高校物理の質問です。⑤〜⑩の解き方を教えてください。一部でも構いません。 ⑤CV/n ⑥CkV^2/n^2 ⑦CV^2/n^2×n(n+1)/2 ⑧V/n ⑨TV^2/nR ⑩CV^2/2 よろしくお願いいたします。

図1のような電気容量Cのコンデンサー、抵抗値R の抵抗、時刻とと もに変化する電圧uの電源からなる回路を考える。 電源電圧の最大値 をV(0) とする。 t<0ではv=0であり、コンデンサーに電荷はない ものとする。 (1)t≧0v=V とすると、 横軸をt、縦軸をコンデンサーの極板間の 電位差としたグラフは図Aの (1) であり、縦軸を抵抗に加わる電圧と したグラフは(2)である。 R 2V V 3 0' 1 T 2T 3T P2 (2)次に20での電圧uを一定の時間幅Tで階段状に変化させる。 ある正の整数nによって整数kの範囲を k= 1,2, ...,n とし、 (k-1)T≤t < kT では kV U== n とし、tnではv=V とする。 ただし、Tは十分大きく、電圧を上げる各時刻t=kTの直前では回路に電流は流れな くなるものとする。 n=3の場合、 図2のようにvは変化する。 横軸をt、 縦軸をコンデンサーの極板間の電位差としたグラフは図Bの (③) であり、 縦軸を抵抗に加わる電圧としたグラフは (④)である。 (ト) (イ) (7) 以下ではn > 3とする。 コンデンサーに蓄えられる電気量は (k-1) TSt< KTの間に (⑤)だけ増加するので、この間に電源が行う仕事は(⑥)である。 0≤t≤nTの間に電源の行う仕事Wは、和の公式k=n(n+1)を用 (エ) (オ) MA (カ いるとW= (⑦) と求められる。 0≤t≤nTの間、抵抗に加わる電圧の最大 値は (⑧) であり、 常にこの最大電圧が抵抗に加わったと仮定すると、 ジュ ール熱で失われるエネルギーE, は (⑨)である。 以上により、t = nTでコン デンサーが蓄えている静電エネルギーUは、W-En<Un<Wを満たす。 n を大きくする極限でEmは0となり、この極 では(1)となる。 AB

物理のコンデンサーの問題です。 解き方を教えてください。 答えは (1)CV/2 (2)CV/4 (3)3V/4 (4)3CV/8 (5)5CV/16 です。 よろしくお願いいたします。

なぜ5/2Rになるのですか 3/2Rじゃないのですか

(2)(第1かした仕事ノー 310 ■循環過程 1mol の単原子分子の理想気体の圧力 p, p 体積Vを図のような経路に沿って変化させた。 状態 A の 3加 絶対温度は To である。 気体定数をR とする。 B C (1) 状態 B, C, D の絶対温度をそれぞれ, To を用いて表せ。 Po A→B, B→C, C→D, D→A の各過程で気体が得た熱 量 QAB, QBC, QCD, QDA をそれぞれ, R, To を用いて表せ。 A D 0 Vo 2V (3)1サイクルで気体が外部にした正味の仕事を,R, To を用いて表せ。 (4)このサイクルを熱機関とみなし、熱効率を求めよ。 答えは分数のままでよい。

解説の☆の部分を求める意味が分かりません。 なぜ、☆から答えが導けるのかを教えてください( . .)"

電流が流 (3) E2の起電力と AC間の電圧降下を比較 電流の向きを考える。 れる。 発展例題41 コンデンサーを含む回路 [物理] ◆発展問題 498 499 P R₁ S R2 49 図のように、 電気容量 C1, C2 のコンデンサー, 抵抗 値 R1,R2 の抵抗, 内部抵抗が無視できる起電力Eの 電池, スイッチSを接続する。 次の各場合において, Ci, C2 のコンデンサーにたくわえられている電気量, および点Pの電位はそれぞれいくらか。 alt (1) Sが開いたまま十分に時間が経過したとき。 (2) Sを閉じて十分に時間が経過したとき。 E 指針 十分に時間が経つと, コンデンサー には電流が流れなくなる。 このとき, Sが開い た状態では回路に電流は流れず, Sが閉じた状 態では, ER→S→R→Eの経路で電流が流 れる。 が流れる。 R1, R2 は直列になっており,各抵抗 に加わる電圧の比は,抵抗値の比に等しい。 そ れぞれに加わる電圧を V1, V2 とすると, R1 E R2 V2=- E R+R2 V₁ = R₁+ R₂ ■解説 (1) このとき, 回路に電流は流れ なくなる。 R1, R2 の電圧降下は0なので, 各コ コンデンサーには電圧Eが加わる。 C1, C2 にた くわえられる電気量を Q1 Q2 とすると, 「Q=CV」 から, C1, C2 はそれぞれ R1, R2 と並列になっている ので、両端の電圧は V1, V2 に等しい。 Ci, Cz の電気量を Q', Q' とすると, Q''=C,V, 100 R₁C R+R2 E Q=CE Q2=C₂E R2C2 Q2'=C2Vz= E 電位の基準はアースの位置であり, C2 の両端 の電圧はEなので,Pの電位はEとなる。 R+R2 R 2 (2)このとき,E→R→S→R2→E の経路で電流 点Pの電位は, V2の値から, -E R₁+R₁₂ 246 V章 雷気

(2)の問題です。 極板間を広げたあとのエネルギーを求めるときに、3枚目の2つの求め方(×が私、○が解答)で結果が変わってしまうのは何故でしょうか？

物理です。 解説に出てくるVcを下回ると電球が点灯しなくなるという文の意味がわかりません、なぜそうなるのでしょうか。これはどの回路でも共通のことなのですか？ 悩んでる問題は2枚目の問3で解説は3枚目の右側です。見ずらくてすみません。

また, 2つの電球はともに電圧 なるとすると 日の操作 (a) で初めて の選択 [3] ① (b) くみ上げた正電荷を極板cと極板d に分配する。 大きく 少なく 小なく 大 小 (a) 電池の起電力により正電荷を極板cにくみ上げる。 上の考察から V2=4.5V なので イは,ウは⑤ と V = 3.0Vと る。2回目の -Vを順に →1ml 電 電位 (V) 75 V<0 起電力 Eの電池,スイッチ, 2つの電球 1,2および, 電気容量がそれぞれCi, C2の 2つのコンデンサー C, C2 を用いて,図1のような回路を組みたてた。 接地点は電位の 基準点である。 この回路において次のような操作を行った。 初め,2つのコンデンサーとも放電させ電気量が0の状態にした後, (a) スイッチを端子 a の側に入れて,電球1が点灯し、やがて消えてから十分に時間 をおく。 (b) スイッチを端子 bの側に入れて、 電球2が点灯し、やがて消えてから十分に時間 をおく。 という意味をもつ。そのため,CとC2 の電気容量が等しいときには操作 (b) において電 荷が半分ずつに分配される。 すると, 電池の起電力がE = 6.0V のとき, 極板cの電位 (一) および極板dの電位 (----) は図2のように変化していく。 E=6.0 V3 4.5 V 2 コーヒ 1 6 ●装置 続いて, ピンサ が ンラ 以下,操作 (a) を行い,続けて操作(b) を行うことをくり返す。 スイッチ 端子 a_ 「端子 b 0 30.V₁₂ 6.0+45 電球1 電球2 0 極板 c 極板 d 電池 C₁ 2 0 極板c 極板d 時間 01回目の1回目の2回目の2回目の3回目の3回目の4回目の 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 操作 (b) 操作 (a) 図2 接地 図1 問1 上の1回目の操作 (a) を行ったとき, 電球1がコンデンサー C に及ぼす影響とし て最も適当なものを,次の①~④のうちから1つ選べ。 問2 次の文章中の空欄アに入れる図として最も適当なものを、後の選択肢のうち から1つ選べ。また, 空欄 イエに入れる数字として最も適当なものを, 電球1が点灯するとき電気エネルギーを光や熱のエネルギーに変換しているので, 電球1を接続しないほうが,十分に時間が経過した後のコンデンサー C に蓄えられ る静電エネルギーは大きくなる。 ② 電流は電球1を流れることで小さくなるため, 電球1を接続しないほうが,十分 に時間が経過した後のコンデンサー C に蓄えられる電気量は大きくなる。 ③電球1の電圧降下のため、電球1が接続されているほうが, 十分に時間が経過し た後のコンデンサー C の極板間に生じる電場は弱くなる。 スイッチを入れてから十分に時間が経過するとコンデンサー C に流れこむ電流 は0となるので, 電球1が接続されているときと接続されていないときとで,十分 に時間が経過した後のコンデンサー C の極板間電位差は同じである。 作 (a) と操作 (b)はそれぞれ, の選択肢のうちから1つずつ選べ。 ただし, 同じものをくり返し選んでもよい。 2回目の操作 (a) の間のC2 の極板間の電場のようすが電気力線を用いて図3のよう に表されるとき, 3回目の操作 (a) の間のC2 の極板間の電場のようすは図アの うに表される。 ただし, ここでは電気力線の本数が電場の強さに比例するように表 てある。 図3 極板 đ 回目の操作 (b) の後,極板cと極板dの電位は等しくなっている。 これを ると、2回目の操作 (b) の後の極板cと極板dの電位V2はV2=イウ -2-

211の(1)、(2)について教えてください。 色々ごちゃごちゃ書いてありますが気にしないでください… 答えには合成容量を計算すると書いてあるのですが、よく分かりません。

211 電気量の保存 図のように、電池とコンデンサーを接続した回路があ る。各コンデンサーには、はじめ電荷がないものとする。 (1) スイッチSをA側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電気量は 何Cか。 10 Q=CV 120/1133 rov! 10V200 〒 4.0F ?? = なぜこうなる 400 (2)次に, スイッチSをB側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電 気量は何Cか。 C+4+6=100 [+ 3Q=203 Co Loc C Q=CV 120:620 2

一枚目は(1)、2枚目、3枚目は(2)となっていて、3枚目の写真のワ、図4についての質問です。まず、ワについてで、この部分の答えがQ－q1を含むのですが、ここに絶対値をつける必要はないのでしょうか？(回答は、載せきれなかったので、次の投稿に載せてあります、ご確認いただけると... 続きを読む

物理問題 I 次の文章を読んで. には適した式または値を,{ }からは適切なも のを選び、それぞれの解答欄に記入せよ。 なお, は,すでに 与えられたもの, または { }で選択したものと同じものを表す。 また、 問1で は、指示にしたがって解答を解答欄に記入せよ。 で (1) 図1のように, 細長い直方体 (奥行き w, 高さd) の導体を考える。 導体中には 電気量 q(q > 0) の自由電子が数密度(単位体積あたりの個数)で存在してい るとする。 直方体の面を図1のように, A(左面), D (前面), G (上面), J (背 面), K(下面), H (右面) とする。 また、 図1の右上に示すように, x, y, z軸を 直方体の辺と平行になるように選ぶ。 なお, 重力と地磁気の影響は無視する。 A B 次に、磁束密度の大きさBの磁界を軸の正の向きに加える。 以下, 八, へ、ト, チリの解答にはw,d, q, n, v1, B のうち必要なものを使って答え よ。 ハ ハ がつ 磁界により電子は大きさ のローレンツ力をx軸の正. x軸の 負,y軸の正、y軸の負,軸の正, z軸の負) の向きに受ける。 電子はローレン ツカによって面{木: A, D, G, J, K, H} に集まり, この面は負に, 向かい合 う面は正に帯電する。 この帯電により生じる強さE2の電界により, 電子は の方向と逆向きに力を受ける。 この力とローレンツカ り合うと電子は直進するようになり,帯電はこれ以上進まなくなる。このつり合 いの条件から, E2= < が得られる。 導体の奥行きはw, 高さはdなの ト で、面 ホと向かい合う面の間に生じる電圧はU= と表せ る。 一方, 電子が一定の速さで進むとすると, 導体を流れる電流の大きさ 12. I = チ と表せる。 nU × の関係が得られるので, nが既知であると I 以上より,. B= リ きに電圧と電流I を測定すれば、磁束密度の大きさBを求めることができ る。 電流 d 電池 図 1 K 導体の両端に電池をつなぎ, 面Aと面Hの間に電圧をかける。 このとき生じ る強さE」 の電界により電子はx軸の正の向きに大きさ イ の電気力を受 けて進む一方, 電子の速さ”に比例した抵抗力 (比例係数k) を受ける。 そのた め、電子が受ける力は F = イ - kv と表せる。 その後、 電気力と抵抗力がつり合い、電子の速度が一定になった。 そ のときの速さは = である。 <-5- ◆M10 (840-96) この問題は,次のページに続いている。 - 6- OM10 (840-977

この問題の2枚目の写真にあるQの問題についてなのですが、なぜsin型と分かるのですか？(なぜcos型ではないのかというのが分からないのではなく、なぜ三角関数の形で表せるのかがわからないです)回答よろしくお願いしますm(_ _)m

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値の抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー 自己イン ダクタンスのコイルおよび スイッチS~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 S1 と S4 を開き, 電池 S₁ a R C 0 b S2とSを閉じて十分に時間がたった後に,Sを閉じた。 この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 S S₁ 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。 その後,抵抗 R で発生する熱量はいくらか。 C スイッチ S2 と S4 を開き, St と S3 を閉じてコンデンサーを充電 た後に,S1 を開き、続いて S4 を閉じた。 S4を閉じた後,a点の電位がはじめて最低値に達するまでの時 間はいくらか。 また, a点の電位の最低値と電流の最大値はいく らか。 D スイッチS2を開き, S1 と S と S4 を閉じて十分に時間がたった S を開く。 (6) S1を開く直前のコンデンサーの電気量はいくらか。 また, S1 を開いた後のコンデンサーの電気量の最大値はいくらか。 (センター試験+九州大) Level (1)

この問題でなぜsが10v高くなるのかがわからないので教えてください

5C 115 類題 6 図のように, 電気容量がそれぞれ2.0μF, 1.0μF のコンデンサー C1, C2 と, 2つの電源, スイッチS1, S2 を接続した。 まずスイッ チS のみを閉じ, PS間の電位差が10Vに なるまでコンデンサー C] を充電した。 (1) C1 のP側の極板上の電気量 Q [C] を求めよ。 RIS Sa 10V 25 V C= S C₂ T 次に, スイッチ S を開き, S2 を閉じて、 電源でPT間の電位差が25Vに なるようにした。コンデンサー C2 は, 初め充電されていないものとする。 (2)SとTの電位はどちらが何V高いか。 ヒント S側の極板における電気量の保存を考える。 初めに C, が電荷を蓄えているため、 電気量の合計が0とはならない点に注意。