素早く回答を確認したいです！ お願いします！！

3 図のように、紙面に垂直に表から裏に向かう向きの磁束密度の大きさBの一様 な磁場内に, 十分に長い2本の導体レール XとYを距離ℓだけ隔てて水平面(紙 面) 上に平行に配置する。 導体レールの左端には、起電力Vの電池, スイッチ S.. 抵抗値 R の抵抗が接続されており、 はじめS, は開いている。 2本のレール上には, 質量がともにm, 長さがともにℓ. 抵抗値がともにRの導体棒 PQ および導体棒 P'Q' が十分に間隔をあけてレールと垂直に置かれ,これらの導体棒は導体レール と垂直を保ち接触しながらなめらかに動くものとする。また, レール Y の導体棒 PQ と導体棒 P'Q' が置かれている位置の間にはスイッチ S2 があり,はじめ S2 は 開いている。 抵抗と導体棒以外の電気抵抗, 回路を流れる電流の作る磁場の影響は 無視できるものとして,以下の問いに答えよ。 R V S₁ P Q 図 問1 導体棒 PQ に流れる電流の大きさを求めよ。 BØ S2 partenen X Q スイッチ S2 を開いたまま, スイッチ S, を閉じると回路に電流が流れ, 導体棒 PQは動き始める。 S, を閉じた直後において, - 16 - Y 問2 導体棒PQの加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。 スイッチ S を閉じてから十分に時間が経過すると, 導体棒PQ の速さは一定に なる。 S, を閉じてから十分に時間が経過した後において, 問3 導体棒PQの速さを求めよ。ただし, 導体棒 PQはスイッチ S2 に達するこ とがないものとする。 スイッチ S, を閉じてから十分に時間が経過して導体棒PQの速度が一定になっ た後, S, を開くと同時にスイッチ S2 を閉じた。 S2 を閉じてからしばらくすると, 導体棒PQ および導体棒P'Q' の速度がそれぞれ u, u2となった。 ただし、速度は 図の右向きを正の向きとし, スイッチ S2 は導体棒 PQ および導体棒P'Q' の運動を 妨げないものとする。 このとき, anio M 問4 導体棒 PQ に流れる電流を求めよ。 ただし, QからPの向きに電流が流れ る場合の電流を正とする。 lomol×0.8 問5 導体棒 PQ の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。 「スイッチ S2を閉じてから十分に時間が経過すると.導体棒PQ および導体棒 P'Q' の速度は一定になる。 S2 を閉じてから十分に時間が経過した後において, 問6 導体棒PQの速度を求めよ。 問7 S2 を閉じてから十分に時間が経過するまでの間に.導体棒PQで発生した ジュール熱をV.B. l.m を用いて表せ。 120 AT 080 - 17-

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

これって、コイルに対する時速密度が増えていってるから、それを妨げる方向にコイル内で電場が発生して、Q→P に電流が流れるじゃないんですか？

辺の長さα bの長方形コイルを一定の速さで 幅2αの磁場(磁束密度Bで手前向き) を横切らせる。 ・コイルの抵抗をR, 辺 PQ が磁場に達したときを t=0 とする。 次のグラフを描け。 ① 電流の時間変化(P→Qの向きを正) (2) コイルを引く外力Fの時間変化 (右向きを正) b ga V P Q OB 2a-

物理、コンデンサーの問題です。(2)の答えと途中式を教えてください！

図1のように,平行平板 コンデンサーが真空中に置かれている。 コンデンサーの極板は一辺の長さがL 12 の正方形であり,極板間の距離はdである。 図1のように, 極板の中心をとおり極板に垂直な平面にx 軸およびy軸をとる。 ただし, x軸は極板の辺ABに平行になるようにとる。 また,y軸はx軸に垂直にと る。さらに、xy平面に垂直にZ軸をとる。 y=dの面にある極板には電荷 α, y=0 の面にある極板には電 荷 -g が蓄えられている。 ただし, g>0とする。 図2はxy平面でのコンデンサーの断面図である。 図2 のように,zy 平面内の極板間にはさまれた部分に点P,Q, R をとり,それらのzy 座標を,P(1/3号/), 8/1/3+2.1).R/+2.2g) とする。ただし,dはLに比べて十分小さいとし, コンデンサーの端の 影響は無視できるとする。 真空の誘電率を so として, 以下の問(1)~(8) に答えよ。 YA 2d ·+· 5 , 2 2d L B IC y d 3d 35 450 P... 13 L R Q L 2d 5 13 + 図2 図1 (1) このコンデンサーの電気容量を求めよ。 (2) PQ間, RQ 間, RP 間の電位差を求めよ。 (3) コンデンサーに、誘電率が E1 で厚さがdの直方体の誘電体を、極板に平行にαだけゆっくり差し込み、 T-ar≦L の部分が誘電体で満たされるようにした (図3)。 ただし, aはdに比べて十分大きいとし、 重麻美し込んだあとの、極板間 1.47

ex2で質問です。 なぜvblはEを超えて電流が逆流することはないのですか？

100 電磁気 (別解) 抵抗Rを見てみる。 bからaへ電流が流れている。 だからbが高電位。 (3) PQ は等速度で動いているから,力のつり合いが成りたつ。 電磁力は左向き b と Q,aとPの電位はそれぞれ等しい。よって Qが高電位。 に働くから、外力は同じ大きさで右向きである。 外力F=電磁力IBl=B212 R . P=Fv=vBL)2 R (別解) エネルギー保存則よりPはジュール熱に等しい (外力の仕事分だけジュー ル熱が発生する)。 P=RI2=R(vBL/R)2 電磁誘導ではエネルギー保存則にも気を配りたい。 以上をファラデーで考えると, PQba がコイルで, Bは一定だが面積Sが増していくため下向きに貫く磁 束が増す。 そこで上向きの磁場をつくる向き, すなわ ちP→Qの向きに電流を流そうとする (事実, 回路が 閉じているので流れる。) 4tの間の磁束の増加は右図 の斜線部に等しく, 4Φ=Bxwat : V=40/4t=vBl EX2 EX1に続いて, ab間にRの抵抗と起 電力Eの電池をつなぎ, スイッチを付 ける。 PQ をレール上で静止させた状態 でスイッチを入れる。 外力は加えない。 (1) PQ の速さがぁになったときの電流 I を求めよ。 (2) 十分に時間がたったときのPQ の速さを求めよ。 b EZ a a Qv4t 67 EX1 で導体棒 PQ がrの抵抗をもつ場合の電流Iと,Pに対する Q の電位 を求めよ。 V. High レールがなくてPQだけが磁場中を動いているとしよう。 コイルにあたる部分がないのにどうしてファラデーを適用 していくかというと、上のようなレールを仮想的に敷いて 考えればよい。 右の図のように右側にコイルを仮想して考 P えてもよい。 このようにファラデーには融通無碍な所がある。 ↑何ものにもとらわれなく自由 ゆううむげ Bl P Q Q ity P 4p at te B 減少 解 (1) スイッチを入れるとQからPへ電流が流れ, PQ は 右向きに電磁力を受け動き出す。 Ex1 と同様. PQ を電池に 置き替えると右の図になる。 キルヒホッフの法則より E-Bl=RI I=E-VBI R IはQ→Pの向き, このように電池があると必ずしも 誘導起電力の向きにIが流れるわけではないことにも注意。 (2) QからPへ流れる電流Ⅰによる右向きの電磁力がか BlがEを超えて電流が逆流することはない。 Ivの時間変化は右のようになる。 V を増していく。 やがてBがEに等しくなると上の式よ りIは0となる。 すると電磁力も消え, PQ は等速度運動 に入る。又、十分時間か立っと電流は流れないと考えられる Bl=E より 02 BU ↓ E P6 電磁誘導は現象の進行を妨げる E ちょっと一言 EX1や2で,もし, PQ の長 さがレールをはみ出していたとしても 答えは何も変わらない。 確かに PQ 間 の誘導起電力はBLあるが、 回路と して役に立っている部分はvBlだけ だし、はみ出し部分には電流が流れな いので電磁力もIBI でよい。 I 1283 やがては等速 等速度は力のつり合い V₂ P I 68 辺の長さ a, bの長方形コイルを一定の速さで 幅2αの磁場(磁束密度Bで手前向き)を横切らせる。 コイルの抵抗をR, 辺PQが磁場に達したときを t=0 とする。 次のグラフを描け。 (1) 電流の時間変化 (PQの向きを正) (2) コイルを引く外力Fの時間変化 (右向きを正) 101 Q OTT Q V V vBl P Q V a Jp IP vi 10

この142番と143番を解説してほしいです

142 斜面上での単振動 下図のように、傾きの角が30°のなめらかな斜面上で、ばね の下端を固定し, 上端に質量m[kg]の物体Aを取りつける。 次に、Aの上方に同じ 質量の物体Bをのせたところ, ばねが自然の長さよりd[m] だ け縮んでつり合った。 ばねを自然の長さより3d[m〕 だけ押し 縮めて、 時刻 t=0 [s] のときに静かに手をはなしたところ, B はばねが自然の長さのところでAから離れ、斜面をすべり上 がった。 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] とする。 (1) ばね定数 [N/m〕はいくらか。 (2) つり合いの位置をx軸の原点にとり、斜面に沿って上向きをx軸の正の向きとす る。 BがAから離れるまでのBの位置 x [m] を時刻t [s]などを用いた式で表せ。 ヒント 140 センサー 41 42 141 センサー 41,44 第43 センサー 41,42 VERM ~0000000 130° (3) Bが離れる時刻はいくらか。 ジャング 143 単振動と重心 なめらかな水平面上で, ばね定数k [N/m〕 自然の長さL [m]の 軽いばねの両端に質量がそれぞれm[kg], 2m 〔kg〕 の小球P, Qを取りつける P. Q に ばねに平行で互いに異なる向きの速さvo 〔m/s] を同時に与えたところ, 重心から 見て P, Q はそれぞれ単振動を始めた。 Vo Vo 1) 最も縮んだときのばねの長さを求めよ。 2) 小球 P Q の単振動の振幅をそれぞれ求めよ。 3) 小球 P Q の単振動の周期をそれぞれ求めよ。 P A mmmm -L- mmmmmm 142 センサー 41,42 Q hy 10 単振動 87

物理基礎の力の釣り合いの問題です。 考え方が全く分からないので教えて欲しいです。

[10] 同じ質量m[kg]の物体 P, Q が軽いばねで結ばれ, 傾角30°のなめらか な斜面上に置かれている。斜面の下端には止め具Rがあり, Pは図のように R に支えられて静止しており, ばねの長さは[m] であった。 次に, Qを 斜面に沿って静かに引き上げたところ, ばねの長さがZ[m] になったとき にPがRから離れた。 重力加速度の大きさを g〔m/s2] とし,このばねの 自然の長さ lo〔m] とばね定数k [N/m ] を求めよ。 mg lo= litl² [m], k= text, [N/m] 2 R

テスト対策のため教えて欲しいです。公式の使い方がいまいち分かりません。

15. 前問における 「ブレーキが効きはじめてから止まるまでの距離」を「制動距離』 と呼ぶが, 現実 にはその前に 「危険を感じてからブレーキを踏むまでに進む距離」 の 『空走距離』 の分だけ進んで しまう。ある速さ” [m/s]で走っている自動車の30m前方に子供が飛び出してきたのに気付いたの で慌てて急ブレーキを踏んだところ, 気付いてから 0.75 s 後にブレーキが効きはじめた。 減速中の 自動車の加速度の大きさを6.0m/s2, 子供は驚いてその場から動けなかったものとする。 (1) 空走距離と制動距離を合計した 『停止距離』 x [m] を、文字”を用いて表せ。 (2) 自動車が子供と衝突しないためには, 自動車の速度は何m/s以下でなければならないか。 また それは時速に直すと何km/h以下か。

⑵は運動方程式で求められないのですか？ どんな時に運動方程式を使えるのかがわかりません！

(2) 図3で,物体と斜面との 図2 静止摩擦係数をμとする 0000000 0000000 P P,Qは水平面上にある 質量 m (a) 張力T=0のとき, 図3 静止している物体が斜 水平な糸 T 面から受ける摩擦力の 大きさ F はいくらか。 (b) 糸の張力をT=T」に すると, おもりはすべ り始めた。 T を求めよ。 0 μ

この力学の単振動の問題どなたか解いてくれませんか！難しいです。。

⑥ 図のようにばね定数k, 自然長がものばねを床に固定して鉛直方向に置き,その上に 質量mの物体Pと質量Mの物体Qを置く。 下の物体Qはばねにつながれている。 重 力加速度の大きさをgとする。 +x lo P Q 0 k m 自然長 d M -- つり合いの位置 A ---スタート位置 (i) つり合いの位置でのばねの縮みdを求めよ。 つり合いの位置からさらにAだけ下げて t=0 で静かに放した。 (ii) 位置xを通過しているときの物体PとQの運動方程式をそれぞれ書け。 P, Qの 速度をα, PQ間に働く力をNとせよ。 () 加速度αとPQ間に働く力Nを求めよ。 (iv) この運動(単振動)の角振動数を求めよ (v) PQの位置と時刻の式を書け。 (vi) PがQから離れないAの条件を求めよ。