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物理 高校生

仕事とエネルギーについての問題です。 (キ)と(ク)がなんでこの答えになるのかがわかりません。計算過程と解説をどなたかお願いします。

【7】 ( 明治大) 次の文中の空欄 ( )に適する式を所定の欄に記入せよ。 また, をそれぞれの解答群から一つ選べ。 X 図のように, あらい斜面上に質量の無視できるばねがあり, その下端 Q が固定されている。このばねは 斜面に沿って伸縮できる。 ばねははじめ自然の長さであり、このときのばねの上端 P の位置を x=0とし の小物体を静かに置く。 物体と斜面の間の静止摩擦係数をμlo, 動摩擦係数をμ',重力加速度の大きさを て斜面に沿って軸をとり, 下向きを正とする。 x=0より斜面に沿って距離も上がった地点Rに質量m とする。以下では、ばねと斜面の間の摩擦を無視してよい。また物体の大きさも無視してよい。 0 x=0 ア R に最も適するもの (I) 斜面の傾斜角6が小さいとき, 物体は静止したままであった。このとき、物体にはたらく摩擦力の大き イ さは ア である。 傾斜角をある角度より大きくしたところ、物体は斜面に沿って下降した。この 場合、斜面に沿った方向に物体が受ける力は,物体がばねに接触するまでは、 たがって、物体が斜面に沿ってLだけ下降して, ばねに接触する直前の速さVはウ で与えられる。 し である。 物体は、ばねと接した後, ばねと離れることなく運動し, ばねは最大d だけ縮んだ。 do だけ縮んだと きのばねの弾性エネルギー Ek は, ばね定数をkとするとE=(a)である。 物体が斜面に沿ってx=0か らx=d まで下降する間に重力が物体にした仕事はW= であり、摩擦力がした仕事は W2=オである。 ばねの弾性エネルギーEk, 接触する直前に物体のもっていた運動エネルギー 1 m2 の間には カ という関係式が成り立つ。 (ⅡI) 次に, 斜面の傾斜角9を0より大きいままにして, 物体をばねの上端 らだけ縮めてから静かに放す。 ここで物体が静止し続ける山の条件はキ である。 d がこの条件を 満たさず,物体が斜面を上がり始める場合を考えよう。物体はそのx座標がxになるところまで上がって いき, そこで速度がゼロになった。物体がx=dからx=xへ動いたときのばねの弾性エネルギーの変化と 重力による位置エネルギーの変化の和は、摩擦力がした仕事に等しい。。 このことを利用すればx = | であることが導かれる。 ク ばねを自然の長さか に連結し,

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物理 高校生

物理の問題です。 (2)の解説の「重力mgと変位dのなす角は150°」っていうところなんですが、なぜなす角が150°になるのか分かりません…。

問題 4. 仕事とエネルギー 16 仕事と運動エネルギー 次の文中の空欄にあてはまる式または数値を記せ。 傾き60°のなめらかな斜面上の点Aで,質量m (kg) の物 体に斜面に沿って上向きに初速度v[m/s] を与えた後,斜 面に沿って上向きに大きさF〔N〕 の一定の力を加えながら Aの斜面上方d(m) の距離にある点Bまで動かした。 物体 (1) がAからBまで動く間に、力Fが物体にした仕事は [ (2) (N・m) である。 この間に重力が物体にした仕事は [ (N・m〕であり,垂直抗力が物体にした仕事は (3)(N・m〕である。また。 物体がBに達したときの速さは (4) (m/s)である。ただし,重力加速度の 大きさをg(m/s2) とする。 (解説) 公式 仕事 W(N・m) (= (J)) W=Fscose [F〔N〕 : 物体にはたらくカ s〔m〕 物体の変位 10 : 力と変位のなす角 0 (I) 力の向きと変位の向きのなす角をはっきりさせな がら,力を図示しよう (右図)。 力Fと変位dのなす 角は0°(同じ向き) なので,求める仕事 WF 〔N・m〕は, Wr=F・dcos0°= Fd[N・m] 物体に一定の力がはたらくとき,その力のする仕事は、次の式 で表される。 (2) 重力mgと変位dのなす角は150℃なので 求める 仕事W [N・m〕は, F Fcose 垂直抗力 N 30° 60° A 60° d 〈南山大 〉 A 150° 重m B 5 (3

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理科 中学生

問2 2枚目の解説において、どのように考えたら0.36ジュールとわかるのでしょうか…?

【6】 仕事とエネルギーに関する実験について、 次の問いに答えなさい。 〈実験Ⅰ > しわのあ ① 図1のように、台車と滑車を床から15cmの高さまで引き上げた。 ②図2のように、①で用いた滑車を.①で用いた台車にのせ、台車を斜面に沿って床から 15cmの高さまで引き上げた。 ③ け もう一端を手で引き, 台車を床から15cmの高さまで引き上げた。 ただし, 糸 の 重 図3のように、 2つの滑車に通した糸の一端を天井にとりつ ①の台車と滑車を用い, ばねばかり Ca 滑車と糸の間にはたらく摩擦は考えないでよいほど小さい。 さと伸び縮み, 糸 滑車 台車 WINTER 45cm <実験 Ⅰ > ① <実験I > ② <実験Ⅰ> ③ 15cm しわのある床 図1 ODSARBROR ばねばかり 糸 滑車 |15cm 床 図2 台車 2.4 4:4 0.8 ( X ) つける HAS÷20 表 1 ばねばかりの示した値または 手で引いた力の大きさ [N] 手 天井 床 図3 糸 滑車 <結果 I > ①~③で, ばねばかりの示した値または手で引いた力の大きさと, 糸を引いた距離をまとめ ると、表1のようになった。 この結果から, 台車と滑車を15cm引き上げるのに, 斜面などの 道具を使っても使わなくても、 仕事の大きさには変わりがないことがわかった。 ただし, X, Yの値はかき入れていない。 $0JANJA T 台 JO TOPY (S) 15cm 15 yog Ak 糸を引いた距離〔cm〕 HOPENIA# BO 45 wote tS DE BA (YNT 問1 <結果 I > の下線部のように、 同じ仕事をするのに道具を使っても使わなくても仕事の大き さには変わりがないことを何というか答えなさい。 T&&04JXT I 1:1518: THE 404 SHOTIVA * 問2 〈実験I>②において, 台車を床から15cmの高さまで引き上げるのに30秒かかった。この ときの仕事率は何Wか答えなさい。

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物理 高校生

【至急】物理の仕事とエネルギーの単元です。 (3)の解説をお願いします。

【問題D】 図のように, 一部に距離のあらい区間ABがある水平な床面が, そ の右方でなめらかに斜面で接続している。 区間AB以外の床面と斜面は, その接続部も含めてなめらかである。 ばねと質量mの小物体を床面の Aより左方に置き, ばねの左端を固定して右端に小物体を接触させてお く。このとき, ばねは自然の長さであった。 ただし, 区間ABでの床面 と小物体の間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさを」 とする。 ま た, 小物体は同一鉛直面内を運動するものとする ア 仕事 W 0. 小物体を手で押してゆっくりと左に動かし, ばねの自然の長さからの 縮みが x となった位置で小物体を手で支えて静止させた。 この間に、 ばねがされた仕事をWとする。 また, ばねがされた仕事 W とばねの弾 性力による位置エネルギーUには次の関係が成り立つ。 ウ 仕事 小物体 W 床面 (1) ばねが自然の長さより だけ縮むまでの間に, 小物体が動いた距 離とばねがそれまでにされた仕事の関係を表すグラフの概形として最 も適当なものを,次のア~エのうちから1つ選び, 記号で答えよ。 0 A B 距離 X 距離 W = U イ仕事 W I 11:46 W 0 斜面 30 距離 * 距離 (2) 小物体を支えている手を静かにはなすと, 小物体は右向きに動き出 し, ばねが自然の長さになった位置で, 小物体はばねから離れた。 ば ねから離れた直後の小物体の速さはいくらか。 m, W を用いて表せ。 (3) (2) , 小物体は床面のあらい区間ABを通過して, 斜面上の最高 点に達したあと斜面をすべり下りた。 小物体が斜面上で達した最高点 の床面からの高さはいくらか。 m, W, μ, g, I を含む式で表せ。

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