【至急】（2）教えてください🙏m(_ _)m

2 設問16 ディーゼルエンジンは,重油などを燃料として熱を仕事に変換する装置である。 毎秒 1.2×10°Jの仕事をするディ ーゼルエンジンについて考えよう。 (1) 重油 1kg を燃焼させたときに発生する熱量は4.2×107Jである。 このエンジンの熱効率が40%であるとき, 10時間稼 kg 働させるのに必要な重油は何kgか。 最も適当な数値を、次の①~⑥のうちから1つ選べ。 (1) ③ 2.6 × 102 ① 3.5×10 1.0×102 62.6×10 3.5×102⑤ 1.0×103 16X/05 = {mv² (2) このエンジンを1台搭載したフェリー船が, 水と空気からの抵抗に逆らって 1.8×105Nの推進力で一定の速さで進んで いる。 その速さは何km/hか。 最も適当な数値を、 次の①~⑥のうちから1つ選べ。 ただし、 風と潮流はなく、このエンジン (2) km/h がする仕事はすべて船の推進に使われるものとする。 ① 10 ② 12 ③ 24 ④ 30 ⑥ 36 ⑥401.2×160×3600=12/21m2 4320×1,8 wr E

（2）教えてくださいm(__)m

2 設問16 ディーゼルエンジンは,重油などを燃料として熱を仕事に変換する装置である。 毎秒 1.2×10°Jの仕事をするディ ーゼルエンジンについて考えよう。 (1) 重油 1kg を燃焼させたときに発生する熱量は4.2×107Jである。 このエンジンの熱効率が40%であるとき, 10時間稼 kg 働させるのに必要な重油は何kgか。 最も適当な数値を、次の①~⑥のうちから1つ選べ。 (1) ③ 2.6 × 102 ① 3.5×10 1.0×102 62.6×10 3.5×102⑤ 1.0×103 16X/05 = {mv² (2) このエンジンを1台搭載したフェリー船が, 水と空気からの抵抗に逆らって 1.8×105Nの推進力で一定の速さで進んで いる。 その速さは何km/hか。 最も適当な数値を、 次の①~⑥のうちから1つ選べ。 ただし、 風と潮流はなく、このエンジン (2) km/h がする仕事はすべて船の推進に使われるものとする。 ① 10 ② 12 ③ 24 ④ 30 ⑥ 36 ⑥401.2×160×3600=12/21m2 4320×1,8 wr E

この問題の（き、く）の部分の解決で、何故x軸方向にE/Bで移動する観測者と分かるのですか？ どなたか教えて頂けると助かります

VI. 次の文を読み、下記の設問1・2に答えよ。 解答は解答用紙の所定欄にしるせ 14 2022 年度 物理 電場や磁場の影響を受け, y 図1のように,y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場がかかっているとする。 電気量 g (g > 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点 0 から初速度 0(0) で運動を開始した。 時刻でのこの粒子の位置は (x,y)=(あ, である。 である。 ・図2のように、xy平面に垂直に、紙面の裏から表に向かって, 磁束密度B の一様な 場がかかっているとする｡ 質量 m, 電気量 g (g > 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に隠さ 0から初速度v = (u,0)(v>0) で運動を開始した。 この粒子が運動開始後に 初に y 軸を通過するときの時刻はt= E V y 平面上を運動する荷電粒子を考える。 0 STUSKO 図3のように, y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場と, xy平面に垂直に紙面の から表に向かって、 磁束密度B の一様な磁場の両方がかかっているとする。 質量m, t 気量g(g> 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点Oから初速度 (0,0)で運動 開始した。この粒子の x 軸方向,y 軸方向の速度をそれぞれ ux, vy, 加速度をそれぞ = Q1 Q とすると,運動方程式は 図1 X (x,y)=(0, B [O うで,そのときの座標は え) V い y 図2 B 立教大 0 図3 とな で運 で道 道を Vo 1. 2.

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

問3の問題で、右向きに速度uを置いたので、設問の設定時にはuが負の速度として出てくると思ったのですが正でした。 なぜでしょうか？ 教えてください🙇‍♀️

図のように、滑らかな水平面上に,質量Mの小物体Bが置かれ, その右方には, ばね定数kの軽い ばねが取り付けられた質量mの小球Cが置かれている。 いま, Bの左方から質量mの小球Aが速さvo でBに向かって運動し衝突した。 A, B, C の運動はすべて同一直線上で行われ, 空気の抵抗は無視で きる。また, A,B間の反発係数はe として,次の問に答えよ。 ただし,速度, 力積等のベクトル量は, 図の右向きを正とする。 A 10 (5 m-eM m+M 1 mvo ⑤ 衝突直後のA,Bの速度をそれぞれ”, Vとする。 これらを求めよ。 1 2 (5 -Vo m eM m+M m(m-eM) m+M V 5) V. ③③ -mvo -Vo 6 3 問2 衝突の瞬間, AがBから受ける力積を求めよ。 mM m+M (6 20 mM k(m + M) ハイレベル物理 前半 第4講 チェックテスト DV√TH OV√ m ① V. ② V. k m+M em - M m+M 6 (③3) -Vo em m+ M M V k -Vo (4) 6 V M(em-M) m+M -V (7) V (4 m m+M B -Vo M (1+e) M m+M -Vo 問3 Bがばねと接触している際, ばねが最も短くなるときのBの速度を求めよ。 M 10 2 V m+M m m+M fetal. 問4 問3のとき, ばねの自然長からの縮みはいくらか。 -Vo mM √k(m-M) 4 3 V m+M V k -V 3 (1+e)mM (m+M)2 -Vo mM m+M V (1+e) mM m+M 8 5 4 V ⑦V ooooo -V0 (1+e) m m+M Vo (8) -Vo (1-e) mM (m + M)² m-M k m √k (m + M) V C (1+e)mM m+M ⑧V m 4 Vo M √k(m + M)

この問題の（3）で何故（1）と違って静止した観測者から見たA,Bの加速度が違うのですか？ また、こう言った問題で「静止した観測者見る」か「ある加速度で移動する視点から見る」かどっちがいいのかその判断の仕方も教えて頂けると嬉しいです

DAFF 23. 〈滑車と物体の運動〉 次の設問では,糸および滑車の質量,ならびに物体の大きさは ないものとする。また,糸は伸び縮みしないものとし, 滑車はな めらかに回転できるものとする。 重力加速度の大きさをg として 次の設問に答えよ。 [A] 図1のように,質量mの物体Aと質量5mの物体Bを糸 1で結び, 滑車Pにつるす。 さらにこの滑車Pと物体Cを糸2 で結び, 天井から糸3でつるされた滑車 Q につるす。 (1) 物体A, 物体Bおよび物体Cを同時に静かにはなしたとき, 物体Aと物体Bは動きだしたが, 物体Cは静止したままであ った。物体の質量はいくらであったか。 数字ならびにm, gの中から必要なものを用いて答えよ。 〔B〕 次に、図2のように, 物体Aと物体Bを同じ高さに固定し, 図1の物体Cを糸2から取り外す。 その後。 糸2の右端を一定 の大きさFの力で鉛直下方に引くと同時に,物体Aと物体Bを 静かにはなすと, 滑車Pは上昇した。 物体の運動中に, 滑車ど うしの接触や物体と滑車の接触は起こらないものとする。 数字 ならびに m, g, F, dの中から必要なものを用いて次の設問に 答えよ。 3 運動の法則 滑車 Q 滑車 P､ 糸 1 物体B 物体A- m 滑車 Q、 滑車 P 糸 1 物体B 物体Am (2) 物体Aと物体Bを静かにはなした後の, 糸1の張力の大き さはいくらか。 (3)物体Aと物体Bの高さの差がdになった瞬間の物体Aの速さはいくらか。 天井 糸 3 5m 図 1 天井 糸3 O 5m 図2 2 17 物体C 2 カF [19 九州工大 〕

力のモーメントでは反時計回りを正とするのですが区別がつきません。 判別の方法を教えてほしいですお願いします🙇

12 の 3³ F₁ O F2 sin 0.20 m 30% MOC P O F5 F3 OS FA Sings Kaff

「物体の運動エネルギーの変化量は動摩擦力が物体にした仕事に等しい」ということは、 動摩擦力が物体にした仕事と運動の向きにした仕事は等しくなりますか？

知識 仕 139 動摩擦力による仕事粗い水平面上で,質量2.0kgの物体に3.0m/s の初速度を与えてすべら 1/2 ます せると 6.0m進んで静止した。 物体が受けた動摩擦力の大きさは何Nか。 x 120 3 F = MN ½ my ² fmy ³² = 14 IN=F-20 22x2x1²2-1×2×9=120 用 20x61120J

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-