Question

冷華

どなたか解説よろしくお願いします！

3 大気圧をPo, 重力加速度の大きさを」とし
さて、以下の次の問いに答えよ。
図1に示すように大気中に、鉛直方向にな
止めらかに動くピストンとシリンダーからなる
容器がある。
ピストンの断面積はSであり、シリンダー
の底面とピストンは質量の無視できるばねで
つながれており、 ばねの自然の長さはLであ
る。 初めピストンは, ばねの長さが自然の長
さんになる位置にストッパーで固定されてお
り、容器内には圧力Po, 絶対温度To, 物質
ストッパー
ピストン
量 [mol] の「単原子分子の理想」気体を封入した(状態I)。
72
000000
ストリバー
n (mol)
To
容器
断面積 S
図1
容器内には温度調節器があり、内部の気体を加熱したり冷却したりできる。容器は断熱
材でできており、ばね、ストッパーおよび温度調節器の体積と熱容量は無視できるものと
する。さらに、大気の圧力は高さによらずP とする。
容器の温度調節器によって, 封入気体をゆっくり加熱したところ, 温度が2となっ
たところでピストンは上昇を始めた(状態Ⅱ)。
(1) ピストンの質量を求めよ。
(2)状態Iから状態Ⅱまでの過程で気体が吸収した熱量を求めよ。
さらに、絶対温度が4になるまで,ゆっくりと加
熱したところ,図2に示すようにばねの長さはと
なった(状態Ⅲ)。
000000
(3) ばね定数を求めよ。
(4)容器内の気体の圧力と体積の変化
(状態Ⅰ→状態Ⅱ→状態Ⅱ)の過程
5P,
を表すP-V図を描きなさい。 ただ
し、図中には 「I」, 「Ⅱ」
「目」
Po
を描き入れること。
3Po
(5) 状態Ⅱから状態の過程において、
容器内の気体が外へした仕事の大き
さを求めよ。
2.Po
Po
(6) 状態Ⅱから状態Ⅲまでの過程で容
器内の気体が吸収した熱量を求めよ。
4T,
温度
図2
SL
43
SL

図1は、x軸正の向きに進む正弦波である。 以下の問いに答えよ。
【I】この正弦波は、時刻=0[s]では図1の実線のような波形を示した。
また、時刻 = 0.50[s] では破線で示すような波形になって, Ot≦0.50 [s] の間,原点
0では1回だけ山が通過した。
(1)この波の(ア) 波長[m]) 波の伝わる速さひ [m/s]
を求めよ。
(ウ)T[s]
(2) 原点における時刻(s)と変位y (m)との関係をグラフに描け。
-0.5+
A
2m²
図1
Im
A
【Ⅱ】 図1をx軸正の向きに進む縦波を横波表示(x軸正の向きの変位を軸正の向きの
変位に,軸負の向きの変位をy軸負の向きの変位に表す) したものとみなす。
(3)時刻t=0[s]において,媒質の密度が最も大きなところのx座標を0<x≦8[m]の範囲
で全て答えよ。
(4) 時刻t=0[s] において,媒質の振動の速度が左向きで最大のところのx座標を
0x8[m]の範囲で全て答えよ。
(5) x=2[m]の媒質の密度が最も大きくなる時刻のうち, t=0[s]以降で最初の時刻を答
えよ。
【Ⅲ】 次に,=5[m]を固定端とした。図2は固定端に入射する波の時刻 = 0[s] の波形
を示す。
(6)このときの固定端で反射された反射波の波形を描け。
(7)この合成波の (ア) 振幅最大(腹) (イ) 振幅0 (節)の点について、
0≦x<5[m]の範囲で全て答えよ。
(8)時刻t=0[s]での合成波の最大の変位y[m]はいくらか。 ただし, 答えに√があ
る場合にはそのままにして答えよ。
0.5
y'm
0.5-
図2
'm'