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物理 高校生

熱力学の問題です。最後の問題の言ってることは分かるのですが、圧力一定と考えるならシャルルの法則でも良くないですか?そうするとべつのこたえがてできます

容器内に閉じ込められた理想気体の膨張収縮について,以下の問に答えよ。ただ し、気体定数はRとし、単原子分子気体の定積モル比熱はCv=2R で与えられる。 理想気体の断熱膨張を気体分子の運動の観点から考察してみよう。図1のように、 理想気体が断面積Sの円筒状のピストン付き容器に封入されている。 気体が封入さ れている部分の長さは、ピストンをx軸方向に速度 uで動かすことで,変えること ができる。気体は単原子分子 N 個からなり,各気体分子は質量mの質点とみなすこ とができる。ただし、重力の影響は無視する。また,容器の壁面やピストンは断熱材 でできており、表面はなめらかである。 このとき, 以下の問に答えよ。 ピストン 断面積 S V y m V u X 長さ l 図 1 (a) ピストンが静止している状況 (u = 0) を考える。そのときに, 容器内部の気体 と壁面やピストンとの間に熱のやりとりのない状態のことを,以下では断熱状態と 呼ぶ。 このような断熱状態にあるためには, 気体分子とピストンとの衝突は弾性衝 突である必要がある。 なぜ非弾性衝突では断熱状態とみなすことができないかを説 明する以下の文の空欄(ア)~(キ)に当てはまる数式または語句を答えよ。 ただし,空欄 (ア)~(エ)に対しては数式を解答し,空欄(オ)〜(キ)に対しては選択肢の中から最も適切な 語句を選択のうえ,選択肢の番号で解答すること。 解答欄には答のみを記入せよ。 空欄(オ)に対する解答の選択肢: ① 物質量 ② 内部エネルギー 空欄(カ)(キ)に対する解答の選択肢: 3 熱量 ① 与えられた熱量 ② された仕事 ③ 与えられた物質量 質量 m,速度(by) の分子がピストンと非弾性衝突をする際のはねかえ

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高1 物理基礎 運動とエネルギー 2章 1~7の問題の解説よろしくお願いいたします。

2 章 | 演習問題 ①① 力のつりあい (② p.46~47) 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に2本の 軽い 1,2をつけ, 糸の他端を天井に固定 して小球を静止させた。 1,2が鉛直方向となす角 がそれぞれ30°60° であったとき, 糸が引く力の 大きさ T, [N] と糸2が引く力の大きさ T2 [N] を求めよ。 糸 1 30 糸 2 60° ②2 2物体の運動方程式 ① p.60~61) 軽い定滑車に軽い糸をかけ, その両端に 質量 5.0kgのおもりAと,質量2.0kg の おもり B をつけて, 静かに手をはなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1) おもりの加速度の大きさa [m/s²] を 求めよ。 (2) 糸がおもりを引く力の大きさ T[N] を求めよ。 2物体の運動方程式 ② (p.60~61) 質量 0.20kgの物体Aをな A めらかで水平な机の面上に 置く。 物体に軽くて伸びな いひもをつけ, これを机の 端に固定した軽い滑車に通 し ひもの端に質量 0.15kgのおもりBをつるす。重 力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) 物体Aの加速度の大きさa [m/s²] を求めよ。 (2) ひもが物体Aを引く力の大きさ T [N] を求めよ。 4 静止卵添力 (③ p.62~63) あらい面をもつ板の上に物 かたむ 体を置き 板を傾けていく。 図のように、傾きの角が 30℃になった直後に, 物体 は静かにすべりだした。 物 体と板の面との間の静止摩擦係数を求めよ。 130° 7 B ・あらい面 5 動摩擦力 (p.63~64) 傾きの角が30℃ のあらい斜 面上を物体がすべり下りる とき, 物体に生じる加速度 a [m/s'] を求めよ。 重力加 速度の大きさを9.8m/s², 斜面と物体との間の動摩擦係数を そって下向きを正とする。 思考問題 30° 1 2√3 力 (p.67 ) 1辺が10cm(= 0.10m) の立方体の 物体を水に浮かべたところ, 物体の 体積の半分が水面下に沈んだ。 この とき, 物体が受ける浮力の大きさF [N] と, 物体の質量 m[kg] を求めよ。 水の密度を 1000kg/m² 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 [23 の選択肢] ①台車の移動距離 ③台車の加速度の大きさ 要点の確認 t₁ t₂ あらい 斜面 7 運動の法則 (p.53~56) 斜面上の台車の運動に関 する実験を行った。 静止 していた台車を,斜面に そって上向きに手で押し て, 斜面上をすべり上が らせる。 台車から手をは なしたのち, 台車は最高 点に達し, その後,斜面 を降下した。 台車に内蔵されている速度センサーによ り, 台車の運動を調べたところ, 速さと経過時間 の関係を表すグラフは図のようになった。 空欄に当て はまる適切な語句を下の選択肢から選べ。 とし、斜面に 台車が最高点に達するのは,1 と考えられる。 台車が降下するときのグラフの傾きの大きさから [ 2 がわかるので,あとは 3 を調べれば, 台車が降下するときに, 台車にはたらく合力の大き さを求めることができる。 ② 台車の速さ ④台車の質量 [ 1 の選択肢] ①時刻の瞬間 ② 時刻の瞬間 ③時刻の瞬間

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高1 物理基礎 運動とエネルギー 2章 このページすべて解説お願いしたいです。🙇‍♀️

2 章 | 演習問題 「力のつりあい (p.46~47) 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に2本の 軽い糸1, 2をつけ, の他端を天井に固定 して小球を静止させた。 1,2が鉛直方向となす角 がそれぞれ30°60°であったとき, 糸が引く力の 大きさ T, [N] と糸が引く力の大きさ T2 [N] を求めよ。 130° 糸 1 2 60° ②2物体の運動方程式 ① (p.60~61) 軽い定滑車に軽い糸をかけ, その両端に 質量 5.0kgのおもり A と,質量2.0kgの おもりBをつけて, 静かに手をはなす。 重力加速度の大きさを9.8m/s² とする。 15 (1) おもりの加速度の大きさa [m/s²] を 求めよ。 (2) 糸がおもりを引く力の大きさ T [N] を求めよ。 3 2物体の運動方程式 ② (p.60~61) 質量 0.20kgの物体Aをな A ■めらかで水平な机の面上に 置く。 物体に軽くて伸びな いひもをつけ, これを机の 端に固定した軽い滑車に通 し ひもの端に質量 0.15kgのおもりBをつるす。 重 力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1)物体Aの加速度の大きさa [m/s 2 ] を求めよ。 (2) ひもが物体 A を引く力の大きさ T [N] を求めよ。 静止摩擦力 (p.62~63) 「あらい面をもつ板の上に物 かたむ 体を置き、板を傾けていく。 図のように、傾きの角が 30°になった直後に,物体 は静かにすべりだした。 物 体と板の面との間の静止摩擦係数を求めよ。 130° M B ✓ あらい面 ⑤5 動摩擦力 (p.63~64) 傾きの角が30° のあらい斜 面上を物体がすべり下りる とき, 物体に生じる加速度 a [m/s²] を求めよ。 重力加 速度の大きさを9.8m/s², 斜面と物体との間の動摩擦係数を そって下向きを正とする。 思考問題 130° t₁ 1 2√3 6 浮力 (p.67) 1辺が10cm(=0.10m) の立方体の 物体を水に浮かべたところ, 物体の 体積の半分が水面下に沈んだ。 この とき, 物体が受ける浮力の大きさ F [N] と, 物体の質量m[kg] を求めよ。 水の密度を 1000kg/m² 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 t₂ ②台車の速さ ④台車の質量 Link この章の 要点の確認 あらい 斜面 とし、斜面に 運動の法則 (p.53~56) 斜面上の台車の運動に関 する実験を行った。 静止 していた台車を, 斜面に そって上向きに手で押し て, 斜面上をすべり上が らせる。 台車から手をは なしたのち, 台車は最高 点に達し, その後,斜面 を降下した。 台車に内蔵されている速度センサーによ り, 台車の運動を調べたところ, 速さ”と経過時間 の関係を表すグラフは図のようになった。 空欄に当て はまる適切な語句を下の選択肢から選べ。 〔 1の選択肢] ①時刻の瞬間 ② 時刻の瞬間 ③時刻の瞬間 [2 3 の選択肢] ① 台車の移動距離 ③台車の加速度の大きさ M 台車が最高点に達するのは,1 と考えられる。 台車が降下するときのグラフの傾きの大きさから [ 2 がわかるので、あとは3 を調べれば, 台車が降下するときに, 台車にはたらく合力の大き さを求めることができる。

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物理の熱力学の問題です 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

76 第2章 熱と気体 *** 57 [12分 ・20点】 XX 気体の熱的性質について考えよう。 図のような, シリンダーとなめらかに動 くピストンからなる断熱容器があり, ピス トンにはバネが付けられている。 また,シ リンダーにはヒーターが付けられており, 断熱容器に閉じ込められた単原子分子理想 気体に外部から熱を加えることができる。 さらに, シリンダーにはコックが付けられ 0 63 8 ている。 最初にコックは開かれており, 容器内の気体の圧力は大気圧と同じであった。この とき シリンダーの気体の部分の長さとバネの長さはともに⑩であり、バネは自然 の長さであった。また,シリンダーの断面積を S, 大気圧を po, 室温を絶対温度で To とする。 問1 コックを閉じ、ヒーターによって熱を与えて容器内の気体をゆっくり膨張させ る。 容器内の気体の圧力が 10mとなったとき, パネの長さは 1/26 -ℓo となった。ぱね 定数は PoS この何倍か。 ② 63 80 25 144 3 9 8 19 ② 144 9 80 17 3 144 ヒ 5 4 *コック 80 9 問2 このとき, 容器内の気体の絶対温度をTとする。 T1 は T の何倍か。 9 8 4 9 ① ② (3 4 ⑤ 6 9 5 8 問3 気体の物質量をn, 気体定数をRとすると気体の内部エネルギーの増加分4U はいくらか。 0nR(T₁-To) nR (Ti-To) ⒸnR (T₁-To) 13 144 6 5 ⒸnR(T₁-To) 問4 この間に容器内部の気体は, 外部(大気とバネ)に対して仕事をする。 この仕事 W は poSlo の何倍か。 ① 8 9 バネ 10 9 11 144 4 問5 ヒーターによって気体に与えた熱Qを4UとWを用いて表せ。 0 AU-W ②4U+W 3 W-AU *58 18分 ・12点】 X A 問1 容器内に閉じ込めた理想気体の温度を上昇させる。 温度上昇が共通のと き,気体の体積を一定に保った場合と, 圧力を一定に保った場合を比べると、必要 熱エネルギーはどちらの方が大きいか, またその理由は何か。 ① 体積を一定に保った場合の方がQが大きい。 理由は気体が外部に仕事をしない からである。 ② 圧力を一定に保った場合の方がQが大きい。 理由は気体が外部に仕事をするか らである。 どちらの場合もQは同じである。 理由は温度上昇が同じだからである。 B 気体定数をRとする。 理想気体の定積モル比熱をCio 定圧モル比熱をC, とする。 Cr, Cyの間に成 り立つ関係式として正しいものはどれか。 ① 0 Cp-Cv=R ②Cv-Cp=R ③ Cy+Cp=R 問3 単原子分子理想気体と2原子分子理想気体の定積モル比熱の組合せとして正し いものはどれか。 ただし, 気体の温度は300Kとする。 ② §2 気体の状態変化 4 単原子分子 R R R -R 77 2原子分子 3R R R R

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物理の熱力学の問題です。 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

68 第2章 熱と気体 *** 50 16分・8点】 基 TXXXO お茶の冷まし方について考えよう。 問1 次の文章中の空欄 1 2 に入れる記号として正しいものを一つずつ 選べ きゅうす 急須に入った熱いお茶を, 二つの湯飲みを用いて冷ましたい。 ただし、二つの湯 飲みは初め室温にあり, 同じ熱容量をもつものとする。 次の二つの方法を比べてみ よう。 方法A: 図1のように, 全量を一つ目の湯飲みに入れたあと, 二つ目の湯飲みに 移す。 方法B: 図2のように, 全量を二つの湯飲みに均等にわけたあと, 一つの湯飲み にまとめる。 方法Aで一つ目の湯飲みが受け取った熱量Q と, 方法Bで空になった湯飲みが受 け取った熱量の関係は, QA 1 QBであり, 方法Aで冷ましたお茶の温度 2 TB となる。 ただし, T, と, 方法Bで冷ましたお茶の温度 TB の関係は, TA これらの過程では、お茶と湯飲みはすぐに同じ温度になるとし, 湯飲み以外への熱 の流出は無視できるものとする。 1 2の解答群 方法 A UU 図1 J.ALE 方法 B 60 図2 問2 次に,空気中への熱の放出によるお茶の温度変化に T* ついて考えよう。お茶は, 時刻0で温度 T であったが, To しだいに冷めていき, やがて室温 Tになった。 図3は との間の温度変化を示す。 お茶が,時刻 0から1までの 間に放出した熱の総量Qを表すグラフとして最も適当 T なものを一つ選べ。 Q₁ ① で 0 Q₁ 0 t 0 2 0 Q↑ 0 0 §1 熱と温度 図3 3 69

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リードa15ページの問題です! 14番bでは力を分解せずに解いているのに対し15番の(1)では力を分解した同方向のモーメントで解いていて、分解せずにそのまま1/2L×W-T cos30=0で答えが出てこないのは何故ですか?

リード C 0,1 198N /第2章 剛体にはたらく力のつりあい 15 1964 基本問題 13. 棒のつりあい 長さ20cmで質量 1.0kg の一様 な棒ABの両端におもりをつるし, A から 7.0cmの点 Pにばね定数が980N/m のばねの一端をつけた。 ばね の他端を天井に固定して静かに離すと, ばねは10cm伸 び棒は水平につりあった。 A, B につるしたおもり km の質量 ma, me [kg] を求めよ。重力加速度の大きさをg=9.8m/s²とする。 a&№. (a) '///////// 60° A A 14. 棒のつりあい●長さ 0.60m, 重さ 60N の一様な棒 AB を,A端につけた糸でつる し力Fを加えて図(a)~(c) のよ うに支えた ((a) Fは水平 (b) カFは鉛直上向き (c) 棒 AB BL は水平)。 それぞれの場合の糸の張力 T 〔N〕 と F [N] の大きさを求めよ。 F 7.0cm (b) . A なすように立てかける。棒のA端から 1/31 GON ↓F 980 N/m 15. 棒のつりあい 長さ 重さ W の一様な棒AB があり,A 端はちょうつがいで壁につけられ, 他端Bは, Aの真上の壁上の点 Cに結ばれた糸により, 図に示す状態で支えられている。ただし, 棒は壁に垂直な鉛直面内にある。 0.10m B (1) 糸の張力の大きさを求めよ。 (2) 棒のA端がちょうつがいから受けている抗力の水平成分,鉛 直成分をそれぞれ Rx, Ryとする。 Rx, Ry の大きさと向きをそ れぞれ求めよ。 例題3 16. 壁に立てかけた棒のつりあい 長さ 1[m]の軽い棒 AB を, 水平であらい床と鉛直でなめらかな壁の間に,水平から 60°の角度を (c) '///////////// 45° l離れた点に重さ W 〔N〕 の A IC 13 130° 60° B 例題3 M60B 例題 3 60° PE, COBY B Na おもりをつるしたところ,棒は静止した。 (1)棒にはたらく鉛直方向および水平方向の力のつりあいの式と,点 Bのまわりの力のモーメントのつりあいの式を立てよ。 棒が壁か ら受ける垂直抗力の大きさを NA 〔N〕, 床から受ける垂直抗力の大きさをNB〔N〕 , 摩 例題 4,24

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