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物理 高校生

(4)でTを求める時に1/4がでてくるのは何ですか? お願いします

00000000o A06AAAAAAA 列 面回はね振り子 ト33.34 軽いばねの一端に質量mのおもりをつけ, 天井からつり下げるとばねが長さ 。だ け伸びて静止した。このときのおもりの位置を原点0とし, 鉛直下向きにx軸をとる。 次に,ばねが自然の長さとなるまでおもりを持ち上げて静かにはなしたところ, おも りは単振動をした。重力加速度の大きさをgとする。 (1) このばねのばね定数えを求めよ。 (2) 位置xを通過するときのおもりの加速度aを求めよ。 (3) 単振動の角振動数のを求めよ。 (4)おもりをはなしてから, 初めておもりが原点Oを通過するまでの時間t と, そのときの速さ 」を求めよ。 自然の 長さ 指針ばね振り子ではつりあいの位置が振動の中心。振幅3D振動の中心からの最大変位 解(1)点0での力のつりあいより (2)位置xのとき, ばねの伸びは lo+xである。運動方程 式を立てると mg-klo=0 よって k=mg ma=mg-k(lo+x)=mg-(o+x) lo 持ち 自然 の長さ つり あい 上げる変位x _mg, Lo -mx よって a= (3)(2)の結果を 「a=le"x」 と比較して w=, g V o (4)周期をTとおくと, おもりが初めて点0を通過するま での時間もは k(lo+x) oI Bkl。 2元 一合力 ニー の 2Vg mg 点0を通過するとき, 速さは最大。 「ひ最大=Aω」より 9=g。 mg x ハ=l6w= lo

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物理 高校生

106(オ)がわからないです

(2)図の最初の状態にもどる。すなわち,各スイッチは開いており、 (4)各コンデンサーの耐電圧(耐えられる電圧の限界)がすべて 45Vであるとき,合成コンデ C, Dの電位はそれぞれ Va=V(V), Va=Dオコ×V[V). [V/m]である。導体板 A, B, C, D間に蓄積されている静電エ 図1のように、十分に広い面積Sをもった平行板コンデンサーにおいて, 左側の極板Aは この状態でスイッチ S.のみを閉じた。このとき, 専体板A, B, どの導体板にも電荷は蓄えられていない。次の2つの操作後の結果を比較しよう。 d(m)、2d (m), 3d[m) とする。ここで, dは導体板の辺の長さ aと比較して十分小さいと する。国中のS,Sa. Siはスイッチを表している。 電源Vは電圧「V[V) の直流電源であり。 操作a):スイッチ S」を閉じ,しばらくしてスイッチ S,を開く。 それからスイッチS.を る文章を解答群から選べ。ただし、 数式は C, V、 dのうち必要なものを用いて答えよ。 2つの導体板 A, Bを平行板コンデンサーとみなしたときの電気容量を CIF) とする。 導体板Dは電源の負極とともに接地されている(接地点の電位を基準V とする。 また。 84 コンデンサー 85 標準間■ A つり最初の状態ではどの事体数にも電荷は書えられていたい。 °104.(コンデンサーの合成容量) 6.0Vの直流電源Eと,電気容量がそれぞれ 3.0μF, 1.5μF, 2,0μF, 2.0μFの4つのコンデンサー Ci, Ca, Cs, C4を図のように 接続し、十分に時間を経過させた。各コンデンサーは,接続する前 は電荷をもっていなかったものとして,次の問いに答えよ。 (1) 4つのコンデンサーの合成容量 C [uF] を求めよ。 (2)各コンデンサーに加わる電圧 Vi. Vz, Vs, Va [V), および蓄えら れた電気量Q,Q, Q, Q [C] を求めよ。 (3) 各コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの合計び [J] を求めよ。 C C。 S」 し ×V (VJ, Vo=UV である。導体板BとCの向かい合 C。 れらの間の空間に発生する電場は図で右向き, その強きは AB C E ネルギーの合計はオ|×CV2[J] である。 通体所の間属は拡大して かいてある ンサーとしての耐電圧 Vimax (V] を求めよ。 105.(ばね付きコンデンサー) (10 群馬大) 閉じる。 固定されているが、右側の極板Bは壁に固定されているばね (ばね定数k)につながカて。 て、Aに平行なまま動くことができる。極板が帯電していないとき, ばねは自然の長さのい 態にあり,極板間の距離はdであった。次に,図2のように,極板Aに正, 極板Bに自の筆 荷を徐々に帯電させるとばねは徐々に伸び,最終的に極板Aに +Q, 極板Bに -Qの雷益た 帯電させたところ, ばねの伸びが 4d (Ad <d), 極板問距離がd-ddとなったところでつり あった。真空の誘電率を Eo, 空気の比誘電率を1とする。また, ばねおよび壁の帯電, 重力 の影響はないものとする。次の問いに答えよ。ただし, (2)~~(5)は, Eo, d, k, Q, Sの中から 必要なものを用いて解答せよ。 (1) 電気力線のようすを図3に矢印で表せ。 極板間の電場の強さEを求めよ。 極板Bにはたらく電気的な力Fを求めよ。 (4) dd を求めよ。 (5) 極板間の電位差Vを求めよ。 ここで、極板Bを固定し、極板Aに +Q. 極板Bに -Qの電荷 を帯電させたまま、極板間に、比誘電率2の誘電体を図4のよう にゆっくりと差しこんだ。 6 このときの電気力線のようすを図4に矢印で表せ。 (7) Bにはたらく電気的な力は,(3)と比べてどうなるか。 を開く。 初めに操作(a)による結果を考察する。操作終了後,導体板CとDの間の電場の強さは 一カ(V/m] であり,導体板Aの電位は Via=Lキ ×V(V) である。このとき、毒体 新間全体に蓄積された静電エネルギーは,(1)のエネルギーの値オ×CV?[J) の ク]番 である。 一方,操作(b)の場合, 操作終了後に導体板AとBの同に発生する電場の強さはケ (V/m] であり, 導体板Aに蓄えられた電気量は Q=D■コ C) である。 また、事体板 A Bの電位はそれぞれ VAb= サ×1/[V), Vias=■シ×1/(V) となる。この場合、毒 体板間全体に蓄積された静電エネルギーは, (1)のエネルギーの値閉×CV*(J]の ス] 倍である。 したがって、2つの操作後の結果を比較すると次のようなことがわかる。 スイッチS。 を閉じると導体板 B, C間に発生していた電場が消失するので, スイッチを開じた直後。 その分の静電エネルギーが減少する。このとき、 セ」ということがいえる。 (2)の(b)の操作後,しばらくしてスイッチS:を開き、それからスイッチS,を開じた。この とき,導体板Cの電位は V%=[ ソ×1/[V] で, 導体板BとDに蓄えられている電気量 (絶対値)はそれぞれタ×0,[C). 「 チ]×Q&(C) となる。ここで、 &はこのコ(C である。 |セの解答群 3- d-dd- B A B otinl Foom P00000 +Q-91 図1 図2 -Q +Q 図3 +Q *106.(4枚の導体板によるコンデンサー回路) (15 広島市大 改) 図4 (a), (b)で等しくなる 間の静電エネルギーに加算される (14 東京理大改) s」a 51

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物理 高校生

解答のマーカーで線を引いているところです。 このように置き換えても問題はないようですが、なぜ問題がないのですか? 教えてください。

2 。病の定義 5ーlgll6leosg (9は8 ea FSS 0 |Z+引ミ|2|填|2| を示す。 到近 有辺 4=0, =0 のとき 4ミ戸 記 ことを利用し, I2+ミ(|+ M のの 結果もち利用 する。 災い 了する> ああ] [ 0 |=0 であるから ー|Z2|=2・5=1Z|引=0 M な6 かつ ヵキ0 のとき 7 のなす角をのとすると 5テ|, coS6 ‥…… ① 『s6<180* より, 一1ミcos 9ミ1 であるから ー|Z||引ミ|2I16leos9ミlgII2I 0》ヵ5 -上lls2.ぢslzll2| 負 較か5 II2lsZ・5ミ| | は)-12+ * =IZP+2|z1|+ 6ー(|z =2(|211|-ののきま0 N 上に |z+古s(|zl+18|7 てOo56069 9け|有0, 12+引=0 から lg+衣sl2|+用| … ② kBて。 を+ 5, ち を 一5 におき換えると |z+5-引sl2+引+に衣 ⑳ ぐう 4*ミ 5)%を 軒22.5+|5『) K lsI2+衣| 4K Il-|朋12 …… ③ = '⑨か5 上-衣slZ+引gl+I| のなす角) において SU 志6| 、 っ5.399基本事項 > 一1ミcos 9ミ1 で あほ0 でぁることに、 、 ことに注意する。 辺とも 0 以上であぁるから ボす。(大辺)-(去辺)ミ0 を示す過程で j-|2| 信 |Z+8| の証明については. 先に示した 不等式 4+5 sz|+15|を利 し (1) =0 のとき,明ら かに成り立つ。 なみキ0 のとき。, |太+ =0 すなわち flzT272.が=0 … ⑨⑯ はすべての実数#について成 り立つから, (⑧ の左辺)=0 の判別式を D とすると, IP0ょり ps0 どーが145Pから ーIallI5ls2.5s|2l161 @:穫 |+引くIz|+15| は三角形 における性質 「2 辺の長さの 和は。 他の 1 辺の長きさより きい] (数学 A) をベクトル で表現したものである。

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物理 高校生

(3)の式、0の2条は最終的に静止したときのを求めるのですか?

| 答加速度直線運動の式 正の向きに 10.0m/s の速さで進んでいた自動車が, 一定の加速度で速 さを増し, 3.0 秒後に正の向きに 16.0m/s の速さになった。 (1) このときの加速度はどの向きに何 m/s? か。 (2) 自動車が加速している間に進んだ距離は何 m か。 (3) こののち自動車ポプレーキをかけて, 一定の加速度で減速し, 80m 進んで停止した。 このときの加速度はどの向き 何m/s* か。 本 () 加速度を om/Sりとする。「y 160=100+ex309 これをZ について解くと o=2.0m/s? > 0(正の向き)であるから, 加速度は 正の向きに 2.0m/s* (2) 進んだ距離を *(m] とする。[ヶ = zz +す| (p17⑨式)より *ニ100x80寸x20X807 よって =39mセ (8) 加速度を 〆[m/s2] とする。「〆 一 = 2gx](p17Q0)式)より ー16.0?=22'x 80 これを の について解くと の=ニー16m/s* の ぐ 0(負の向き)であるから, 加速度は 負の向きに 1.6 m/s* 正の向きに 8.0m/s の速さで進んでいた自動車が, 一定の加速度で速さ を増し, 4.0 秒後に正の向きに 14.0m/s の速さになつた。 る (1) このときの加速度はどの向きに何 m/s? か。 (2) 自動車が加速している間に進んだ距離は何 m か。 (3) こののち自動車がプレーキをかけて, 一定の加速度で減速し。 70m 進んで停止した。このときの加速度はどの向きに何 m/s2か。 十 紹 (pl6⑧式)より の@了 CA

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