模試の復習をしたいので解説お願いしたいです

〈注意〉 物理の受験者は、次の表に従って4題を解答してください｡ 選択問題 必答問題 1, 2, 3, 4 物理問題 【物理 必答問題】 1 次の文章を読み、 後の各問いに答えよ。 (配点30) A 解答は物理の解答用紙に記入してください。 斜面 SPHAL 161052 図1のように、 水平面となす角度が0のなめらかな斜面があり、 斜面上には表面がなめら かな壁 (斜面に垂直に立てられた薄い板)が設置されている｡ 壁の区間 AB は水平な直線に, 区間 BD は斜面上の点Oを中心とする半径rの半円になっており, それらは点Bでなめらか に接続されている。 点Bは半円の最下点,点Dは半円の最上点である｡ 壁の区間 AB 上に は,質量mの小球Pと質量Mの小球Q があり、その間にばね定数kの軽いばねを壁の区間 AB に沿って水平方向に置き,PとQをばねの両端にそれぞれ手で押しつけてばねを自然の 長さからxだけ押し縮めた状態で静止させている。 PとQから同時に手を静かにはなすと ばねが自然の長さに戻ったときにP と Q はばねから離れ, その後, Pは点Bを通過した。 ば ねは壁の区間 AB に沿って水平方向に伸び縮みするものとし, Pは常に斜面上を運動するも のとする。 また、ばねから離れた後のQは, 壁に沿って運動し,点Aに達した後,斜面の 外に出るものとする。 重力加速度の大きさを」とし、空気抵抗は無視できるものとする。 QばねんP Mcounomom 壁 図 1 - 2- B 選択問題の出題内容 O (60分) 水平面 C 問1 ばねが自然の長さよりxだけ縮んでいるとき, ばねの弾性エネルギーはいくらか。 問2 ばねが自然の長さに戻ったときの P Q の速さをそれぞれ, Vとする。 ばねが自然 の長さよりxだけ縮んでいるときとばねが自然の長さに戻ったときについて, P, Q 全 体の運動量の水平成分が保存することを表す式を答えよ。 問3 問2のはいくらか。 m, M, k, x を用いて表せ。 ただし、 解答欄には結論だけでな 考え方や途中の式も記せ。 点Bを問2の速さで通過したPは, 壁の内側に沿って斜面を上昇し, ∠BOC=90° と なる点Cを通過した後, 点Dから飛び出した。 問4Pが点Cを通過するとき,Pの重力による位置エネルギーはいくらか。 ただし, 点 Bを通る水平面を重力による位置エネルギーの基準面とする。 mor 9m9 問5 Pが点Dを通過するときの速さを、 問2の”およびr, 9, 0 を用いて表せ。 問6 Pが点Dを通過する直前に,Pが壁の内側から受ける力の大きさを, 問2の”およ ぴr, m, g, 0 を用いて表せ。 の最小値を求めよ!!! 問7 Pが点Dを通過するための問2の』の最小値を求めよ。 点Dから飛び出したPは, 壁の区間 AB上のある位置に到達した。 CAME 問8点Dから飛び出したPが到達した, 壁の区間 AB上の位置の, 点Bからの距離の最 小値を求めよ。 -3- 物 理

（1）でなぜ（10×cos30°）の二乗ではなく、10の二乗なのですか？

148. 摩擦のある斜面上での運動 水平とのなす角が30° の粗い斜面上に, 質量 2.0kgの物体を置き, 斜面に沿って 上向きに初速度10m/sで打ち出した。 物体は、斜面に沿っ て 5.0m すべって静止した。 重力加速度の大きさを9.8 m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1) この運動の前後で, 物体の力学的エネルギーの変化はいくらか。 (2) 物体にはたらいていた動摩擦力の大きさはいくらか。 心 ヒント (1) 静止したときの物体の力学的エネルギーは,重力による位置エネルギーのみである。 10m/s, 247 2.0kg 5.0m 130%

(2）ついてです。 なぜここではルートの中にV0ではなくV0^が入っているんでしょうか？確かに、2乗すれば√をつける前の値に戻りますが、他の問題、例えばkx ^/mの場合などは、Xが二乗されているため、√k/m xとなっています。

水平な地面の端に高さんの鉛直な壁があり、その 上から質量mの小球を水平方向に初速で投げ出 した。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 小球が地面に到達する直前の速さを”として 投げ出した瞬間と地面に到達する直前との間に成 りたつ力学的エネルギー保存の式を書け。 ただ し、 地面を重力による位置エネルギーの基準水平 面とする。 13mo Ⓒmigh 2 //mofmgh = 1/2mt 83 V (2) 地面に到達する直前の小球の速さは,vo,g,hを用いて,どのように表される っぴo2gh V = √ Vo+ Digh (m/s) + V₁+2gh don't 図のように、 小物体を軽いばねに押しつけ, ばねを自然の長さからxだけ縮めた後,

(２)でN＝0が含まれるのはなぜですか？ ※円運動

周期の式「T 基本例題 37 鉛直面内の円運動 図のように、なめらかな斜面と半径rのなめらか な半円筒面が点Aでつながっている。 質量mの小 球を点Aからの高さんの斜面上の点Pで静かには なしたところ、小球は面にそって運動し,最高点B を通過した。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 点Bを通過するときの小球の速さを求めよ。 (2) 点Bを通過するために, hが満たすべき条件を求めよ。 最高点Bで受ける垂直抗力が0以上であれば, 小球は点Bを通過できる。 m-N-mg=0 (1) 点Aを重力による位置エネルギーの 基準とし,点Pと点Bの間で力学的 エネルギー保存則を立てると 0+mgh=/mv²+mg•2r よってv=√2g(h-2r) (2) 点Bで小球が円筒面から受ける垂直 抗力の大きさをNとする。 小球とと もに運動する観測者から見ると, 点 Bにおいて小球には重力, 垂直抗力 遠心力がはたらき, これらがつりあ っている。したがって よって h v² r =m N=m- ・mg 2g(h-2r) r 2h = (27-5) mg mg 60,161 きはどちら (4) この円運動 B V 146 向心 答えよ。 (1) なめら (2) 回転す (3) 水平 (4) 地球 (5) 水平 (1) m. B 0 Y mg N ¡A 14 軽 [ N≧0であれば, 小球は 面を離れずに点Bを通過できる。 したがって N- (24-5) mg≧0 ゆえに 2h

この問題についてです。解説をみたところ、青く四角く囲った部分が分かりませんでした。教えていただきたいです。

TE 正 る｡ st 上端を天井に固定した長さ0.80mの軽い糸に物体を 取り付け, 糸が鉛直方向と60° をなす点 A から物体を 静かにはなした。 最下点Bを通過するときの物体の速 さ” [m/s] を求めよ。 ただし,重力加速度の大きさを9.8m/s2とする。 784-50² NT A BOY 0.80m 位 ㎜gh 7.84m=1/12m 2.8m/s 曲面ABと水平面 60° 2 運 えび 2.0kg

A.Bの式がなぜこうなるのかわからないです。

m A 86連結した2物体の運動 図のように, なめらかな 水平面上に置いた質量 m[kg]の物体Aに軽い糸をつけ、二 軽くてなめらかな定滑車を通して質量M[kg]の物体B をつり下げる。 A を静かに放すと, B はん [m] だけ下降 して床に衝突した。 このとき, A は水平面上にあった。 重力加速度の大きさをg〔m/s²〕とする。 (1) Bが下降している間の糸の張力の大きさを T〔N〕 とすると, Bが動き始めてから 床に衝突するまでに, 糸の張力がABにした仕事はそれぞれいくらか｡ ん, Tを 用いて表せ。 (2) 床に衝突する直前のBの速さはいくらか。 3 ヒント (2) (1)をもとに, (力学的エネルギーの変化)=(保存力以外の力からされた仕事) を使う。 EM B h

こちらの問題についてです。(1）0J （2）98J （3）196J で合っていますか？？？

問38 LE 地上 4.0m の 2階の床に置いた質量 2.5kgの物体について,基準水平面 を次のように定めるとき, 物体の重力による位置エネルギーU[J]をそ れぞれ求めよ。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする｡ (1) 地面 (2) 2階の床 (3) 地上8.0mの3階の床 35

(2)で求めたエックスゼロと、(4)で求めるLは同じ座標ですか？ 追加 (5)のグラフを見て同じでは無いことはわかったのですが、それならなぜセックスゼロで物体Aが静止できるのか分かりません。教えてください。

3 図のように、電荷Qを帯びた質量mの小さ な物体Aが水平面からの角度の斜面上にあり、 電荷Qを帯びた小さな物体Bが斜面の下に固定 されている。 物体Bの位置を原点とし、斜面 上方に向かってx軸をとる。 物体Aはx軸上を なめらかに動くことができる。 物体Aと物体B の間にはたらくクーロン力の比例定数をんとし, 重力加速度の大きさを」 とする。 また、運動す る電荷からの電磁波の放射と空気抵抗は無視できるものとする。 次の問いに答えよ。 (1) 物体Aの座標をx, 加速度をaとするとき, 物体 A の運動方程式を記せ。 (2) 物体Aが静止することのできる座標x を, k, Q, m, g, 0 を用いて表せ。 水平面 次に,物体Aを座標s (s<x) の位置に置いて、静かにはなした。その後の物体Aの 運動を考える。 (3) 座標sで物体 A のもつ力学的エネルギーEを, s, k, Q, m, g, f を用いて表せ。 ただし、重力による位置エネルギーの基準は原点0の高さとし, 物体Bによる電位 の基準は無限逮方とする。 x S x0 (4) 物体Aが原点から最も離れたときの座標L, E, k, Q, m, g, f を用いて 表せ。 S 物体B x (5)s が x に比べて非常に小さいとき,物体Aの座標xと時刻の関係を表すグラフ として,最もふさわしいものを次の解答群の中から選び記号で答えよ。 [解答群] xo min m # W x0 W S ol X x mm M W A x0 S S 0 x S 原点O 物体 AS なめらか な斜面 (広島2013)

高校の物理基礎の問題です。 (2)がなぜこの式になるのか解説をお願いします🙇

②図のように、なめらかな机の上に ある質量Mの台車に質量mのお もりを糸でつけ, 糸を滑車にかけ る。 この状態で台車とおもりを静 かにはなすと、 動き始めた。 台車、 おもりのはじめの位置をそれぞ れの重力による位置エネルギーの基準とし、 重力加速度の 大きさをg とする。 (28点/各7点) (1) 台車が右向きに距離x移動したとき, 台車とおもりの 重力による位置エネルギーはそれぞれいくらか。 (2) (1) のときの台車の速さをvとして, 台車とおもりの力 学的エネルギー保存の法則の式を立てよ。 (3) (2) の式を解いて vを求めよ。 台車: 1 2 3 0 2mgx M+m M ad おもり: -mgx 1 1 Mỏ -mp - mgx 2 2 191

157番です。解説の波線部がわかりません。なぜ張力がつり合うと一体とみなせるのでしょうか？

1.0m・0.5.x 76 Ⅰ章 力学Ⅰ 157. 滑車と力学的エネルギー図のようになめらかに回 転する軽い定滑車にかけた糸の両端に,質量 2.7kgの物体A と質量 2.2kgの物体Bを結ぶ。 A,Bを同じ高さで支え,静 かに支えを取ると,Aは下向きに,Bは上向きに運動を始め る。はじめの位置を重力による位置エネルギーの基準とし, 2.0m 移動したときについて,次の各問に答えよ。ただし, 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) A,Bの重力による位置エネルギーの和はいくらか。 (2) A,Bの速さはいくらか。 158. ばねの縮み 図1のように, なめらか な水平面上にばね定数kのばねが置かれ, Vo 端が固定されている。 質量mの物体が速さ ひでばねの他端に衝突した。 (1) 図2のように, ばねがxだけ縮んでいる ときの, ばねの弾性エネルギーはいくらか。 (2) (1) のときの物体の速さはいくらか。 (3) ばねが最も縮んでいるときのばねの縮 例題20 みはいくらか。 図 1 図2 m 2.0m B A 自然の長さ 10000000000 m x 2.0m