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物理 高校生

答え又は解き方教えてください 問1から4です

【物理 必答問題】 GEO 2 次の文章(IⅡI) を読み、後の各問いに答えよ。 (配点 30) 床面 I (a)~ (d) で持ち上げる。 水平な床面上にある質量10kgの物体を, 滑車とひも, 棒を使って,次の四つの方法 *TARD ここで、滑車および滑車に取り付けられた棒の質量は無視でき, 滑車はなめらかで、滑 どうしがぶつかることはないものとする。また、ひもは軽くて伸び縮みせず、滑車に凄 する部分を除いて鉛直に張っているものとする。 なお, 図1に示すように, 棒は常に水平 または鉛直であるものとする。 重力加速度の大きさを9.8m/s とし, すべての問いにお いて有効数字2桁で答えよ。 方法 (a) 図1(a)のように, 1個の定滑車を用いて、 ひもの端P を鉛直下向きに手で引く。 方法(b) 図1 (b)のように, 1個の定滑車と1個の動滑車を用いて, ひもの端Pを鉛直下向 DES きに手で引く。 LASTA DESCOB 方法(c) 図1(c)のように,2個の定滑車と2個の動滑車を用いて,ひもの端P を鉛直下向 きに手で引く。 方法 (d) 図1 (d)のように、3個の定滑車と2個の動滑車を用いて, ひもの端P を鉛直下向 きに手で引く。 定滑車 ひも 物体 (a) ・棒 •P 動滑車 引く力 の向き 10kg 図 1 -50- (8) 棒 (c) 集 A a H (d) 問1 方法 (a) で, 物体を鉛直上向きにゆっくりと引き上げるとき, ひもの端Pを鉛直下 さする向きに引く力の大きさは何か。 10×9.858- 2 方法 (b)で,物体を鉛直上向きにゆっくりと引き上げるとき,ひもの端Pを鉛直下 向きに引く力の大きさは何Nか。 問3 次の文章中の空欄 ア ~ である。 I に入れる数値をそれぞれ答えよ。 物体を鉛直上向きにゆっくりと 0.50mだけ引き上げる。 この間に、いずれの方法 であっても ひもの端Pを引く力がした仕事は Jであり,重力がした仕事は イ Jである。 また, 方法 (c)で物体を鉛直上向きにゆっくりと0.50mだけ引き上げるとき,ひも 面の端Pを引く力の大きさは Nであり、ひもの端Pを引く距離は I m L'OISIN ア 問4 方法 (d), ひもの端P を一定の速さ 0.20m/s で鉛直下向きに引くとき, 端Pを引 く力がする仕事の仕事率は何 W か。 - 51-

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物理 高校生

なぜ⑴では空気の屈折率を文字で置いてるのに、⑷は屈折率1で考えてるのか教えてください。

|30| 光通信などに使用される光ファイバーでは、光の全反射現象などが利用されている。 その原 理を図のような円柱状媒質のモデルで考えよう。 円柱の中心軸からある半径までの部分は屈折 率(絶対屈折率nの媒質Iであり,その外側は屈折率nの媒質ⅡIである。円柱の端面は中心 軸と垂直であり、図は,円柱の中心軸を通る平面で切った断面図である。 この平面内で , 空気 中から円柱の端面の中心点Aに入射角で入ってくる光が, 屈折して円柱内に入り, その後ど のように伝わるかを調べる。 屈折率の間には、 常に nnn (no は空気の屈折率) という 関係があるものとして, 以下の設問に答えよ。 (1) 光が媒質I と媒質ⅡIの境界面で全反射をして, 媒質Iの中だけを伝わるためには,入射角 はどのような条件を満たせばよいか。 sin0 についての不等式で示せ。 (2) 屈折率の大きさによっては,入射角をどのように選んでも光が媒質 ⅡIの中に入れないこ とがある。 そのようなことが起こらずに, 光が媒質ⅡIの中にも入ることができるためには, 屈折率の間にどのような関係があればよいか。 (3) 屈折率の間に設問 (2)で求めた関係がある場合, 光が媒質ⅡIの中には入るが円柱の外には出 ないためには,入射角0はどのような条件を満たせばよいか。 (4) 光が点Aに入射角で入射し, 媒質Iの中を全反射しながら光ファイバーの長さの方向 に距離だけ進む時間を求めよ。 ただし, 真空中での光速度をcとする。 空気 no 0 A no N2 "n₁" n2 空気 媒質 ⅡI -媒質Ⅰ 媒質 Ⅱ

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