Question

Dnchmsksーッ。

どれか１つでもいいので、答えれるものがあったらお願いします

・問1と問2、どっちもBのみに着目してる理由はなんですか？（そもそも１つのみに着目して立式してもいいのですか？）
・問４のsinθ、なんで絶対値？
・問５の解説のように図示できる理由

体Aに加わった平均の力の大きさとして, 正しいものを, 次の1①~9のうちか
第2問 次の文章(A·B) を読み, 下の問い (問1~5)に答えよ。
(配点 24)
B
2つの小物体を用いて, A と同様の実験をすることを考える。エ軸上を正の向き
dに速さ5.0m/s 進む質量1.0kgの小物体 A を, 静止している小物体Bに衝突させ
(解答番号
1
6
10
の進択散の
た。」
の
A 図1のように,なめらかな水平面上に定めたz軸上を正の向きに速さ tで暫具
mの小物体 Aを進ませ, z軸上に静止している質量 Mの小物体Bに衝突させた
衝突直後, 水平面内で,小物体 Aは -60° の方向に,小物体Bは30° の方向にとる
信問3 小物体Bの質量を小物体A と同じ質量の 1.0 kgにして実験を繰り返したと
ころ,衝突直後の2物体の速度は常に直交していた。この結果についての生徒
達の説明が科学的に正しい考察になるように, 文章中の空欄に入れる式または
にめの速さではね返った。角度は図1の』軸方向に対して,反時計回りを正,時
放射性崩壊
数値として正しいものを, 下の選択肢のうちからそれぞれ一つずつ選べ。
計回りを負とする。
を 系列とい
3
4
「 行って
B
Vo
130'
60°
「水平に衝突しているけど, いろいろな角度に小物体Bがはね返るね。 ただ,
> I
A
A
*1
衝突直後の2物体の速度がなす角度は常に90°になっているよ。」
Vo
2
「そうだね。衝突の直前直後で運動量保存則が成り立つからベクトルを用いて
図 1
運動量の関係式を考えよう。」
「衝突直後の2物体の速度がなす角度は常に90° ということは,衝突後の小物
の関係式が成り立
3
問1 小物体 Aに衝突のときに加わった力の向きとして, 正しいものを,次の①~
0 体Aと小物体Bの速さをそれぞれ,Vとすると
9のうちから一つ選べ。
中性子
つね。」
1
「ここから、力学的エネルギーの関係を考えるとこの衝突は反発係数 (はね返
の衝突であったことがわかるよ。」
0 30°
子帳
2 60°
3)
90°
り係数)が
4
4 120°
5) 150°
6 180°
の 210°
8 240°
9 270°
の選択肢
3
1 =25+ /?
2 25= +V2
3 V=25+?
4 =25+4/2
5 25=p+4y2
6 41/2=25+
問2 この衝突で小物体 A, Bが接触していた時間を At とする。衝突の際
ら一つ選べ。
4
の選択肢
2
1
5)
11
6 2
0 0
2
3
2
3
mVo
mVo
2mvo
24t
At
At
Mvo
2At
2Mvo
6
Muo
At
At
mvoAt
-17-
8 mvoAt
9 2mvoAt
2
1-3

間4 何回かこの実験を繰り返し、衝突後の小物体Bの運度と軸とのなす角の」。
-90"<0<90°となる範囲で衝突後の小物体 A, Bの選さ, Vを測定した。 カム
0の関係を実線(一), Vと0の関係を破線( )で表したグラフとして最も
当なものを,次の①~9のうちから一つ選べ。なお, 0によらずはね返り係数の
問5 小物体Bを質量2.0kgの小物体Cに交換して実験をしたところ, 衝突後, 小
物体Aはェ軸と 90°をなす方向に,初速の
5.0
倍となる速さ
m/s で進ん
3
だ。衝突後の小物体Cの速さとして, 最も適当なものを, 次の1①~6のうちか
す
V3
3、値は変わらないとしてよく、 角度は軸正方向に対して、反時計回りを正、時料
ら一つ選べ。
の青AJケェ
6
m/s
回りを負とする。
5
O5
5
の
2
5
っ 3
55
10
6
V3
20点 3
り、V (m/s)
5+
D、V (m/s) ,V (m/s)
5+
0
5+
としてさ
それを開!
たの
90 )
90°
数を考えればいいと思う。 動ますえれば、
と本まるよ
0
b
ひ,V (m/s)
5』
2,V (m/s)
5人
、V(m/s)
前の
5』
(0=)
小の湯
06-
0
>0パ)
90
90°
06-
0
Lote
90
-90
0
選
8
0, V[m/s)
5+
0. V(m/s)ネエ9
5+
0,V(m/s)
5+
-90
90
- 90
0
90
- 90
0
90°
S
小物
の-0のうもか
の
o 0 4 00
の
(5-2
の

した状態から 30°の方向に動き出したことから
る。よって、作用:反作用の法則を考えると小
この方向に力(力積)がはたらいたことが分か
かった人はよく復習して理解を深めておいてほし
ガンマ
どちき
3にしか
磁波)を放出。
原子番号も質量数も変化しない。
であるので、これは小物体 A. Bにはともに大
きさ Muo の力積がはたらいている(作用 反
2
9
x (回)のα崩壊とy [回) のβ崩壊により
愛UがPに変化する際の原子番号と質最数
作用の法則)ことを意味する。これを衝突時間
t で割ると平均の力が求まる。よって
Muo
Mvo*
の変化に着目すると。
2
のお
原子番号:92-2xty=82 A独社
At
2At
M
2
4
〈参考)
小物体 Aについて同様のことを考えると
質量数 :238-4r=206
* =8,リ=6_
チTS
ぶ FAt=
V3
タ
mvo
2
10…6
シ に
3mo
CのPで F=
(参考)
9]の選択肢中の田は自然界に最も多く
存在する普通の水素原子であり,その原子核は
陽子である。紐は三重水素(トリチウム, 記
号:T)であり、不安定な放射性物質である。水
素の同位体は他に, 狂の重水素(デューテリウ
ム, 記号:D)があるが、安定であり放射性を示
24t
お下さ辺にB問3運動量保存のベ
る? クトルの関係を図示す
ると右図が得られる。
mV
、mv
A
2物体の速度ベクトル
がなす角は 90°であり。
mo
第3泊
向2
mv
三平方の定理が成立するので,小物体 A とB
さない。
の質量をmとして、
(mvo)= (mv)°+(mV)°
25=°+ V2 (:: o-5.0m/s)
重水素(D)や三重水素 (T) は核融合反応
(D-D反応やD-T 反応)の燃料として有名で
ある。また,三重水素は核分裂反応でも生成さ
れ,東日本大震災 (2011年3月11日)に伴う福
島第一原子力発電所事故においても発生し, 三
重水素を含む多量の水が現在まで厳重に保管さ
れているが,その処分方法が大きな問題となっ
ており現在も解決していない。
3
の式より
1
1
mvo=
mv?+
m/3
2
となり,これは力学的エネルギー保存が成立す
ることを示している。力学的エネルギー保存が
成立する衝突は弾性衝突と呼ばれ, 反発係数は
1である。 1
第2問(運動量と力積)
4
A, Bともに運動量と力積の関係を問う問題で
ある。前半は力積の基本の確認,後半はベクトル
図を用いた2次元衝突の問題とした。ベクトルを
用いた運動量保存則の表現は頻出なので, 出来な
小球Bが進んだ方向と垂直な面で衝突が行
われたと考えられるので、 この面について反発
係数が定義される。反発係数の式が成り立ち
V-0=-1·(0-0 COs 0)
V=0 COs 0
が得られる。
問4 右図より.
い。
mレ
B
10
A
=olsin 0|
V=n cOs 0
となるので-90°<0<90°の範囲でこれらを
図示すると、5となる。
物体Aにはその逆向きとなる30°+180°
の方向に力が加わったことが分かる。
ma
5
。%3=D 210°
m
問5 運動量保存のペクトルの関係を図示すると
次図が得られる。
1…·の
問2 小物体Bの運動最変化を考えると、
MルーM-0=-
-7
Muo
6