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

(4)なぜ(２)のように力のつりあいではないのでしょうか

図1-1 のように, 台A (質量m) が水平で滑らかな床に置かれている。 Aは床と角度30° をなすなめら 1 かな斜面をもつ。 斜面上の点Pに小物体B (質量2m) を置き, 動き出さないよう手でおさえる。 水平右 向きをx軸の正の向きとし、 鉛直下向きをy軸の正の向きとする。 重力加速度の大きさをgとして,以下の 問いに答えよ。 B P A 30° 図1-1 動く前のB 動いたあとのA 動く前のA 動いたあとのB 図 1-2 最初に, A を床に固定し, Bから静かに手をはなす。 1. Bが斜面を運動しているとき, Bの加速度の大きさをgを用いて表せ。 2.Bが斜面を運動しているとき, Bが斜面からうける垂直抗力の大きさをgmを用いて表せ。 3.Bが斜面に沿ってだけすべり落ちるのにかかる時間をgとを用いて表せ。 つぎに、すべり落ちたBを再び点Pに置いた状態で, A を床に固定せずなめらかに動けるようにし, Bか ら静かに手をはなす。 すると図1-2の破線のように, Bは斜面上を動き, Aは床を水平に左側に動いた。 床 から見たAの加速度の成分をαx, Bの加速度の成分を bx, y 成分を by とすると, Aから見たBの加速 度は斜面に沿った方向を向いていることから 1 (=tan 30°) bx-ax の関係がある。 4.Bが斜面を運動しているとき, Bが斜面からうける垂直抗力の大きさをgとを用いて表せ。

なぜ答えは③になるのでしょうか

図1に示すように、磁束密度の大きさが B 〔T] でy軸の正の向きを向いた一様 な磁場 (磁界) 中で, 細い導線でできた長方形の一巻きコイル ABCD が回転する。 辺AB と辺 CD の長さはα 〔m〕 であり,辺BCと辺DAの長さは6〔m〕 である。 辺 AB, BC, CD の電気抵抗は無視できるが, 辺 DAの電気抵抗は R [Q] である。 点Aは座標原点にある。 コイルは軸にある辺AD を軸にして,軸の正の側か ら見て反時計回りに一定の角速度w 〔rad/s] で回転している。 一巻きコイルの自 己インダクタンスは無視できる。 必要であれば以下の公式を用いてもよい。 sin (a ±3 = sin a cos β ± cosa sin 3 cos(a±β)= cos a cos β 干 sin a sin β Z (複号同順) 図1のように, 軸の正の向きと辺ABのなす角が0 〔rad〕 のとき, 辺BCの速度 ア である。 辺BCの中にある電荷-e [C] (ただ の成分 [m/s] はv= 0-0のとき、 le > 0) を持つ自由電子の速度のæ成分もと同じとすれば, 0<0く 電子は イ のローレンツ力を受ける。 これによって, 閉じている一巻きコ イル ABCD には誘導電流が流れる。 2 これを,コイルを貫く磁束が時間的に変化するという見方で見てみよう。 コイル の面と常に垂直でコイルとともに回転する矢印Nを図1のようにとる。 コイルの面 を矢印Nの向きに磁束線が貫く場合, コイルを貫く磁束は正, 逆向きに貫く場合 πT を負とする。 0 の範囲がー <0 の場合,磁束線はコイルを矢印Nの向きに買 2 2 いており, コイルを貫く磁束 (0) 〔Wb] は ウである。ファラデーの電磁誘

板に衝突するまでの時間はTを周期として3T/8ではないのでしょうか

問3 図3のように,質量mの物体にばね定数kのばねを取り付け、なめらかな 水平面に物体を置いて, ばねの片端を壁に取り付ける。 ばねが自然の長さのと きの物体の位置を点とする。 点Oからdだけ壁から遠い位置に板を水平面 に固定する。 ばねを2dだけ縮めて物体を静かに放したところ、物体は板に向 かって運動を始め、板で反射した後に物体を放した位置に戻ってきた。 板と物 体の間のはね返り係数(反発係数)は1である。 物体を放してから再び放した位 置に戻ってくるまでに要した時間を表す式として正しいものを、後の①~⑥ のうちから一つ選べ。 3 壁 m k 水平面 2d d 図 3 m (1) ② TT m 3 √ k 2 k ④ mk 4π ⑤ 3 mk 板 ③ 2πT m 3k 3πT ⑥ m 2 √ k

特性X線を発生させるには基底状態を空にする必要がある、とはどういうことでしょうか

高速の電子を鉄に衝突させて X 線を発生させると, 図5のようなX線の強 度分布が観測された。 波長 入 の X線が最短波長であり,特性 X 線の波長は A1, A2 であった。特性X線は鉄原子の電子が励起状態から基底状態に遷移す る際に発生し,基底状態のエネルギー準位がE (<0), 励起状態のエネルギー 準位が低い方から順に E (<0),E, (<0)であった。図5のX線の強度分布 で示された波長 入,,入2 の特性X線はエネルギー準位 Ear El のいずれかから Ecに遷移する際に発生するものとする。 波長 入] の特性X線の光子のもつエネルギーは, のエネルギーを オ であり、入射電子 より低くすると,特性X線が消え,連続 X線のみが 発生するようになる。 X線強度 SUBRO 0 入口入2 波長 0 図 5 カの ① E - EG E - EG ② E- EG EB - EG 0 ③ E - EG - EG 0 ④ Ep-Ec E. - EG ⑤ EB - EG Eg-Ec ⑥ EB - EG - EG

解説のグラフにあるVが分かりません。 なぜグラフの差がVになるのでしょうか

気体が真空へ膨張するときなぜ仕事をしないとなるのでしょうか

図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A, B がある。左の 容器 A の体積は Vo で, 右の容器 B には, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り 付けられている。はじめ,栓Cは閉じられており,容器 A には絶対温度 To で外部と 同じ圧力 Poの気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり, 体積が夢とな るようにピストンが固定されている。 ただし, 円筒容器,栓,ピストンは熱を通さ ず, 細い管の体積は無視してよいものとする。 O 0 ピストン製 S 容器 A 栓C 容器B (断面積) C Vo, To, Po Vo 1/2 真空 Poえなけれ 問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと, 気体が容器 A, B 全体に一様に広 がった。この過程に関する記述として正しいものを二つ選べ。原千代千葉華 ① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。 間 Vq .> ② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。 気体は外部に対して仕事をせず,気体の圧力は変化しない。標 ③ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は減少した。 ④ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は変化しない。 2 ⑤ 気体の温度は 1 To に下がる。 0EST @ ⑥ 気体の温度はTのまま変化しない。 3 2 ⑦ 気体の温度はTに上がる。 シリンダー ocea 083 Q 068 0

(6)浮力は使えないのでしょうか

124 2014 年度 物 II] つぎの文の に入れるべき数式を 図3-1のように, 大気圧P。 中に支持棒で天井に固定されたピストンに対し て,鉛直方向になめらかに動く断面積S の円筒容器が静止している。円筒容器 の中には1モルの単原子分子の理想気体 Aが閉じ込められており、その底には 質量 M の加熱器が取り付けられている。 床には底面積2S の円筒状の水槽が置 かれており、その中には密度の水が入っている。 円筒容器とピストンは断熱 材でできており,また円筒容器の壁の厚みと質量は無視できるものとする。理想 気体の気体定数を R,重力加速度の大きさをgとする。 はじめに図3-1のように,円筒容器の下面は水面からはなれた位置で静止し ている。このときのAの圧力は P1, 体積は V, 絶対温度は T, であった。 P」を (2) とな R, T,, V, で表すと (1) M をg, Po, P,, S で表すと る。 つぎに図3-2のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ け降下し、その下面は水面と一致し Aの絶対温度は T2 になった。 ん を S, T.. T2, V, で表すと (3) となる。この過程でAの内部エネルギーの変化をん P1, Sで表すと (4) Aが外部にした仕事を Q で表すと (5) とな る。 さらに図3-3のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ と け降下し,Aの圧力は P2, 絶対温度は T, になった。 P2 を P,, h, g, p で表す (6) となるので,この過程の圧力P を縦軸に、体積Vを横軸にとった P-V 図のグラフの傾きはg, S, p で表すと (7) となる。この過程でA 外部にした仕事をP, g, h, S, p で表すと (8) となる。

(7)ADにはたらく力の大きさ＝BCにはたらく力の大きさではダメなのでしょうか？

124 十分に長い導線 XY と導線 MN が平行に固定さ れている。 その間に1辺の長さαの正方形のコイ ル ABCD を置く。 辺AD は XYに平行で,AD と XYの距離は6, BC と MN の距離はcであり,周 囲の透磁率をμとする。 Y N A コイル B DH C bia→ まず,導線 XY に強さの電流を XからYの向 きに流した。 辺 AD上での磁場の強さは (1) と なる。次にこの位置の磁場の強さを0とするために, 導線 MN に強さIの電流を (2) の向きに流す。 I は L の である。 また, 辺BC上での磁場の強さは (4) × となる。 M (3)倍

I＝0のときV＝Eとありますが、もともとV＝RIだからI＝0のときE＝0になりませんか？

20 図⑥)。これは,電池が起電力E (b. 1.8 をつくりだすとともに,内部に抵 1.7 抗 (内部抵抗)をもつと考えるとう internal resistance 15 まく説明することができる。 この [V] 1.3 65 端子電圧VM 一起電力 E[V] 1.6 1.5 V=E-rI 1.4 グラフは,内部抵抗の抵抗値をr とすると,次の式で表される。 1.2 1.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 電流I [A] V=E-rl (49) つまり,電池の端子電圧Vは 電池の起電力Eから内部抵抗に よる電圧降下を引いた値にな る。 また, I=0のときV=Eと なるので,起電力は電流が流れて いないときの端子電圧であること がわかる。 図59 電池の内部抵抗 直列につな れた R[Ω] の可変抵抗器と [Ω]の内部 E[V] の電圧が加わるので E = RI+rI RIは電池の端子電圧Vと等しいので E=V+rI よって V=E-r1 (V-IV軸での切片E. 傾き -yの ラフトスト