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物理 高校生

(3)の三枚目の写真のR’-Rの式がよく分かりません

At t であ 物理 問題Ⅱ 図1のような長さL. 断面積 S, 抵抗値Rの抵抗体 X を考える。この抵抗体Xの左 右の端に大きさVの電圧をかけたとき、抵抗体Xの内部には一様な電場(電界) が生じ るものとする。 自由電子は電場から力を受けて一定の加速度で運動し、抵抗体X内の イオンなどと衝突し、 いったん静止する。 この衝突が一定の時間間隔で繰り返し起こ ると仮定すると、 自由電子の速さは時刻に対して図2のように変化する。 自由電子1個 の質量を電気量e (e>0) 抵抗体Xの単位体積に含まれる自由電子の個数を とする。 S 抵抗体 X 図 1 L 設問(1) 以下の文章が正しい記述になるように, (あ~か)に入る適切な数式をL.S.V. em,n, Tのうち必要なものを用いて表せ。 ( 抵抗体 Xの内部に生じる電場の強さは の大きさは (あ) なので,自由電子の加速度 であり自由電子の平均の速さは (う) 一方、この抵抗体Xの断面を時間の間に通過する自由電子の数は xv4t なので、この抵抗体 X を流れる電流の大きさは したがって, 抵抗体 X の抵抗率は (カ) となる。 である。 (え) (お) xvとなる。 この抵抗体 X に力を加えると,長さはL+4L (4L>0) になり, 断面積はS-AS (4S>0) になった。 この変形において、抵抗体 X の抵抗率は変化しないものとする。 ただし, LAL, S4Sとし, 1>|x|のとき (1+x)=1+pxの近似式を用い,また,微 小量どうしの積を無視するものとする。 設問(2) 抵抗体 X の長さがL+4L, 断面積がS-4Sのときの抵抗値R' を R, L, 4L, S, 4S を用いて表せ。 設問(3) 力が加わり変形しても抵抗体 X の体積が変化しないものとして, R'-R を R, L, 4L を用いて表せ。 速さ ・時刻 T 2T 3T 図2

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物理 高校生

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか??

>>1 圧縮 比例 1 V グラフ ら、熱 出題パターン 38 定モル比熱と定圧モル比熱 「ピストンつきの容器内に, n モルの理想気体が, 体積V1, 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱を Cvとする。 「ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度をT2にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout. 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から,気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱 C, の間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても4U = Con⊿T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 AJR STEP1 変化の前後でのか,Vn,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので, ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて,いつもpとなる。 このように、大気圧、 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 4 大気圧 nTi ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また、後の圧力 体積を V2 (未知数) とおくと, DV2 n T2 大気 1圧 図 11-4 前 (3 p Nout 前:pV=nRT ... 1 負 後:pV2=nRT ... ② -Wout E縮 STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout V₁ V2 体積V 1). になる。 図 11-5 いる にあ STEP3 熱力学第1法則を表 (表中雪)にまとめると, Qin n(Cy+R) (T2-T, + 4U Wout Cyn (T-T) |p (V2-V)=nR(T2-T) (1②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmでn=1 [mol], T2-T=1 [K] としたものに等しく. C=1x (Cy+R)×1=Cv+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

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物理 高校生

物理基礎、波です。 (3)の③はなぜこのような答えになるのですか?

(2) 図はx軸の正の向きに進む横波の時刻t=0の 波形を示す。媒質がy軸の正の向きに運動してい る位置をA~Mの中から選べベ。 FGH! A B D K L x (3)例題2で、以下にあてはまる位置をそれぞれA D.E a.F&,L.M Mの中から選べ。 の 媒質の変位が0 例題2 図はx軸の正の向きに進む縦波の時刻t=D 0の A. E.I.M ようすを示す。 の 媒質の振動の速度が0 y C,Gik EFG H 1 BC D JK 、媒質の速度がx軸の正の向き 6.6,0.Jrk.L 10 媒質がx軸の正の向きに変位している位置 をA~Mの中から選べ。 縦波の横波表示では, x 軸の向きの変位 をy軸の向きの変位に置きかえて示してい! るから,y 方向の変位が正である位置を求め ればよい。 D_E,FLM (4) 図はx軸の正の向きに進む縦波を表す。 [解) D 0 密及び疎の位置をそれぞれA~Gの中から選 1 M EF G BCD JKL 変2, ,E 2 媒質の速度が0である位置をA~Gの中から よって,求める位置は B, C,D,J. K,L ! 選べ。 2 媒質が最も密である位置を A~Mの中か A,ciE.G ら選べ。 B, C, D では媒質が右に, F, G, Hで は媒質が左に変位しているから,この2つの 領域にはさまれたEは最も密である。同様に, Mも密である。よって, E, M 解 3 媒質がx軸の正の向きの速度をもっている位 置をA~Gの中から選べ。 問題に慣れよう! 1 音波は,空気中を伝わる縦波である。グラフのはx軸の正の向きに音波が伝わるときの, ある目 間の空気の圧力と座標xとの関係を示す。 2yト 3uト X6 0 X」 Xz X X4 Xs X6 X1 X. X2 X4 X X」 X X3 X4 Xs X6 X X X 0 X」 X3 x=0,X2.X4, X6, Xs : 平均圧カ x=xi.Xs: 圧力最大 x=X3.Xn:圧カ最小 同じ瞬間について, グラフの:空気の変位yと座標xとの関係 グラフ3:空気の速度oと座標xとの関係 をそれぞれ示せ。

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