物理基礎 開管の問題です。 (3)の問題が分からないです。自分は1.2×10³かなって思ったんですが、解答を見てみると6.0×10²でした。解説などものっていないので、解き方考え方も添えて頂けると嬉しいです。 よろしくお願いします！

え 11. 開管の管口付近で音を鳴らすと、 図のような 2倍振動の定在波が 生じた。管の長さを85cm, 音速を3.4×102m/s として, 次の各問に 答えよ。 ただし,管口と定在波の腹の位置は一致するものとする。 85cm- 20.0 (1) この定在波の固有振動の波長は何mか。 (2) この気柱から出る音の振動数は何Hzか。 (g) 3倍振動の振動数は何Hzか。 a] 62.0

この問題の問4、問5が分かりません。 答えと解説、両方ともお願いしたいです。

2 軽くてなめらかに動くことのできるピストンの付いたシリンダーを考える。 以下の問いに答え よ。 なお、解答用紙には答えに至る説明あるいは計算過程も記述せよ。 ( 60点 ) 問1.はじめはピストンが固定され、図のようにシリンダー内が薄い仕切り板により体積 1/3V[m²) および 1/2 V[m])に区切られているものとする。 体積 1/32V[m]の部分には温度 [K] 圧力 3P [Pa〕の単原子分子理想気体が入れられており,もう一方の部分は真空状態になっている。 この状態から内部の気体がピストンの外に出ないように仕切り板を静かに取り外し、 十分時 間が経った後の状態を状態 A とする。 状態 A の気体の圧力を求め, V, TP のうち必要な ものを用いて表せ。なお、この過程においてシリンダー内の気体は断熱状態に置かれている ものとする。 3P'v=Q+ 3 13 3 3P. T 真空 E PV 状態 Aの気体に対して,ピストンを固定したまま熱量 Q, [J] を加えたところ、 気体の圧力が上 昇した。 この状態を状態Bとする。 次に, 状態Bからピストンの固定を外し、 気体の温度を一定 に保ったまま, 気体の体積が2V[m²〕になるまでゆっくりと膨張させた。 気体が膨張した後の状 態を状態C とする。 ここで状態Cの圧力は状態 Aの圧力よりも大きかった。 その後,状態Cか ら気体の体積を保ったまま、 気体の圧力を状態 Aと同じにした。 この状態を状態Dとする。 最 後に,状態Dから気体の圧力を保ったまま、 気体の体積を状態 Aの体積まで圧縮した。 問2. 状態 B の気体の圧力を求め, V, P, Q」 を用いて表せ。 問3. 状態Cの気体の圧力を求め, V, P, Q を用いて表せ。 問4. A→B→C→D→Aの一連の過程を熱機関のサイクルとみなしたとき,このサイクルに おいて気体が外部に対して正負にかかわらずゼロではない仕事をした過程はどこか。 対応す る過程を下記の(a)~(d)から全て選択し, 解答欄の所定の場所に記入せよ。 また, 過程B→C において気体に加えられた熱量を Q2[J]としたとき, サイクル全体で気体が外部にした仕事 の総和を求め,V, P. Q2 を用いて表せ。 (a) A-B (b) B-C +Q 2V (c) C-D (d) D-A 7. 問5. 問4のサイクルにおける熱効率を求め, V, P. Q, Q2 を用いて表せ。 ご PV @a,+PV. 3 2 Q,+P EV

これあっているか確かめて欲しいです。ごちゃごちゃしててすいません🙇 もし間違っていたら教えて欲しいです。

物理 (b) 図3-3のように,z軸上に十分に長い導線があり、導線には大きさがIの電 流がz軸の正の向きに流れている。 また, xz 平面内に1辺の長さがαの正方形 の1巻きのコイルが固定して置かれており、正方形の辺ABは軸と距離αだけ はなれている。導線とコイルは空気中にあり、空気の透磁率をμ, 円周率をと する。このとき,z軸上の導線の電流が, 正方形の頂点Aの位置につくる磁場 7 の (磁界)の磁束密度の大きさは 6 であり、磁束密度の向きは 向きである。 fut 2Ra Z軸の負 Vb I 次に,コイルに大きさがiの電流を図3-3のA→B→C→D→Aの向き に流すと, コイルはz軸上の導線の電流がつくる磁場から力を受けた。 コイルの 辺ABが軸上の電流がつくる磁場から受ける力の大きさは 8であり, 力の向きは の向きである。また, コイル全体が軸上の電流がつくる 磁場から受ける力の大きさは 10 であり,力の向きは 11 の向きで ある。 x軸 1 Co H= H: 270 27.22 47 ※軸の負 1 2 より I 5/19 Bi→>> sec b Vis C + o 4th F Owth S y B = M F & B = MI a より 1 47a A a F. Iblay F. 472 4 D F Fr Wa 図魚 F2 F: MiI Miz 27 47 4 9 ANI (1-31/10 ) 2 2aI 20 29 20 20

(2)についての質問です。 固有振動とは両端が節になる振動のことだと思うのですが、なぜ解答は答えのようになるのですか？？ 振動数を上げていくと、3倍振動が起こる。というところが理解できません。解説お願いします🙇‍♀️ 追記 類題5の(2)の解説もお願いします🙏🙏

10 20 例題5 解 気柱の振動 長さ 1.7mの開管内にある振動数 の音を入れたところ, 2倍振動が 発生した。 音の速さを 3.4×102m/s, 管口の位置を腹とする。 (1)音の波長 2 [m]と振動数 [Hz] を求めよ。 1.7 m (2) 音の振動数を徐々に上げていったとき、 次に気柱の固有振動が起 こるのは,振動数が何Hzのときか。 定在波を図にかき,管の長さと音の波長の関係を考える。 はんはちょう (1)2倍振動なので,開管の長さが半波長(2)の2倍に等しくなる。 1.7 = λ2 × 2 2 よって A2 = 1.7m また, 「v=fi」(p.111(3)式) より 22 -1.7m V 3.4 × 102 f2 = = = 2.0×102Hz 12 1.7 (2) 振動数を上げていくと, 3倍振動が起こる。そのときの波長を 3 [m], 振動数をf [Hz] とすると 1.7m λ3 1.7 = × 3 2 = λ3 = 3.4 3 「v=fi」より m 3.4 3.4×102 = fs × よって f = 3.0×102Hz 3

問3についてです。 容器の中の空気の圧力が回答をみると図35-3では下向きに図35-4では上向きになってたりしてる理由を教えてほしいです。

*第35問 次の文章を読み, 下の問い (問1~3)に答えよ。 (配点 12 18分 れ、底面を上にして静かに手を離すと, 図1のように, 円筒中の水面が外部の水 より少し下がった状態で,鉛直に静止した。 外部の大気圧をPo, 水の密度を 一端を閉じた質量M, 断面積Sの円筒を,内部に少し空気が残るように水中に入 力加速度の大きさを」とする。円筒は熱を通さず、円筒の厚さは無視できるもの する。また,円筒内部の空気は、常に水温と同じ温度であるとし,その質量は に比べて十分小さく無視できるものとする。 DISO OST 大気圧 Po 質量 M, 断面積 S 問2 水温を測定したところ15℃であり、円筒内の気柱の高さはだった。その状 態から,水温を43℃まで上げた。 このとき気柱の高さはの何倍になるか。 最も適当な数値を,次の①~⑥のうちから一つ選べ。ただし、外部の大気圧 はPo. 水の密度はpのままであるとし、水の蒸発は考えないものとする。 2 倍 ① 0.3 ② 0.9 ③ 1.1 ④ 1.5 ⑤ 2.2 ⑥ 2.9 問3次に,図2のように円筒を鉛直に保ったまま引き上げると,円筒内の水面は 外部の水面からんの高さまで上がった。 このとき,手が円筒を上向きに支えて いる力の大きさを表す式として正しいものを、下の①~⑥のうちから一つ選べ。 3 p 図 1 Po h 問1 円筒の内部の空気の圧力を表す式として正しいものを次の①~⑥のうち から一つ選べ。 1 第2章 熱と気体 ①Po- Mg S ②Po Mg ③Pos ④ PS - Mg 図 2 ⑤ PS PS + Mg 3 Mg-pShg ② Mg ① Mg + pShg ④ Mg + pShg + PoS ⑤ Mg + PS ⑥ MgpShg + PS

気体が真空へ膨張するときなぜ仕事をしないとなるのでしょうか

図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A, B がある。左の 容器 A の体積は Vo で, 右の容器 B には, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り 付けられている。はじめ,栓Cは閉じられており,容器 A には絶対温度 To で外部と 同じ圧力 Poの気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり, 体積が夢とな るようにピストンが固定されている。 ただし, 円筒容器,栓,ピストンは熱を通さ ず, 細い管の体積は無視してよいものとする。 O 0 ピストン製 S 容器 A 栓C 容器B (断面積) C Vo, To, Po Vo 1/2 真空 Poえなけれ 問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと, 気体が容器 A, B 全体に一様に広 がった。この過程に関する記述として正しいものを二つ選べ。原千代千葉華 ① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。 間 Vq .> ② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。 気体は外部に対して仕事をせず,気体の圧力は変化しない。標 ③ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は減少した。 ④ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は変化しない。 2 ⑤ 気体の温度は 1 To に下がる。 0EST @ ⑥ 気体の温度はTのまま変化しない。 3 2 ⑦ 気体の温度はTに上がる。 シリンダー ocea 083 Q 068 0

解説お願いします🙇‍♀️

君に 10 (1) 図のように,水平面内に xy 直交座標をとり, 原点Oに波源S1, x軸上で x=6cmの位置に 波源をS2に固定する。 波源S1, S2 からは,同位 相で波長がいずれも2cmの波が送り出されている ものとする。このとき, 線分S1 S2 上には, 波源S1, S2からの波が強め合う点がいくつあるか。 y(cm)↑ 8cm 正しいものを,下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, 波源S1, S2の位置が強め合う点である 場合,波源S1, S2の位置は除いて数えるもの とする。 10 A B S1 iS2 -6cm x(cm) ① 1つ ② 2つ ③ 3つ ④ 4つ ⑤ 5つ 6つ

問5の問題がわかりません。 解説のマーカーで線を引いた部分について、なぜ、1/4Tとなったのですか？

体1. 方向 問4 積 12 ③ Point 運動量の変化と力積の関係 物体の運動量の変化は、 積と等しい。 mv2mvy=FAt その間に物体が受けたか m質量 : 変化前の速度, V2 変化後の速度 Fat: 受けた力積 Point! 衝突での作用・反作用の法則 作用・反作用の法則より直線上の小球入 の衝突で小球 A. Bが及ぼし合う力は大きさが等 しく向きが逆である。 そのため, 衝突で小球が小 球Bから受けた力積をIとすると, 小球Bが小球A から受けた力積はと表される。 小球Aと小球Bが衝突したとき, 小球Bが小球 から受けた力積は, 運動量の変化と力積の関係から、 4mv-04mo (右向きに大きさ4mv) である。 作用・ 反作用の法則より 小球 A が小球Bから受けた力 は、4m (左向きに大きさ4mv)である。 問5 単振動の振幅,周期 13 8 Point! 単振動の振幅 小球Bの振動の中心はばねが自然の長さのときの 小球Bの位置(力のつり合いの位置, 小球 A と衝突 した位置)で,単振動の一方の端は小球Bが最もばね を押し縮めた (壁面に最も近づいた)ときの位置であ る。 そして、振動の中心から端までの距離が振幅で ある。 求める距離は,力学的エネルギー保存の法則を用 いると求めることができる。 1/2 =1/2x2 法則を用いると, 1.4mv²= よって, X=20√ 第3問 A 問1 動の周期をT とすると, T=2 衝突直後から小球Bは単振動を始める。この単振 二つの のスリッ 明暗の縞 4m m =4π k 問2 千 小球Bはばねが自然の長さ (振動の中心) の位置か ら単振動を始める。 単振動を始めてからはじめて小球 かばねを最も押し縮めたときまでの時間は 1/17 表されるので, 求める時間は, 1/27=1/2x47 m m =π √ k +α! 単振動の周期 小球Bの単振動の周期を導いてみよう。 ばねが自 然の長さからxだけ縮んでいるとき,水平右向きを 正とすると、小球Bにはたらく力はxと表され る。この力は復元力であり、小球Bの加速度をαと すると、運動方程式は4ma=kxとなるので. a=-- k x と表される。 4m また、単振動の角振動数を とすると a=-x と表されるので、上式と比較して k 小球Bの単振動の周期をTとすると 4m √ k 222 = 4π T= @ +α! 単振動の振幅 m k 単振動の角振動数を とすると, 小球Bが振動の 中心を通過するときの速さと振幅の関係は. k Point 経経反合 ※反 レー S1, S スリ リッ リッ この 光 Point! ばねによる単振動の周期 ばねにつながれた物体の単振動の周期は T=2π m √ k T: 周期, m: 質量 k : ばね定数 衝突直後から小球Bがはじめて壁面に最も近づい たときまでに移動した距離は,小球Bがばねを最も 押し縮めたときのばねの自然の長さからの縮みと考え ればよい。その距離をXとして、衝突直後に小球B が水平右向きに速さ”で動き始めたときとばねを も押し縮めたときについて力学的エネルギー保存の v = Aw= A√ Am (上の+α!のの式を代入) m よって, A=20 √ k (第二

解説お願いします🙇‍♀️

君に 10 (1) 図のように,水平面内に xy 直交座標をとり, 原点Oに波源S1, x軸上で x=6cmの位置に 波源をS2に固定する。 波源S1, S2 からは,同位 相で波長がいずれも2cmの波が送り出されている ものとする。このとき, 線分S1 S2 上には, 波源S1, S2からの波が強め合う点がいくつあるか。 y(cm)↑ 8cm 正しいものを,下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, 波源S1, S2の位置が強め合う点である 場合,波源S1, S2の位置は除いて数えるもの とする。 10 A B S1 iS2 -6cm x(cm) ① 1つ ② 2つ ③ 3つ ④ 4つ ⑤ 5つ 6つ

解説お願いします🙇‍♀️🙇‍♀️

君に 10 (1) 図のように,水平面内に xy 直交座標をとり, 原点Oに波源S1, x軸上で x=6cmの位置に 波源をS2に固定する。 波源S1, S2 からは,同位 相で波長がいずれも2cmの波が送り出されている ものとする。このとき, 線分S1 S2 上には, 波源S1, S2からの波が強め合う点がいくつあるか。 y(cm)↑ 8cm 正しいものを,下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, 波源S1, S2の位置が強め合う点である 場合,波源S1, S2の位置は除いて数えるもの とする。 10 A B S1 iS2 -6cm x(cm) ① 1つ ② 2つ ③ 3つ ④ 4つ ⑤ 5つ 6つ