【高校物理、電磁気学】 河合塾出版の参考書、「高校物理」の例題4-5で分からないことがあります。 (c)(d)を解説と異なる方法で求めようとしました。(c)は答えが合いましたが、(d)は合いませんでした。私の解答を書きますので、どこが間違っているかをご指摘頂きたいです。一応... 続きを読む

第1章 電場 275 例題 4-5 電場と電位・位置エネルギー 真空中の電荷と電場に関する下記の y 文において, (a)から (d) にあ てはまる式を記せ。 ただし, クーロン P(-d,d) の法則の比例定数をk [N·m²/C2], •C(0,d) 電子の電荷を -e [C], 電子の質量 をm[kg] とし, 無限遠点での電位を 0Vとする。 0(0, 0) x B(-d, 0) A(d, 0) (1)A(d,0) と点B(-d, 0) に正の電荷 Q を固定し,y軸の点 C(0, d) 電子を置く。 D(0,- -d). 点Cで速度 0 であった電子が電場で力を受けてy軸上を動くとする と、原点0での速さは (a) | [m/s] となる。 (2) 点Aと点B の正の電荷 Q のほかに, 点Cに電気量 Q [C] の点電 荷を固定する。さらに,これら3つの点電荷を固定したままで, y 軸上 の負の方向の無限遠点に置かれた電気量 - Q [C] の点電荷をy軸に 沿って点D (0, -d)までゆっくりと動かす。 このときに外力がする 仕事は(b) [J] である。 (3)点Aと点Bに電荷 Q, 点 C と点Dに電荷 - Q を固定した状態から, 点Cの電荷 Q をC→P→B の経路で点B まで, また点Bの電荷 Q をB→O→Cの経路で点 Cまで同時にゆっくりと動かす。 このとき外 力がする仕事は (c) [J] である。 さらに,点Aの電荷 Q と点B の電荷 Q を固定したままにして, 点Cの電荷Qをy軸の正の方向に向かって無限遠点まで,また点Dの 電荷-Qをy軸の負の方向に向かって無限遠点まで同時にゆっくりと 動かす。 このとき外力がする仕事は(d) [J] である。 (東北大) 解答 (1) (a) 点A,Bの電荷による点Cおよび点0の電位は, それぞれ, Vc= kQ kQ √2kQ + √2d √2d d kQkQ_2kQ Vo d V₁ = kQ+kQ d 求める速さをひとする。 力学的エネルギー保存則より, 1/12m+(e)xVo=(-e) Vc .. mv²= (2-√2) kQe d

どなたか解説よろしくお願いします！

3 大気圧をPo, 重力加速度の大きさを」とし さて、以下の次の問いに答えよ。 図1に示すように大気中に、鉛直方向にな 止めらかに動くピストンとシリンダーからなる 容器がある。 ピストンの断面積はSであり、シリンダー の底面とピストンは質量の無視できるばねで つながれており、 ばねの自然の長さはLであ る。 初めピストンは, ばねの長さが自然の長 さんになる位置にストッパーで固定されてお り、容器内には圧力Po, 絶対温度To, 物質 ストッパー ピストン 量 [mol] の「単原子分子の理想」気体を封入した(状態I)。 72 000000 ストリバー n (mol) To 容器 断面積 S 図1 容器内には温度調節器があり、内部の気体を加熱したり冷却したりできる。容器は断熱 材でできており、ばね、ストッパーおよび温度調節器の体積と熱容量は無視できるものと する。さらに、大気の圧力は高さによらずP とする。 容器の温度調節器によって, 封入気体をゆっくり加熱したところ, 温度が2となっ たところでピストンは上昇を始めた(状態Ⅱ)。 (1) ピストンの質量を求めよ。 (2)状態Iから状態Ⅱまでの過程で気体が吸収した熱量を求めよ。 さらに、絶対温度が4になるまで,ゆっくりと加 熱したところ,図2に示すようにばねの長さはと なった(状態Ⅲ)。 000000 (3) ばね定数を求めよ。 (4)容器内の気体の圧力と体積の変化 (状態Ⅰ→状態Ⅱ→状態Ⅱ)の過程 5P, を表すP-V図を描きなさい。 ただ し、図中には 「I」, 「Ⅱ」 「目」 Po を描き入れること。 3Po (5) 状態Ⅱから状態の過程において、 容器内の気体が外へした仕事の大き さを求めよ。 2.Po Po (6) 状態Ⅱから状態Ⅲまでの過程で容 器内の気体が吸収した熱量を求めよ。 4T, 温度 図2 SL 43 SL

(3)以降の解説をどなたかよろしくお願いします🙇‍♀️

ate 2 水平な床面から高さんの水平面を持つ固定台の左端に、質量2mの小物体Aを置く。こ の小物体Aの鉛直真上の固定点0から長さℓの軽い糸で質量の小物体Bをつるし,図 のように糸をたるまないようにして水平に保つ。その後, 小物体Bを静かに放したとこ ろ、最下点で小物体Aに弾性衝突した。 小物体 AおよびBは同一の鉛直面内で運動し、空気の影響はないものとする。 重力加速度の大きさを」とし、次の各問いに答えよ。 m B 0 5/210 2m P Q 床面 (1)衝突直前の小物体Bの速さ」を,g,ℓを用いて表せ。 (2)衝突直前の糸の張力の大きさを,m, gを用いて表せ。 (3)衝突直後の小物体Aの速さはの何倍か。 衝突後, 小物体A は(3)で求めた速さ”ですべり出し, 摩擦区間PQを通過後、速さが ひとなった。 小物体Aは水平台の右端から飛び出した後、床面の点Rに落下してはね返り、再び点U に落下した。 摩擦区間PQでの小物体Aと固定台との動摩擦係数をμ, 小物体Aと床面との反発係 数をe, 摩擦区間PQ以外の面での摩擦は無視できるものとし、 以下の問いに関しては, (3) をそのまま用いて答えよ。 (4) 摩擦区間PQ面の距離Sを、Aμ', gを用いて表せ。 (5) 小物体Aが,固定台の端から落下点Rに到達するまでの時間を, g, hを用いて表せ。 (6)台の端から落下点Rまでの水平距離Lを,#ah,g を用いて表せ。 (7) 小物体Aが点Rではね返った後、最高点に達したときの床面からの高さんを, e, hを 用いて表せ。 (8) 最初の落下点Rからの二度目の落下点びまでの水平距離 L'は、(6)のLの何倍か。

33番（2）のマーカー部分が分かりません。 ゆえに…までは理解出来ました

したがって、 毎時10kmの速さで走る距離を3km以上に すればよい。 問題の条件を不等式で表すと 10 5 60 10 両辺に10を掛けて x+2(5-x)≤7 単位を時間で表す。 すなわち x≧3 不等号の向きが変 よって これを解いて [2] x-3<0 する これを解いて よって, 方程式の (2) [1] x1 のとき これを解いて -4abc べきの順に整 どれか1つの文字 ●x+● これを満たす正の奇数xは1,35 ①を満たす最大の整数が2となるのは 解せよ。 3 因数分解 (対 PR 1 5 (1) 不等式 x+ x 10 を満たす正の奇数xをすべて求めよ。 6 3 ピーズ+(ポータ c+a)²+c(a+b) $33 ON 1 5 9 6 3x- から 6x+1>10x-27 (2) 不等式 5(x-a)-2(x-3) を満たす最大の整数が2であるとき、定数aの値の範 めよ。 (1)x+ > [2] 0≦x<1のと これを解いて [3] x<0 のとき これを解いて x 整理して -4x> -28 よって x<7 両辺に6を掛けて を払う。 よって、 方程式の 01234567 x 7は含まれない。 PR 次の不等式を解け。 $36 (1) [3x-4/<2 5a+6 展開して (2)(x-a)-2(x-3) から x 7 +2ab+b²)-4 cla+be+b 5a+6 25 <3 5a+6 +2< 410 のときである。 5a+6 3 7 2≤2 ゆえに 14≦5a +6 < 21 ①を満たす最大の整数 ないように よって masu 注意する。 5+632 (1) [1] 3420 す これを解いて これとx1 の [2] 3x40 すな これを解いて これと x 1/12 の場

解説の説明に記載されている双曲線の上半分を表すとはどういうことでしょうか？教えて頂きたいです。

例Ⅱ 15 II xy 平面上に, x軸上にない2定点A(a, b), B(p,q)がある。た だしa <p とする.x 軸上の点をT(t, 0) (ただしast≦p) とする. A を出発して AT 上を速さ V1 で, TB 上を速さで動く点Pがある. 直線 x = t と AT, BT とのなす角をそれぞれα Bまで動点Pが最小時間で達するならば β とするとき, Aか sin α V1 = sin ẞ V2

物理の平面運動です 図のように点Oを円の中心とする弧がある。物体は弧に沿って運動し、2.0s間にAからBに移動した。この間の平均の加速度はどちら向きか。また物体の速さvが4.0m/sのとき加速度の大きさはいくらか。 答えは右斜め45°の向き、2.82m/s^2 なのです... 続きを読む

Vi V2 oV ル ラス A1 ve BV

写真の問題がわかりません。明日までの宿題なので至急回答よろしくお願いします。

4 長さ80m の列車が,一定の速さで走っています。 この列車が500mの トンネルを通ったとき, トンネルの中に車両全体が完全に入っていた時 間は30秒でした。 この列車の速さは時速何km ですか。 (9点)

物理の問題です。この問題の解法を教えてほしいです！！😢(1)から分かりません😭😭

Ⅰ 次の文章を読み以下の問に答えよ。 図1のように地球上で,質量mの小球を、水平な床からの高さんの点Aから、速さで水平方向 に投げ出した。点Aの鉛直下方向の床上の点を原点とし、図のように、y軸をとる。 重力加速度 の大きさをgとし、この小球にはたらく空気抵抗力は無視できるものとする。 向に一様な電場E (E>0)を加えた。 その後, 点Aから場の方向に小球を速さで投げ出した。 次に、地球上で、図3のように質量の小球に電気量g (40) の正の電荷を加え, 更に水平方 点Aの鉛直下方向の床上の点を原点とし、図のようにz, y軸をとる。 重力加速度の大きさをgと し、この小球にはたらく空気抵抗力は無視できるものとする。 y AA ho 点A h 床 h 図3 電場E 床 1 (1) 床に落下するまでの時間及び落下した点と原点Oとの距離を求めよ。 (2)同じ実験を重力加速度の大きさが1/2gの月面で行った。 地球で行った時、 投げてから床に落下す るまでの小球の軌跡が図2で表される点線であるとき, 月面で行ったときの軌跡の概形を実線で記 入し、なぜそうなるかを説明せよ。必要があれば次の数値を用いてよい。 (3)床に落下するまでのまでの時間及び落下した点と原点○との距離を求めよ。 (4) 床と衝突直前の小球の速さをを用いて求めよ。 (5) 小球の運動の軌跡は放物線となる。 mg=gEのとき、 軌跡の概形を実線で書け。 √2 =1.4 √3 =1.7 v6=2.4 =0.7 √2 点 A 20 0 重力加速度 g のときの軌跡 図2 =0.6 =0.4

最後の問題で力学的エネルギー保存の式が０以上としているのは何故ですか？

6 いろいろな運動 軌道 地球 する。 例題 50 地球の質量を M, 半径を R, 万有引力定数をGとする。 (1)地表すれすれに円軌道を描いて飛ぶ人工衛星の速さ(これを 第1宇宙速度という) と周期 T を求めよ。 (2)地表面における重力加速度gを用いて表せ。 (3)地表面から人工衛星を打ち出し,地球から無限遠方に到達させ たい。 打ち出す速度はv (これを第2宇宙速度という)以上でな ければならない。ひ を求めよ。 遠心力 (1)人工衛星の質量を とする。 (万有引力)=(遠心力) より GmM R2 心力 V₁ m R = m- R GM . 01= R T = 21- W = 2 (n=4) GmM R2 2лR R T= 2πR V₁ GM (2)(地表面での重力)=(遠心力) Vi mg = m- . v=gR R (3)打ち出した速さを v, 無限遠方での速さをu とおく。無限遠方での万有引力による位置エネ ルギーは0だから力学的エネルギー保存則より 万引力による位置エネルギ mo mv² +(-6)= mu² -mu20 R (打ち出した瞬間) ( 無限遠方) これを解いて≧ 2GM このとき R 万有引力による。 ココが 2GM(=√2vs) . 02= R ポイント) 位置エネルギーの VA m M ME -G(RW) [人工衛星を無限遠方に到達させるための条件] (運動エネルギー) + (万有引力による位置エネルギー) -18

(１)の最後のまるで囲んだTの式が分かりません

6 いろいろな運動 月軌道 0 地球 0 こする。 解 例題 50- 地球の質量を M, 半径を R, 万有引力定数をGとする。 (1)地表すれすれに円軌道を描いて飛ぶ人工衛星の速さ(これを 第1宇宙速度という)と周期Tを求めよ。 (2)地表面における重力加速度g を用いて表せ。 (3)地表面から人工衛星を打ち出し,地球から無限遠方に到達させ たい。 打ち出す速度はv2 これを第2宇宙速度という) 以上でな ければならない。 v2 を求めよ。 (1)人工衛星の質量を とする。 (万有引力)= (遠心力) より GmM R2 =m- R GM . 01= R 2πR R T= 2πR V₁ GM T = 2 mM R2 m- m R J (2)(地表面での重力)=(遠心力) mg = m- R 2 . V₁ =√gR (3)打ち出した速さを v, 無限遠方での速さをu とおく。 無限遠方での万有引力による位置エネ ルギーは0だから力学的エネルギー保存則より 万引力による位置エネルギ 2 m+(cm)=1/2mu² ≧ 0 R (打ち出した瞬間) ( 無限遠方) とこのとき 万有引による mo m これを解いて v≧ 2 GM R V2= 2GM (=√202) R 位置エネルギーの M -R ココが (ポイント) [人工衛星を無限遠方に到達させるための条件〕 (運動エネルギー) + (万有引力による位置エネルギー) ≧0