交流発電機の原理 交流発電機が回転し続けるために加える外力の仕事率が抵抗での消費電力と保存するのは何故なのでしょうか？ 誘導起電力は仕事はしないのですか？教えてください。

7/1029 7/29 10 交流発電機の原理 電磁誘導の骨格、出題 次の文中の空欄 ①〜13を埋めよ。 ただし①と⑧はイロのどちらかを その他は数式で記入せよ。文中の物理量は MKSA単位系で表す。 }の中から選び、 交流発電機の原理を考えてみよう。 図のように一様な磁界 (磁束密度B) の中に面積Sの 長方形 abcdの一巻きコイルを置き, 磁界に直交する軸のまわりに一定の角速度で回転さ せる。 コイルを貫く磁束のは周期的に変化する。 コイルがabを上にし,その作る面が磁界の 向きに垂直なときに時刻を0とし,かつこのときに磁界が面abcdを貫いている向きを破 束が正となる面の向きとすれば,=)となる。時間⊿tの間における磁束の変化 とするとき、コイルに生じる誘導起電力は, cd a b向きを電流の正の向きと LT, V=1 )/4t=30 であり、コイルの両端 pq に抵抗Rを接続して回路を形成 すると,図の状態で電流は (イ)ab, (ロb→a} の方向に流れる。 コイルの抵抗が無視でき るとすると、このときの電流I )であり,抵抗で消費される電力Pは,P ) となる。 次に回路を流れる電流が磁界から受ける力とコイルの回転に要する仕事を考えよう。 図の ように磁界の向きを方向, 磁界とコイルの回転軸に垂直な方向を方向, 座標原点を回転 軸にとる。 図の状態で,コイルの一部ab (長さ)が磁界から受ける力の大きさは電流Iを用 いて (ロ)下向き}となる。一方,図のコ であり,その方向は方向を{(イ)上向き, イルの回転からaまでの長さをとし, コイルの一部abの位置をx-y座標で表すと (土,日)=(8), }, またその速度は(フェ, by) = (),( たがってコイルの一部 ab が磁界から受ける力にさからって等速回転するために必要な仕事 )} となる。 し は単位時間あたりP=)となる。コイルの一部cdについても上と同様の議論がで またad, bcで受ける力はのまわりの回転運動を生じさせない。したがってコイル全 体で必要な仕事は単位時間あたり 2P' となり, 式を整理すれば電力Pと一致することがわか る。 N 4 d T a R B b B ◎電磁誘導 B ◎電磁誘導 亜(t) 閉曲線 IV ↓ C ~ ・回路程式 の向きを設定 I -(右手系) → の学 Vem (~ファラデー・ノイマンの法則) PR(t) = Pex(t) エネルギー保存 -46-

（3）です。解答の右辺の0-1/2×1.5×v^2 はどこの値とどこの値を引いているのですか？

例題 35 長さ2.5mの糸の先に質量 0.5kgの 小球Aをつけ、図の位置から静かに放 すと、固定点の真下で, 静止していた 質量1.5kgの物体Bと衝突した。Aと Bの間の反発係数をe, 重力加速度の大 きさを 9.8m/s とする。 B (1) 衝突直後のAおよびBの速度UA, UB を求めよ。速度は左向き を正とする。 (2)Aが右方にはね返されるためのeの条件を求めよ。 (3) 床面の動摩擦係数を0.25とする。 静止するまでにBがすべっ た距離を求めよ。 (1) 衝突直前のAの速度は、力学的エネルギー保存則より 0.5×9.8×2.5=1/2×0.5×ぴ v=7 [m/s] 衝突直前直後について、 運動量保存則と反発係数の式は 0.5×7=0.50A+1.50s UA-UH ew 7 この2式より ひん V₁ = (1-3e) [m/s] DB to - 24/7 (1+e) (m/s) (2) (1)の答えは左向きを正としているので、 衝突後Aが右方に進む条件は ひゃくひより e> (3)(摩擦力のした仕事) (運動エネルギーの変化)より -0.25×1.5×9.8×1=0-1/2×1.5×um² 1=10 v²=(1+e)' [m]) 49

（4）についてでD→Aは気体が外部からされた仕事だと思ったのですが、なぜそのまま足すのでしょうか？ 解説お願いします🙇🏻‍♀️՞

63* なめらかに動くピストンをもったシリン ダーの中に1molの単原子分子気体が入れ られている。 図のように、 気体の状態を温 度 T〔K〕,体積Vo〔m〕の状態 A からゆっ くり変化させてA→B, B→CC→D, D →Aの過程を経て状態 Aにもどした。 A→B および C→D の過程では体積が一 定に保たれ, B→C および D→Aの過程で は体積は温度に対して直線的に変化してい る。 気体定数を R [J/ (mol・K)〕とする。 体積 〔m3〕 D Vo B 0 To T1 T2 温度 〔K〕 (1) A→Bの過程で気体が吸収した熱量は何か。 (2)状態Cでの気体の圧力は何N/m2 か。 (3) D→Aの過程で気体が外部へ放出した熱量は何か。 (4) A→B→C→D→Aの1サイクルをしたとき, 気体が外部へした仕事 は何Jか。 (5) この1サイクルの (熱) 効率eはいくらか。 (熊本大)

物理のエッセンスからです。31番です。 解答でのA、Bでのtの出し方は理解できたのですが、そのあとのT 2がなぜBからAを引くと求められるのか教えていただきたいです。

30 点を中心として等速円運動をしている音源が ある。 図のP点で聞くとき、次の音が出された点 A, B, C を円周上に書き込め A : 最も高い音 B: 音源と同じ高さの音 C:最も低い音 P1120 0 ・P P 31 * 前問で,円の半径をr, OP 間距離を2rとし,音源が1周する時間を T, 音速を Vとする。 P点で, 最も高い音を聞いてから最も低い音を聞くまでの 時間 T を求めよ。 また, 最も高い音を聞いてから,音源と同じ高さの音を聞 くまでの時間 T2 を求めよ。

体系物理23(3) 二枚目の写真のように、力学的エネルギー保存の式で出来ないのは何故ですか？

5 23 なめらかな斜面を下る物体の運動 傾角0のなめらかな斜面上に,質量mの小物体を静かに置 き,手を放す。重力加速度の大きさをgとして,次の間に答 よ。 全 (1) 物体の斜面方向下向きの加速度の大きさはいくらか。 床 (2)物体が斜面を距離 sだけすべり下りたときの速さはいくらか Y3 物体に、斜面に沿って上向きに初速を与えると,いくらの距離まで上がるか。

192の(1) どうして−uになるのでしょうか？

ATO 3.0kg 55.0kg 2 ルを 5.6m/s 満点くん A>AN 10m/s B 2.0kg ジンEの相対的な速さは μ, 宇宙船Sの速さは vsであった。 (1) 分離後のエンジンEの進む向きは,宇宙船Sの進む向きと同じであった。エンジン Eの速さをu, usを用いて表せ。 192 質量の宇宙船 Sと,エンジンEが結合した appen Sc ロケットがある。エンジンEの燃焼が終了した とき,その質量はMになり、ロケットの速さは / になった。このとき,ロケットはエンジンEを 後方に分離し、分離後の宇宙船 S に対するエン からみた m CM → EAS SE Sち Us → → EVE u=VE-VS VS 11 031 2 * VEV-u. VE (2)分離後の宇宙船Sの速さを求めよ。コ (m+M) V (m+M)V= mVs+ MVE ロケットの進む向きを正とすると、 1 -u=VE-VS 1 -u mis+M(Vs-u) 2.0kg 000 B M V₂ V + u mtM 〃 000B 0 193 なめらかな水平面上に台 AB が置かれ、その中央に 人がのっている。 図のように, 水平方向に x軸をとる と、台と人をまとめて1つの物体系としたときの重心 B A (5)

壁と衝突しても速さが変わらないのはなめらかで摩擦がないからだという解釈で合ってますか？それともただ単に反発係数について何も言われてないからですかね？🙏🏻

か 7/13 入試問題研究 ら壁に向けてボールを発射した。ボールは壁に衝突してはね返り, さらに床上の点で 図に示すように, 水平な床と鉛直な壁がある。 壁から距離だけ離れた床上の点Pか はずんだ。 壁はともになめらかであるとして以下の問いに答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさは ボールは点Pから初速D で、 水平方向と角0をなす方向に発射されたものとし、床と gとする。 Q (1)ボールが点Pで発射されてから壁に衝突するまでの時間はどれだけか。 K)ボールが点Pで発射されてから点 Q に達するまでの時間はどれだけか。気づくこと) (3)角45°,ボールと壁およびボールと床の間の反発係数(はねかえり係数)の 大きさがともに0.5であるとき、ボールは点Qではずんだ後, ちょうど点Pにもどっ てきた。ただし、反発係数が0.5とは、壁や床に垂直な方向に衝突直前の速さの 0.5倍 の速さではね返るということである。 (ア)点Pにもどったときのボールの速度の大きさ,および水平方向となす角はどれだ けか。 (イ)の大きさはどれだけであったか。 gと1を用いて表せ。 (ウ)PQ間の距離は1の何倍か。

高校物理です。この問題の(2)ですが、3枚目の私のやり方ではなぜダメなのでしょうか？答えのやり方の意味は分かるのですがなぜそのやり方なのか分かりません。どなたか教えていただきたいですm(_ _)m

応用問題 88 動く板の上での物体の運動 図のように, な B めらかで水平な床の上に質量 2.4の直方体の物体A 床 F A があり,その上に質量Mの直方体の物体Bを置いた。 物体Aに大きさの水平な力を加え続けたところ, 物体A,Bは一体となって動きだし た。物体AとBとの間の静止摩擦係数をμとし,重力加速度の大きさはgとする。 (1) 物体Aの床に対する加速度の大きさはいくらか。 (2) 物体Bが物体Aから受ける摩擦力の大きさはいくらか。 (3)次に,物体Aに加える水平な力を大きくしたところ,その大きさが値Fをこえると, の上ですべった。 F。 はいくらか。 [17 近畿大 改] 78,79

高校物理です。 この問題の｢同一の深さであれば液体内の圧力は等しい｣の意味が理解できません。密度だって深さだって違うのになぜそうなるのですか？もしくはそういうものと覚えるのが普通ですか？どなたか教えていただきたいですm(_ _)m

84 液体の圧力 一様な太さのU字管に入れた水と油が図 ✓の位置でつりあっている。 水と油の境界面から液面までの高さ 水 はそれぞれ6.0cm, 7.5cmである。 水の密度を1.0×103kg/m² 6.0cm として、油の密度を求めよ。 7.5cm

物理の作図での疑問です！ この問題はおもりを皿に乗せているので垂直抗力も考えると思ったのですが、回答を見ると考慮してませんでした！なぜ考えないのでしょうか、、？

必修 基礎問 7 運動方程式 I 図1のように, 水平な台の上に質量 M の 木片を置き, 台の端に取り付けた滑車を通 して, 伸び縮みしない軽いひもで皿と結び, 皿の上に質量mのおもりをのせる。 重力 加速度の大きさをgとして, 以下の問いに 答えよ。 ただし, 滑車はなめらかに回転し、 滑車と皿の質量は無視できるものとする。 木片 I. 木片と台の間に摩擦がない場合の運動を考えよう。 (1) 木片の加速度の大きさを求めよ。 (2) ひもの張力の大きさを求めよ。 Ⅱ. 実際には, 木片と台の間には摩擦がある。 静止摩擦係数μと動摩擦係数μ'を求める ため, おもりの質量m をいろいろと変え て木片の運動を調べ, 次の結果を得た。 (a) m≦m では, 木片は運動しなかった。 (b)m>m では, 木片は等加速度運動を した。 (c)と加速度の大きさαの関係をグラ フにすると, 図2のようになった。 (3) 木片と台の間の静止摩擦係数μ を求めよ。 木片の加速度の大きさ az 着眼点 座標軸は、加速度の方向とそれに垂直な方向にとるとよい。 物理基礎 ■ Point 6 運動を分解して 「静止または等速度運動 力のつりあいの式 加速度運動 運動方程式 おもり 図 1 ●動摩擦力 固定面上の物体では, 運動の向きと逆向きに働く。 その大きさF は,F=μ'N (μ'動摩擦係数, N: 垂直抗力の大きさ) ●着眼点 1.定滑車を介して糸でつながれた物体 の加速度の大きさは等しい。 (右図 4 は微 小時間 4t における物体の変位の大きさ。) 1F)を加えて 木 2. 軽い (質量を無視できる) 糸の張力の大きさ はすべての部分で等しい。 Ax | Ax=a (At) = 解説 I. (1), (2) 木片とおもりの加速度の大きさをαとし, ひもの張力の 大きさをTとすると, 木片とおもりの運動方程式は, 木片: Ma=T おもり:ma=mg-T ......① a A ② (大阪) N T m Mmg_ 0 m₁ m2 m M+m おもりの質量 図2 Mg T mg a (4)m=mz(>mi) のとき, 木片の加速度の大きさはα2 だった。 木片と 台の間の動摩擦係数μ' を求めよ。 ale (センター試験改) ●運動の第2法則 物体の加速度は物体に働く合力に比 例し、物体の質量m に反比例する。 運動方程式: ma = (=F+F2..., F, F, ・・・: 物体に働く力) 運動方程式の立て方 (i) 着目物体を決め、 働く力をすべてかく。 (ii) 直交座標を決めて、各方向での運動を知る (運動を分解する)。 (各座標軸について, 運動の法則を適用する。 ①,②式より,a=M+mg, T= II. (3)m=m のとき, 木片とおもりは動き 出す直前である。 よって, 木片に働く垂直抗 力の大きさをNとすると, 木片には最大摩擦 力μNが働き, 静止している。 ひもの張力の 大きさを T1 とすると, 力のつりあいより [N=Mg 木片: |Ti=UN おもり: Ti = mig ③~⑤式より, μMg=mg ......③ ......④ ....... 5 mi よって、 μ= M Sinto (4) ひもの張力の大きさを T2 とすると, 木片とおもりの運動方程式は, 木片: Maz=T2-μ'Mg .......⑥ おもり: m2d2=m2g-T2 ......⑦ m2g-(M+m2)a2 ⑥ ⑦ 式より (M+m2) a2=m2g-μ'Mg よって、μ'= Mg m (1) g (2) M+m Mmg_ M+m mi (3)μ M (4) μ' m2g-(M+m2)az Mg 18 2. 運動の法則 19