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物理 高校生

この問題の問3の解き方を教えてください!

原子核に関する次の文章を読み、以下の問い (問1~問3) に答えよ。 原子核の中には, 放射線を放出して崩壊する放射性原子核が存在する。 この崩壊現象の中 でも、アをα線として放出する現象をα 崩壊, イ をβ線として放出する現象を β崩壊という。これらの放射性崩壊は,ある一定時間Tごとに原子核の個数が半減する。 というように起きる。つまり、初めに N 個の放射性原子核が存在していると、それから 時間の後に残っている放射性原子核の個数 N(1)は N(1) = N₁ ( 1 ) + となる。このTを半減期とよぶ。 1Cは、T = 5700年の放射性原子核であり、大気中に存在する 'Cに対する 'gCの個数の は、ほぼ一定であることが知られている。 このVCCは,' C といっ YCCの個数 比率 R= 12Cの個数 しょに光合成や食物連鎖を通して生物体内に取りこまれるため, 生物が生きている間は, 体内のRは一定に保たれるが, 生物が死んで活動を停止すると, それ以後の取りこみは 行われず、R は 'CC の崩壊により減少していく。したがって、生物体内での R を測定す ることによって, その生物が活動を停止してからの時間を推定することができる。 これ が1gCによる年代測定の原理である。 'Cは崩壊することにより Nとなる。よって、このCの崩壊現象はウであると わかる。 問1 文章中の空欄 に入れる語句として最も適当なものの組合せを次 の①~ ⑧ のうちから1つ選べ。 イ ウ 陽子 α崩壊 陽子 β崩壊 電子 α 崩壊 電子 β崩壊 ① ② ③ ア H 空空空空 H H H ア He He ⑦ He He ⑤ イ ||陽子 |陽子 電子 電子 ウ α 崩壊 β崩壊 α崩壊 β崩壊 1 問2 Csは T=30.1年の放射性原子核である。 その個数がもとの 1024 倍になるのに 何年必要か。 最も適当な値を、次の①~⑤のうちから1つ選べ。 ① 3.01 ② 30.1 ③ 3.01 x 102 ④ 3.01 x 103 ⑤3.01 x 10* 3 ある遺跡で見つかった木片の R を測定したところ, 新しい木の であった。この 8 木片が活動を停止してから何年経過したか。 最も適当な値を,次の ①~⑤のうちか ら1つ選べ。 ①7×102 6×103 ③1×10^ ④2×10^ $ 5×10

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物理 高校生

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ。 もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ。 (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら」という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。

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