したばねのばね定数 図のように、天井に固定したばね定数 の軽いばねにばね定数k の軽いばね2を直列につなぎ、 その下端 に質量mの小物体をつり下げる。 重力加速度の大きさを」 とする。 (1)ばれとばわりのそれぞれの他がいくか 綱 ばね 人 (600N) 板 (100 N) 20000000 k₁

1枚目が問題で2枚目が解説です。 （5）のことなんですけど、（4）の答えは3Tでした。 解説では5/2T（s）〜t2(s)の変位が…とありますが、最も遠ざかる時刻が3Tであるならば3Tからの変位で考えるべきじゃないんですか？

(1) 対岸へ到達するまでの時間を最短にする場合の, 0 の値と到達ま での時間を求めよ。 D (2)0=60°の向きに向けて進むときの, 船の進む速さと対岸へ到達す るまでの時間を求めよ。 60m 知識 グラフ 19 α-t グラフ 図のような加速度で,軸上を運動する 物体がある。 時刻 0s において, 物体は原点にあり、速度 加速度 [m/s] は0m/sである。 運動を始めた後, 物体は正の向きに進む。 5 0m/s (1)時刻 0~ T〔s] の, 物体の時刻と速度の関係を表す より、 きに 向き にき ~ 2 v-tグラフを描け。 5 (2)時刻 0~ T[s] の平均の速度を求めよ。 2 5 (3)時刻 0 ~ - T[s] の平均の加速度を求めよ。 2 5 a O -2a T この物体は、時刻T [s] 以降は加速度-2α 〔m/s'] の運動を続ける。 (4) この物体が,原点から正の向きに最も遠ざかる時刻を求めよ。 (5)この物体が, 原点に戻る時刻を求めよ。 (ヒント) 16センサー 地点Aを原点とし、列車の前端の動きに着目する。 センナー3 (23) (1)で描いたv-tグラフを参考にする。 18 (2) ベクトル図を作図して考える。 19 センサー6 (4) 折り返し点では,v=0z=最大 5-2 ・時刻 [s] (5) 原点に戻ったとき,正の向きの変位の大きさと、負の向きの変位の大きさは等しい。 |2|運動の表し方 21

（1）の問題はどうしてQ1を求める時にC12を使って計算できるのですか？ Q1を求めるのであれば、C1×V（30V）式になるのではないですか？ そもそもコンデンサーの回路の概念的なところが間違っているかもしれないのでそこから教えて欲しいです

問題 92 電気量保存の法則 1 起電力が30Vの電池, 電気容量がそれぞれ1.0μF, 2.0μF, 3.0μFのコンデンサー C1, C2 C3 およびス イッチS1, S2からなる図のような回路がある。 は じめ, S と S2は開いており,どのコンデンサーに も電荷は蓄えられていない。 有効数字2桁で答えよ。 S₁ 30V 物理 S (1) まず, S を閉じ, 十分に時間がたった。 C1 に蓄えられる電荷は何uCか。 (2)続いて,Sを開いてからS2を閉じ、十分に時間がたった。C2に蓄えら れる電荷は何μCか。 <千葉工業大 〉 2/29 牛 がなぜしゅを用いてQを出せるイッチS2は開いたままなので,コ ンデンサーC3には電荷が蓄えられない。 ab + C1 ここでは,電池とコンデンサー C1, C2が直列に接続さ れている回路を考えよう (右図)。 コンデンサー C と C2 の合成容量を C12 〔μF] とすると, 1 1 + C12 1.0 2.0 1 30V 2.0 よって, C12= (μF) 3.0 Cに蓄えられる電荷をQ1 [C] とすると, C1 と C2を合成したコンデンサー に蓄えられる電荷と等しいので, Q1 = 2.0 x 30 = 20[μC] 3.0 ちなみに,C2に蓄えられる電荷も20μCである。 ここで,あらためて次のことを確認しておこう。 Point コンデンサーの向かい合う2枚の極板には、必ず同じ大きさで逆符 号の電荷が蓄えられる。 188 ・電位の高い方の極板 電位の低い方の極板 正の電荷 負の電荷