物理の熱力学についての質問です。図11-6のIでは圧力がp0となっています。でも単原子分子の理想気体を封入する前もピストンはSの位置で不動、つまり、理想気体を封入する前に存在した気体の圧力はp0であったということになると思います。そうすると、理想気体の圧力がp0であるから、... 続きを読む

出題パターン 39 ばねつきピストン 断面積がSのシリンダーが鉛直に立ててある。 ピ ストンとシリンダーの底とは自然長がんのばねで 結ばれている。 またシリンダーの底から測って高さん ピストンw の位置にストッパーsがある。このシリンダー内に, ある量の単原子分子の理想気体を, その圧力が大気圧 ばね× と同じp になるまで封入した。 このときピストン はストッパーsの位置にあり、 絶対温度は T であっ た (状態Ⅰ)。 次に封入気体をゆっくりと加熱したところ, 温度が2T となったところ でピストンは上昇を始めた (状態ⅡI)。 さらに加熱したところ, 温度が6T となったときピストンは h だけ上昇した (状態Ⅲ)。 (1) ピストンの質量を求めよ。 重力加速度の大きさを g とする。 (2)状態Ⅰから状態Ⅱまで気体のした仕事を po, S, hで示せ。 (3)状態Ⅰから状態Ⅲまでに加えられた熱量を po, S, んで示 解答のポイント! ばねの伸びと圧力の増加分は比例するので,Ⅱ→Ⅲのか-Vグラフは直線。 解法 (1)~(3) 熱力学の解法3ステップで解く。 状態 I : po・Sh=nl Ⅱ:pSh=n_ Ⅲ: pa S.. 2 ①②をた ⑦を④に代 ① ③を辺 ⑧ ⑨を⑤ STEP2 ↑ 4po 2pol po 0 STEP STEP1 各状態のp, Vn.Tを図示する。ピストンWの質量を M, ばね 定数をとする。 AU= I I III 大気圧 PS4 k ←I PIS 上昇し Po n eeeeee 24 Sh 126 漆原の物理 熱力学 (定 はじめる = (N-POS Mg P1 n heeeeee pos (T Sh 43250 Mgd II- 2T 6T Iから 伸び 1/ h W 図 11-6 lom] [-w +5-1x( Q

この問題赤線を引いた式の意味がわかりません。

7 気体の圧力 なめらかに動く軽いピストン付きの容器に気体を閉じ こめ,ピストンが鉛直方向に動くように立てる。このピ ストンにおもりを静かにのせたとき, 閉じこめた気体の 圧力は何Pa になるか。 おもりの質量を10kg, ピストン の断面積を 4.9 × 10-3m2, 大気圧を1.0×105 Pa, 重力加 速度の大きさを9.8m/s2 とする。 おもり

浮力の問題です。（3）水面下に全て沈めた という表現から力のつりあいを考えることができるのはどうしてですかる

B. 密度がp[kg/m3で、一辺の げ ん 長さがL [m]の立方体を、密度が Po[kg/m3]の液体に入れたと き、立方体は液体の下にd[m] 沈んだ状態で静止した。 重力加 速度の大きさをg[m/s]とす る。 [9点] L P 正面からの国 (1)この物体にはたらく浮力の大きさF[N] を、 L, po, d,g を用いて 表せ。 (2) 物体の密度p[kg/m3]を、 L,Po, d のうち必要なものを用いて 表せ。 (3)d = 1/3であったとする。この物体に力を加えて物体全体を水 面より下に完全に沈めた。 このとき加えた力の大きさf[N]を、 L,Pogのうち必要なものを用いて表せ。 (1) F=PVg. Vは沈んでいる部分のみ. <箸>F=pvgより F=Boxldxg = PoLdg # * (2)図の状態で静止→力のつりあい <答〉力のつりあがり Soldg = 518 d 2 Po -I'd [m'] plg. (3)水面下に全て沈めた→やのつりあいを考える

Cの解き方がわかりません。なぜこの答えになるか教えてください。

(5)底面積S,高さんの円柱の底面が水面から深さまで沈んだ状態で浮かんでいる。 水の密度を Po, 重力加速 度の大きさをg とする。 (a) 円柱にはたらく浮力の大きさ F を求めよ。 (b) 円柱の密度pをとして、円柱にはたらく重力の大きさ W を求めよ。 (c) 円柱の密度p を po及びん, d を用いて表せ。 S 密度 Pol

最後の写真の最後の文の、なぜ力積の大きさがそのようになるかわかりません。どのように計算したらこのようになるのでしょうか？

なものを,後の 図1のように,スケートリンクの氷面上で花子さんが太郎さんの乗ったそ りのハンドルを持ち,そりと一緒に一定の速さですべっていた。 花子さ ん,太郎さん, そりの質量をそれぞれM,mm とする。 氷面は水平でな めらかであり,花子さんと太郎さんの乗ったそりは同一直線上を運動するも のとする。花子さんが途中でそりを水平に押し出したところ,花子さんだけ が静止し,太郎さんとそりは一体となって前に進んでいった。押し出された 後の太郎さんの乗ったそりの速さは,と ア 。 また,そりだけに注 目すると,押し出される間にそりが受けた力積の和の大きさは,Mvoと イ 。 花子さん 太郎さん M m Vo 氷面 図 1 そり Smo ア 等しい 比べて小さい ② 等しい 比べて大きい ③ 比べて大きい 比べて小さい 比べて大きい 比べて大きい (Mimimo)uo= (mt M Miomior pol =mou M² = m

画像の問題の答えを教えてください！！

底面積がS[m²), 高さがL(m)の中空の円柱容器に物質を入れて水に浮かべ、浮力の 実験を行った。 以下, 円柱容器に入れた物質も含めて円柱とよぶ。 円柱の運動は鉛直方 向に限られるものとする。 水の密度は深さによらず一定で、円柱の運動にともなう水か らの抵抗, 水面の変化および円柱容器自身の質量は無視する。 ここで水の密度を Po [kg/m3], 重力加速度の大きさをg[m/s2] として次の問いに答えよ。 水面 d Po 図 1 S Po 図2 Po P1 図3 (1) 円柱の下部に密度が1〔kg/m²(ただし, Pipo) の物質を高さ L [m] だけ入れて 水に浮かべると、 図1のように長さ d [m] だけ水面上に出て静止した。 このとき円柱 が受ける重力の大きさはア [N] である。 水中の物体は,その物体が押しのけた体 積の水が受ける重力の大きさに等しい浮力を鉛直上向きに受けるので、円柱が受ける 浮力の大きさはイ [N] となる。 イに入る適切な文字式を下の解答群の中から1つ選べ。 ③SLg ア ア :posLg ②poLig イ :D PSLg ② pSL-dg 3 PS(L-L₁)g PiSL₁g ④ poS(L-L-dg+pSLng (2) (1)における長さ d [m] を求めよ。 (3) 円柱が静止した状態で、 図2に示すように上から力を加え, 長さ x[m] だけ沈め た。 ただし, xはdに比べて十分小さいとする。 このとき円柱が受ける重力と浮力の 力の大きさ F [N] を求めよ。 (4) 円柱の残りの空間を密度が2〔kg/m3] (ただし, P1 P2) の物質で完全に満たして水 に入れた。 このとき, 図3のように円柱の上面が水面とちょうど同じ位置になって静 止したとする。 物質の密度 P2 [kg/m3] を求めよ。

(1)について質問です B室のところで圧力をp1として計算しているのはなぜですか？

状態 1 A 室 IS B室 To To L L 265 断熱変化■ 図のように,両端を閉じた長さ2L, 断面積Sのシリンダー内部に, なめらかに動く厚さの無視 できる壁を取りつけ, A室およびB室に区切る。このシリ ンダーおよび壁は断熱材でつくられており, A室内の気体 はヒーターにより加熱できるものとする。 A室およびB室 状態 2 のそれぞれに, 温度 To の単原子分子理想気体1mol を封 入すると,気体の圧力はともに po となり, 壁はシリンダー の中央に静止した (状態1)。 次にA室内の気体を加熱した A 室 B 室 T1 T2 d ところ, A 室内の気体の圧力が上昇し、壁がシリンダーの中央よりd (<L)だけ右 に移動し静止した(状態2)。 A室内の気体が吸収した熱量Qと壁の移動量dの関係を求 めたい。 気体定数をRとする。 (1) 状態2におけるA室内の気体の温度 T, およびB室内の気体の温度T2を, To, L, d, Do, p を用いて表せ。 P1 5 =/1/3とし (2) を, L, d を用いて表せ。なお, 単原子分子理想気体の断熱変化では,y=1/3 po てV'=一定の関係が成りたつことが知られている。 (3)状態1から状態2への変化で,A室内の気体の内部エネルギーの変化 4UA, および B室内の気体の内部エネルギーの変化 4UB を, To, R, L, d を用いて表せ。 (4) A室内の気体がB室内の気体に対してした仕事を Wとする。 4U および 4UB を, QWのうち必要なものを用いて表せ。 (5) Q を, To, R, L, d を用いて表せ。 [22 岡山大 改] 254

⑵が分かりません。 なぜcosθが出てくるのでしょうか。

これらを 方が測定に 抵抗 抵抗と 値測定の a), EN 電圧計 あり、 には電 実際の低 慮しな の両端の はいくら 抵抗値 内部抵 だけか た抵抗 Mizo Phys + ずっそ の拡 一流を ざい。 182) 図のように、4本の平行導線 A,B,C,D が鉛直に配 置されている。 A, Cには同じ向きに大きさⅠ [A] の電流が 流れ, B, D には A, Cと逆向きで同じ大きさの電流が流 れているものとする。 2図に, 導線 A,B,C,Dに垂直 な断面図を座標軸とともに示してある。ただし, 磁束密度 Bと磁界 (磁場) Hの関係はB=μH で与えられ,ここでは 真空の透磁率 μo=4×10-' 〔Wb/A・mまたは N/A2] を用い てよいものとする。 A 1図 A B Ou 0 -2a 3図 Ou (1) 解答欄 (3図) に磁力線のようすを描き, 磁力線上に矢 印で磁界の向きを示せ。 図 8 -a B Ø 2a (2) 2図の原点Oにおける磁束密度の大きさを Ⅰ, Mo およ び図中のα [m] を用いて表せ。 (3) A,B,C,D の電流配置は原点0の付近に一様な磁界 を生じる配置として知られている。 この磁界の向きを適 当に選んで原点 0 付近の地磁気の水平成分を打ち消すよ うにしたい。 2図でα=1mとしたとき, 打ち消すのに必 要な電流 I のだいたいの大きさを下から選べ。 ただし, 磁束密度で表した地磁気の水平成分の大きさ は3×10-5 〔Wb/m² または N/A・m] 程度とする。 [1mA, 10mA, 100mA, 1A, 10A, 100A, 1000A] (4) AがBとCの電流から受ける合力の向きを解答欄 (3図) に作図し, 矢印で示せ。 18 定の面ココ答 (1) (2) (3) (4) (5)

最初からどうとけばいいかわからないです、、　 出来るだけ詳しくお願いします。

Eldo m る, れら 店と ・ボ -。 V 3 4 下線部 (3) を日本語に訳しなさい。 図1のように,なめらかに動 くピストンがついた十分に長い シリンダーの内部に1molの単 原子分子理想気体が閉じこめら れている。 支点からつり下げら 直下向 圧力 支点 シリンダー 0 図1 Pol れたシリンダーは鉛直面内で傾 けることができ, 鉛直下向きと シリンダーの軸のなす角を0とき する (° 0°)。シリンダー とピストンはともに断熱材でで きており, ピストンの断面積を S, ピストン面からシリンダーの底面までの距離を L, シリンダー外部の大気圧を po, 気 体定数を R, 重力加速度の大きさをgとする。 (1)最初,シリンダーは鉛直でピストンが下側になっており (0=0℃), 理想気体の圧力は Po 2 B ピストン 答えなさい。 A SL₂ SL1 SL3 図2 SL 体積 で, L=L」であった。この状態をAとする。ピストンの質量を求めよ。 2 (2) その後, シリンダーをゆっくり傾けていった。 鉛直下向きとシリンダーの軸のなす 角が0のときの理想気体の圧力を求めよ。 (3) シリンダーが水平になったとき (0=90°), L=L2 になった。 この状態をBとする。 状態 A からBへの理想気体の断熱変化における圧力と体積の関係は,図2の実線で表 される。 状態 A から B への変化で, (a) 理想気体の内部エネルギーの増加量と (b) 理想 気体が外部からされた仕事を求めよ。 また、このとき、理想気体が外部からされた仕 事は、図2の中のある領域の面積に対応する。その領域を図2において実線で囲み、 斜線で図示せよ｡ (4) 次に, 090°のまま, 理想気体をゆっくり加熱すると、L=L」 になった。この状態 をCとする。 状態BからCへの理想気体の定圧変化で, (a) 理想気体が外部にした仕 事と (b) 理想気体が吸収した熱量を求めよ。 (5) さらに、シリンダーをゆっくり鉛直にもどすと (0=0°), L=L」 となった。この状態 をDとする。 最後に, 理想気体をゆっくり冷却し、状態Aにもどした。 つまり,理想 気体を状態A→B→C→D→A と変化させて, 最初の状態にもどした。 このサ イクルを熱機関とみなしたときの熱効率を Li, L2, L3, L』 を用いて表せ。

単振動の問題で、(1)なのですが、物体の加速度はどちらの向きにするかで値が±でズレてくる気がするのですが、x軸正の向きを加速度の向きとするのが前提という訳ですか？

Q2 大 1. 174.2本のばねにつながれた物体の運動 図のよう Pola. 物体 P0000000 に なめらかな水平面上に置かれた質量mの物体に, ばね 定数がそれぞれ k1,k2 の軽いばね A, B をつけ, 他端をそれぞれ壁 P, Qに固定する。 このときばね A, B はともに自然の長さであった。 このときの物体の位置Oを原点とし, 右向きをx軸の正の向きとする。 物体を正の向きに x だけ移動させてから手をはなす と. 物体は単振動をした。 (1) 物体が位置xにきたとき, 物体にはたらく力Fと物体の加速度 αを求めよ｡ (2) 物体の加速度の大きさが最大になる位置 x を求めよ。 (3) 単振動の周期T を求めよ。 B 例題 38,187,188 物