問109のコンデンサーの問題です。 S1を端子2に切り替えたときC1の電圧が2/3Cのままである理由を教えてください。

109 ・回路とつなぎかえ> 電気量保存の法則と、電位差の関係式を用いる。 (イ)S, を端子2に入れる C2の電圧はEと等しい 「極板の間隔を2倍」 電気容量は倍 Aのほうへ電荷をもどそうとするが、 ダイオードに止められる ア) 回路は実質的に右図の実線部分となり, C1 と C2 は直列である。 C と C2 の電圧をそれぞれ V1, V2 とすると AB間の電圧について Vi+V2=E 電気量について Q=CV=2CV2 上記2式より V₁=E 別解 初期電荷が0だからCとC2の電圧の比は電気容量の逆数の比になる。 C+2CE=2/3E C の電圧 V は Vi=C+2C 2C (イ) S端子2に入れると, C2の極板間の電圧はEになるから,AB間の電位 差は Vi+E= 5 =1/32E+E=1E (ウ)BよりAのほうが電位が高いからDには順方向に電流が流れ,Dの電圧が 0になるまで電荷が移動する。 S2 を閉じた後の各コンデンサーの電位差を図のように V1, V2, Vと すると V1 + V2=V/3 ※A← ...... ① また、各コンデンサーに蓄えられている電気量はそれぞれ Q=CV1 Q2=2CV2 Q3 = 2CV3 点A側の電荷の保存より +Q+Q=+/CE+0 ゆえに Vi+2Vs = 212/2E 点P側の電荷の保存より -Q+Q2=1/3CE+2CE ゆえに Vi+2V2=1/32E -E q=Q₁==ce, 2 V-22-1/21. v= Q = 5 E₁ -3 ③ 5 ①, ②, ③ 式より V1, V2 を消去して V3 を求めると Vs= よって, 求める Q3 は 12 Q3=C₁V₁=2C ×52E=CE 12 別解 S2 を閉じた後の図で,点A, Pの電位をx, y と仮定する。点P側の 極板の電荷の保存より Cx(y-x)+2C×(y-0)=-12/3CE+2CE 点A側の極板の電荷の保存より C×(x-y)+2C×(x-0)=+/3/3CE+0 -E, =1/72E.y=1/2E -E 上記2式より x= 5 よって,C の電気量 Q, はQ=2C×(x-1)=2C×(1/E-0)=1/CE (エ) 極板の間隔を広げると電気容量が小さくなる※B。 「Q=CV」より,Q3が 一定ならば,C3 が小さくなると V3 は増加することとなる。 電荷はダイオードDを逆方向に流れることができないから, C3 の電荷が(ウ) のまま保たれる。 V1 Cx=2C×12=cQ==.22CE 2 11 2 _1.Q2 5 1 = U = 1 x V² - 1 · 2 0 - 1 0 ( 2 ) ² - 1 IC (CE) - CE = -CE2 25 144 2 2C 2 2C V20 E S1 |C1 P• ・C C 2 2C A A C₁ C₂ C1 B V3 C 2C より V1+V2=V3 S2 を閉じる前 A V₁ ※ A Vi+ V2=V V3 = V HE 2C B +2/3CE CE C3 P +2CE C21 2C-2CE B S2 を閉じた後 Ax 0 電位差 0 2C S₂ 文 C31 2C0 電位差 0 2C 気容量がいずれもC〔F〕のコンデンサー C1, C2, 抵抗値 108. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように、電圧 Vo [V], 2V 〔V〕 の電池 E1, E2, 電 [R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて,C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。また, 電池の内部抵抗は無 1+ 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 Vo (V) E2 2V (V) (1) S, を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E」 がした仕事を求めよ。 (2) 次に, S, を開きS2を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また, この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, Si を開き S2を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4) この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を 求めよ。 S ◆BC=es より電気容 量は極板間隔dに反比例する。 S₁ 180 114 コンデンサー 89 B R R [Ω] C₁ C [F] 109. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 A S2 C2 C [F] tr 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれC, 2Cの平行平板コンデンサー, C3 は極板間隔を変えることが できる平行平板の空気コンデンサーで,あらかじめ電気容量 が2Cになるように極板間隔を調節してある。Eは起電力E の電池, S, S2はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, C1, C2, C3 の電荷は0で, S1, S2 は開かれている。Dは順方 向のみに電流を通し, そのときの抵抗値を0とする。 まず, S1 を端子1に入れて C1, C2 を充電した。このとき、 C の極板間の電圧はアである。 次に, S1 を端子2に入れて, 十分時間が経 S を開いた。このとき, AB間の電位差はイになっている。この状態で、 と C3 にはウの電気量が蓄えられる。 次に, S2 を閉じたまま, Cg の極板 に広げた。 この操作の後, Ca における極板間の電圧 V, 蓄えられている電気 の電気容量 Cx と,極板を広げるのに必要とした仕事Uを, C, Eなどを用い れを区別してエに示せ。 S₁ E 12 =C2 B 110. 〈4枚の導体板によるコンデンサー回路) 次のア~スソーチの中に入れるべき数や式を求めよ。 る文章を解答群から選べ。 ただし,数式はC, V, dのうち必要なも

2枚目の写真。 V3の方向ってどの向きかわかりますか？ わかるならなぜその向きになるのか教えてほしいです。

(解答はすべて物理解答用紙に記入すること) [1] 図1のようにエV座標をとる。 エリ座標は水平な面であるとする。 この平面 上で質量の小球と質量2の立方体Bの衝突について考える。 初めの状態 で立方体Bは、原点Oに設置してある。 小球Aと立方体Bの衝突の際, 反発 係数(はね返り係数) <e<1)の非弾性衝突を行うものとする。 また, 小球 A や立方体Bの大きさは無視できるほど小さく､小球A や立方体Bの回転は考 えないものとする。さらに、空気抵抗や水平な面との間にはたらく摩擦力を無 視する。 O 図1 x

②のイメージが全くわかなくて解説を見ても❓ってなってしまいますこのまま分からないままは嫌なので教えてください😭😭🙇‍♀️ まずどうしてAが0 +0が0なのかその０がどこから出てきたのかもわかんないしどういう考え方❓って思っちゃいます(＞＜)(＞＜)(＞＜)(＞＜)

定滑車に糸をかけ, 両端に質量mおよびM (M> m) の小球 A, Bを取りつけた。 Aは水平な床に接し, Bは床からんの高さに保持 されて糸はたるみのない状態になっている。 いま, Bを静かにはな すとBは下降を始めた。 重力加速度の大きさをgとし, 床を高さの 基準とする。 (1) Bが床に衝突する直前の A, B の速さをvとする。 このとき, A, B がもつ力学的エネルギーはそれぞれいくらか。 (2) Bが床に衝突する直前のA,Bの速さはいくらか。 簪 (1) Bが衝突する直前の力学的エネルギ ーはそれぞれ A : 12/2mvi+mgh 盲針 A, B には,重力 (保存力) のほかに糸の張力 (保存力以外の力) もはたらくが, 張力が A, B にする仕事は,正, 負で相殺するので,力学的エネルギーは保存される。 ⑨ なんで? -Mv² +0==Mv² Mv². 2² B: (2) 最初 (Bをはなした直後)の力学的 エネルギーはそれぞれ 説動画 AO A: 0+0=0 B : 0+Mgh=Mgh A, B をあわせて考えると、 全体の力学的 エネルギーは保存されるので VAN 01x0+Mgh=mv² + よってv= h = (1/2mv² +mgh) + +1/+Mv³² 2(M-m)gh M+m 回 基

(ⅲ),(ⅴ),(ⅶ)の電圧がなぜそのようになるのか分かりません。どなたか詳しく教えてください！

2 図のスイッチを閉じる。 以下をV, d, Cなどを用いて求めよ。 極板間は真空とす る。 V €3 d( (i) コンデンサーの電荷Q1 (ii) 極板間隔をdとして電場E このまま極板間隔を2dとする。 (Ⅲ) コンデンサーの電圧V2と電荷Q2 (iv) 電 E2 C この状態でスイッチを開く。 間隔をdに戻す。 (v) コンデンサーの電圧V と電荷Q3 (vi) 電場E3 極板間に比誘電率c = 3 の物質を入れる。 (vii) コンデンサーの電圧V (ii) 電場 E4

(5)番なんですがN>=0は分かるのですがそれ以降が分かりません。わかりやすく教えて欲しいです。

31 鉛直方向への物体の単振動 ばね定数kのばねを鉛直に立て, 床に固定する。 (1 ねの上端に質量mの薄い板Bを取りつけ,板の上 00 に質量 M の小球 A を乗せると,自然長からだけ縮 B- んで静止した。このつりあいの位置をx=0 として, 鉛直上向きにx軸をとる。 また, 重力加速度の大きさ をg とする。 (1) ばねの縮みαを求めよ。 & DUH 次に板 B をつりあいの位置から、さらに6(>0) だけ下げて静かに放すと, AとBは一体となり単振 動した。 (2) 小球 A と板Bの単振動の周期を求めよ。 (3) 位置 x における,小球Aの速さを求めよ。 (4) 小球 A が板 B から受ける垂直抗力N をxの関数として表せ。 MOO AUSSE 出題パターン (5) 小球Aが板 B から離れないの条件を求めよ。 516100-2 .. a= 折り返し点は速さ0で静かに放し た x = - b と,振動中心に対して対 称の位置にあるx=bo 自然長はx=a の点。 102 漆原の物理 力学 解答のポイント! さぶ A,B間に働く垂直抗力をNとして, A, B それぞれの運動方程式を立て, N を求めAがBから離れる 垂直抗力N=0を用いる。 magn 下向きにとるこ 解法 (1) 問題文の図で,力のつりあいより, (M+m)g=ka M+m ① k 単振動の解法3ステップで解く。 (1+0) S** STE | 1 x軸は与えられている。 DRS STEP2 振動中心は、つりあいの(自a 位置x=0の点。 g Baiepm x1 (中) 0x a+ 上 Lau T-e ポイント!! 今後の式変形に,この式を フル活用することになる。 必ず向きを そろえる AV Spreeeeee da at, af Mg mg 図9-8 2000円 A k(a-x) B IN 「縮み a-x (1+0)S STEP3 図9-8のように, 加速度をα, A,B間の垂直抗力をNとす ると,図9-8 より A,Bの運動方程式は, (1+n)S

なぜFが出てくるのか分かりません。 教えてください🙏🏻

の 基本例題11 接触した2物体の運動 水平でなめらかな机の上に質量がそれぞれ 2.0kg, nois cg 3kg 2kg B 3.0kgの物体A, B を接触させて置く。 A を右向きにA Mat 20N の力で押し続けるとき, 次の各問に答えよ。 大 (1) A. B の加速度の大きさはいくらか。 A,B 太さはい (2) A,Bの間でおよぼしあう力の大きさはいくらか。 指針 2つの物体が接触しながら運動して いるとき, 作用・反作用の法則から、 2つの物体 は、大きさが等しく逆向きの力をおよぼしあって いる。 A, B が受ける力を図示し, それぞれにつ いて運動方程式を立て, 連立させて求める。 解説 (1) AとBがおよぼしあう力の大 きさをF〔N〕 とすると, 各物体が受ける運動方 A F[N] F[N] 20N B [a[m/s2] AM 20N 基本問題 87,96 向の力は、図のようになる。 運動する向きを正 とし,A,Bの加速度をα 〔m/s2] とすると, そ れぞれの運動方程式は, A:2.0×a=20-F ... ① B:3.0×α=F ...2 式 ①,②から、a=4.0m/s2 (2) (1) の結果を式②に代入すると, [M] V3.0×4.0=F F=12N Point A,Bをまとめて1つの物体とみなすと, 運動方程式は, (2.0+3.0)a=20 となり, a が 求められる。 しかし, F を求めるためには、物 体ごとに運動方程式を立てる必要がある。

【途中計算】何度も何度も計算しても答えが出ません。どなたかこころ優しいかた教えてくれると助かります。

(3) √ M²-26 M² + ₁ + + ) then ・+ 2017 2 MY ²4² 2 1₁ 1₁-26M(√₁ +1₂) = (² 2 112011 -261-1-26114 #f 49 1) N -2611

何度も何度も計算しても答えが出ません。どなたかこころ優しいかた教えてくれると助かります。

(3) √ M²-26 M² + ₁ + + ) then ・+ 2017 2 MY ²4² 2 1₁ 1₁-26M(√₁ +1₂) = (² 2 112011 -261-1-26114 #f 49 1) N -2611

なぜ重力の分力と垂直抗力はつりあうのですか？

3 斜面方向について運動方程式を立てる。 step ⑩ 小物体が受ける力は 重力(鉛直下向きに 0.20×9.8N) と 垂直抗力である。 step ② 斜面にそって下向き (小物体 の運動の向き) を正とする。 step ③ 重力を斜面方向と、斜面に垂 直な方向とに分解する。 斜面に垂直な方向については,重 力の分力と垂直抗力がつりあって いる。 したがって, 小物体は重力 の斜面方向の成分F[N] によって 加速される。 # @qste Sitt 正の 向き 30° - (40) A F F 1 v3 垂直 30% 重力 0.20> 160° 2 -H 30° 0

合力を求める際に、平行四辺形になるのは分かるのですが、そのからの式がわかりません。 ⑵では答えが51Nになるようですが、 式　30N×√3/2×2の2をかける意味がわかりません。 どういう意味の2でしょうか。わかる方教えて下さい。

いて それぞれ2力の合力を V3 = 1.7 とする｡ (2) 30N 60 20 30N 51 (3) 40