1番の問題でこのように解いてはいけないのですか？ また、駄目ならその理由も教えて欲しいです

リード D 第13章気体分子の運動・気体の状態変化 127 258 気体の状態変化 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 り変化させた。 A B は等温変化であり,その際気体は外部か ら熱量Q を吸収した。 次の量を, Do, Vo, Qのうち必要なも のを用いて表せ。 (1) A→Bの過程で気体が外部にした仕事 WAB Po C B 0 Vo (2)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 (3) CAの過程で気体が外部にした仕事 WcA と内部エネルギーの変化⊿UcA (4)1サイクル (A→B→C→A) の熱効率e 3V V 例題 48,261,262,263 応用問題 物

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

(2)が分かりません。特に解答の式（0＋0）がどの部分を表しているのか理解出来ないです。

86連結した2物体の運動 ◯ を高める休 14 考え方 A, B には,保存力以外の力として糸の張力がはたらく。 A, B の力学的エネルギーはそ れ糸の張力がした仕事の分だけ変化する。 (1) 糸の張力は, Aに対しては移動の向き と同じ向きに,Bに対しては移動の向き と逆向きにはたらく。 よって、糸の張力工 T hT が A, B それぞれにした仕事を WA〔J〕, L0.8 08.08x WB [J] とすると, T h Wa=Txh=Th〔J] Bel WB=-Txh=-Th[J] 答 A... Th〔J], B-Th〔J〕 (2 (2) 床に衝突する直前のBの速さを [m/s] とする。 A, B それぞれに ついて,はじめの位置を重力による位置エネルギーの基準として, (2) B が床に衝突する のAの速さはBと (力学的エネルギーの変化)=(糸の張力がした仕事)の関係を使うとで,v[m/s]である A:(1/2m²+0)-(0+0)=Th ・B: B: (1/2M-Mgh)-(+0)=-Th ①+② から, 1/12m² + 1/12M-Mgh=0 301 ...① 8.8+0= =ET.IXE (m+M) v2=2Mgh [補足 A, B 全体で よって, v= 2Mgh [m/s] Vm+M gl [m/s] 答 2Mgh [m/s] m+M 張力がした仕事は り,A, B 全体の エネルギーは

この問題の(2)なんですけど、なぜ(1)で求めた力の大きさをQOの距離をかけるのではなく、グラフで求めますか？自分でやったのはr²ewBなんですが、何がダメなのか教えて欲しいです🙏

(5) 定性 その後、 481 例題 113 B R 回転する導体棒に生じる誘導起電力 鉛直上向きで磁 束密度B[T] の一様な磁場中に, 中心 0, 半径 〔m〕の円形導 線を水平に置き、 これに直角に曲がったL字型の導体棒 POQ(OQ=[m])と抵抗値R[Ω]の抵抗Rを導線で結んで Q 図の回路をつくった。 外力により, POQ を 鉛直なPOを回 転軸として一定の角速度 ω 〔rad/s] で図の向きに回転させた。 このとき,端Qは円形導線上をなめらかに動いた。R以外の電気抵抗はないものとし、 電子の電気量を-e[C] とする。 (1)点から距離 x[m]の位置にあるOQ上の電子は,OQに沿った方向に磁場から 力を受ける。 この力の向きと大きさ F [N] を求めよ。 (2)グラフ 横軸を x 縦軸を(1)の力の大きさFとしてグラフをかき,電子が点Q から点0まで移動する間に、この力が電子にする仕事 W [J] を求めよ。 (3) OQ間に生じる誘導起電力の大きさ Vo〔V] と誘導電流の大きさ Io [A] を求めよ。 ➡2 ( 13 群馬大改)

なぜ平均の速さはこのようになるのですか？

チェック問題 4 回転する導体棒 図のように, 裏表向きの一様な磁束 密度Bの磁場中に長さの4本の導体 棒と円形リングでつくった車輪がある。 い ま、このリングに外力 F を作用させて 反時計回りの一定角速度ω (1秒あたり の回転角)で回転させている。 この車輪 には図のように抵抗Rがつけられてい る。 すべての摩擦やR以外の抵抗は無視できる。 やや糖 15分 OB 3 R (1)各導体棒に発生している起電力の向きと大きさVを求めよ。 (2)抵抗R を流れる電流 (右向き正)を求めよ。 (3) 外力Fの大きさを求めよ。

(f)なのですが、Iが正なのを考慮していると思うのですが、各電圧の正負がいまいちわかりません。詳しく解説お願いします。

東京工業大 東京工業大 問題 25 27 ロックどうし及び も傾くことはな =4の場合のみ T" 壁 2 (50点) 図1のように,長さの導線ab, cd と長さlの導線bc を直角につないで 作ったコの字形の導線 X を,水平に固定された直線状の導線Yにつり下げて 作った長方形の回路 abcd を考える。 Yの区間 adの一部は電池, 抵抗器, コイ ルスイッチで作った装置Zで置き換えることができ, Yの両端は絶縁されて いる。XはYを軸に滑らかに回転できるが, 平行移動や変形をしないものとす る。なお, YとZは動かない。 ab, cdの質量は無視でき, bcの質量はmであ り、重力加速度の大きさをとする。 また、磁束密度の大きさがBである鉛直 上向きの磁場が一様に存在している。 導線の太さと電気抵抗, コイル以外の自己 インダクタンス, 電池の内部抵抗, 空気抵抗はすべて無視できるものとする。 回路を流れる電流の正の向きをa→b c d と定める。また,aを通る鉛直 方向の直線と abがなす角を0とし,a から bに向かう向きが鉛直下向きのとき =0であり,ab→c→dの向きに回る右ねじが進む向きを正の向き と定める。さらに,Xの角速度をωとし, 微小な時間 At の間に が △0 だけ変 である。 化するとき,ω= も静止したまま At Asstod 9 を用いて表せ。 の大きさを, つなぐ糸の張力 Mがある値 M min 巨囲でどのように は 0 の値によっ Y d Z A AB a b m C X 図1 [A]図2のように、電圧Vの電池,抵抗値Rの抵抗器 スイッチSを使って 作 adの一部を置き換える。 スイッチをp側に入れると抵抗器のみ 2024年度 前期日程 物理 2024年度 前期日程 物理

（1）〜（6）まで分かったのですが（7）が分かりません 教えて頂きたいです

次の文の に入れるべき式を記せ。 図のように、なめらかに動くピストンをもつ断面積 Sの2つの円筒形の容器Aと容器Bが, 大気中で鉛 直に固定されている。2つのピストンは,質量の無視 できる細い棒で連結されている。各ピストンの質量は Mであり, AとBの中にはそれぞれ1モルの単原子 分子の理想気体が入っている。 容器とピストンは断熱 材でできている。 また, Aには加熱用のヒーターが取 り付けられている。 気体定数を属, 重力加速度の大き さをgとする はじめに, AとB内の気体の温度はともに T。 であ A内の気体の体積が V の状態でピストンが静止 している。このとき, AとB内の気体の圧力がそれ ぞれ PA と PBであった。 PA と PBの差 4P (=PA-PB) を M, S, g で表すと (1) となりま た,B内の気体の体積VB を PA, AP, Vo で表すと (2) となる。 ピストン 棒 ヒーター 円筒容器 B 円筒容器 A 次に,ヒーターによりA内の気体を加熱したところ,ピストンがゆっくりとんだけ上昇し, A内の気体の温度は T」に, B内の気体の温度は T2 になった。 この過程でA内の気体がした 仕事を WA, B内の気体になされた仕事を W とする。 A内の気体の内部エネルギーの変化を R, To, T で表すと (3) WB を R, T2, To で表すと (4), WA を WB,M,g, hで表 すと (6) (5),また,A内の気体に与えられた熱量をh, R, To, Ti, Ta, M, g で表すと となる。 なる。 以上では T2 を既知量としてきたが, T2 を T1, Vo, 4P, VB, S, h, R で表すと (7) と

（3）棒が斜面上向きに動くことはないですか？

出題パターン 磁束を切る導体棒 鉛直上向きに、磁束密度B(Wb/m²= N/(A・m)) の一様な磁界がある。 磁界と (rad) の角をなす斜面上に、2本の長い 直線導体 aa bb' が平行に間隔 [m)だ け離れて置かれている。 長さ(m) 質量 (kg)、抵抗値R (Ω)の金属棒の両端X, So Yが、それぞれ導体 aa, bb'に接し、導体と常に直角を保ちながら、なめ らかに動くものとする。また、導体の上端部a. bにはスイッチ S. Sa 抵抗値'(Q)の抵抗がつながれている。重力加速度の大きさを g(m/s) とする。 (I) はじめに S を閉じた。電源の電圧をF(V)にして、金属棒を支える 手を静かに放したところ、 金属棒は動かなかった。 (1)金属棒が磁界から受ける力の大きさ(N) をFを含む式で表せ。 (2) 金属棒に働く力のつりあいの条件によりgを含む式で表せ。 ま たから見てbの電位は高いか低いか。 (Ⅱ) 次に, S, を開き、 S を閉じて十分時間がたったところ、 金属棒は速 さu (m/s)の等速運動をした。 (3)回路に生じる誘導起電力の大きさ(V) を を含む式で表せ。 また 金属棒を流れる電流の向きはXY, Y→Xのいずれか。 (4)をg を含む式で表せ。 (5) 等速運動をする金属棒に対し、重力のする仕事率P (W) はいくらか。 (6) このとき、回路全体の抵抗で1秒間に発生するジュール熱Q(J)はい くらか。

半導体についてです。qEの力は電子の移動方向と同じ負の向きに働くと思っていたのですが解説では正の向きとなっていました。なぜそうなるのか考え方を教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【2】 半導体内の電流の にない手であるキャ リアは負電荷の電子, または正電荷の正孔 である。 キャリアが 電子のものは n型半 導体、正孔のものは p型半導体と呼ばれ B L 図1 2 D A BUB) 図2 B I る。半導体の基本特性は,キャリアの種類とキャリア密度を知ることによって調べ られるが,これらはホール効果を用いて知ることができる。 半導体内のキャリアの電 荷を [C], 半導体内のキャリア密度をN(1m²)として以下の問いに答えよ。 (1) 次の文章の空欄 ②に当てはまる数式を入れよ。 ホール効果とは,図1のような長さL(m), 断面積S〔m2]の直方体の半導体の+x 方向に電流I[A] を流し,方向に一様な磁束密度B [Wb/m2)の磁場を加えると,y 方向にd[m]へだてた半導体の側面間にも電圧 V [V] が発生する現象のことである (Vb をホール電圧と呼ぶ)。 半導体内のキャリアは,方向の電場Ex(V/m)によるカ と、原子やイオンと衝突することによって生じる抵抗力とがつりあうため、平均速

誘導電流の向きってなぜこのようなむきになるのですか？ 逆では無いのでしょうか？

基本例題 87 コイルに生じる誘導起電力 図1のように, 巻数50回で断面積が 0.02m² の円形コイルがある。 コイルを貫 く磁束密度を変化させると, コイルに起電 力が生じる。 時刻 t =0秒から10秒の間 の、磁束密度の変化(図1の向きを正とす る) が図2で表されるとき, t=0秒から10 50 巻き →444 解説動画 B B [Wb/m²] 0.4 0.2 20 -2468 10 t[s] -0.2 -0.4| a 図1 図2 秒の間の, 点a を基準としたコイルの起電力 (bの電位) Vの変化をグラフで示せ。 ■ ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N20」 と ⊿=4B・S を用いる。 at」と4=4B・Sを用いる。 針 誘導起電力の向き: レンツの法則, 右ねじの法則を利用。 a, b 間に抵抗Rを接続した場合 に誘導電流の向きが b→R→a であれば, a に対してbの電位は正反対の場合は負。 答 t=0~1s. 4~6s:⊿B=0 より V=0V 0.4-0.1 =0.1×0.02=0.1V t=1~4s|V|=|-50× 4-1 v[v]↑ 0.1 誘導電流はb→R→a の向きに流れ, bの電位は正。 0 24 誘導電流は→R→bの向きに流れ, bの電位は負。 上の結果より, グラフは右の図のようになる。 t=6~10s: |V|-|-50x-0.1)=0.4x0.02-0.2V -0.2 -60 t(s) 8 10