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理科 中学生

動滑車を用いた問題です。 四角2番を文系でも分かりやすいように教えていただきたいです。 (1)から(3)まではなんとなくでやったら会っていましたが根拠を解説できるまでにしたいです。

問 び, 記号で答えよ。 静かに手を離したあと小物体Aは斜面上をどのように運動するか。 次のアークから1つ選 1 Ⅰ.IIの問いに答えよ。 1 右の表は、いろいろな固体・液体につい 固体の密度(g/cm²) 金 液体の密度(g/cm²) 上昇する 静止 ウ 下降する 19.30 1.00 水 て密度(g/cm)を示したものである。 次 の各問いに答えよ。 銀 小物体Aの移動距離がLのとき、小物体Bの移動距離を求めよ。 10.49 水銀 13.53 8.96 問3 問4 小物体Bの速さがVのとき、小物体Aの速さを求めよ。 問1 体積50cmの金属Xの質量を測定し たところ、135gであった。表をもとに 金属Xの名称を答えよ。 アルミニウム 2.70 小物体Aの移動距離とともに、 次 の小物体Aの各エネルギーはどのよう ア ガラス 2.4-2.6 マグネシウム 1.74 問2 ア1cmの質量が15gの金属 次のア~エのなかで最も密度の大きい金属を選び、記号で答えよ。 エネルギー イ 1m²の質量が5000kgの金属 100mLの質量が600gの金属 エ5cmの質量が4000mgの金属 200 移動距離 22 図2 移動距離 問3 水銀に沈む固体を表から選び、名称を答えよ。 問4 水50mm入った100mL用のメスシリンダーに、銅4gを入れると、体積は何cm 増加するか。 小数第2位を四捨五入し、 小数第1位まで答えよ。 問5 金属に共通した性質ではないものを、次のア~カの中からすべて選び、 記号で答えよ。 イみがくと光る。 ア 水に入れると必ず沈む。 電気をよく通す。 Ⅱ 次の各問いに答えよ。 オ熱をよく伝える。 ウ磁石に引き寄せられる。 30℃で固体である。 問1 次のア~オの性質に適する気体を化学式で答えよ。 ア 都市ガスの原料や火力発電の燃料に使われる。 イ食品に封入し、変質を防ぐために使われる。 ウ 虫刺されの薬や肥料の原料として使われる。 燃料電池や, ロケットの燃料として使われる。 黄緑色の気体で、衣類などの日用品の漂白剤やプールの殺菌などに使う。 (2)問1のウの気体の製法として最も適する2つの物質を次の①~⑦から選び、記号で答えよ。 ① オキシドール ② 塩化アンモニウム ③ 二酸化マンガン ④ 塩酸 ⑤ 炭酸カルシウム ⑥ 石灰水 問81の才の気体の集め方を答えよ。 IIの問いに答えよ。 ⑦ 水酸化ナトリウム 図1のように水平面から30°傾いたなめらかな斜面 上に、糸がつけられた質量 2Mの小物体Aが置かれ、糸 は定滑車と動滑車を通って、 他端が天井についてい る。また、質量の小物体Bは動滑車と糸でつながっ ている。 ただし, 糸および滑車の質量は無視でき、滑 車はなめらかに回転するものとする。 小物体Aと小物 天井一 定滑車 2M 動滑車 なめらかな斜面 130* B 「M 体Bを支える手を静かに離したあとの運動について、 次のページの問い 2023年度 10 問 に変化するか。 図2のア~キのグラフ のうちから1つずつ選び、記号で答え よ。 ① 運動エネルギー ② 重力による位置エネルギー ③ 力学的エネルギー 小物体Bが運動し始めてから経過 時間とともに,次の小物体Bの各エネ ルギーはどのように変化するか。 図3 のア~キのグラフのうちから1つずつ 選び, 記号で答えよ。 ① 運動エネルギー ② 重力による位置エネルギー ③力学的エネルギー エネルギー I I エネルギー エネルギー 経過時間 時間 図3 Ⅱ ギターの弦が発する音の波形をマイクロホンとオシロスコープを 使って観察したものが図1に示してある。 あとの問いに答えよ。 問1 図1の弦よりも太い弦が発する音の波形を図2のアーオのうち から1つ選び、記号で答えよ。 O 問2 図1の弦に次の操作をしたときに発する音の波形を図2のアー オのうちから1つずつ選び、記号で答えよ。 図1 時間 ① 指で押さえて弦を短くしたとき ②より強く張ったとき ③ より弱く弾いたとき /間: 図1の弦の発した音を水中で観察したときの波形をあとの図2のアーオのうちから1つ選 び、記号で答えよ。 ただし、 水中で受け取る音の大きさは変化しないものとする。 位 O 時 2023年度11

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物理 高校生

(3)の途中式をcos とかsin を使わないバージョンで教えて欲しいです

基本例題16 仕事 基本問題 129 図のような, 水平となす角が30℃のなめらかな斜面 AC がある。 質量40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを 9.8 m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 指針 (1)「ゆっくりと引き上げた」 とは, 力がつりあったままの状態で、物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。 (2)(3) 「WFxcos」を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は、図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか F=mgsin30* -40×9.8×1/2 1.96×10 N mgsin30 mgcos30 30° 30° mg 2.0×10N 130 A 10m、 C B (2) 物体は,力Fの向きに10m移動しているの で、仕事は, W= (1.96×10^) ×10=1.96 × 10°J 2.0×10'J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120°である。 重力がする仕事 Wは、 W'= (40×9.8)x10xcos120° =-1.96×10'J -2.0x10'J 別解 (3) 重力は保存力であり、その仕 事は、重力による位置エネルギーの差から求め られる。点Aを高さの基準とすると、点Cの高 さは10sin305.0mであり、仕事は、 W-0-mgh-0-40×9.8x5.0 --1.96×10'J -2.0x10'J

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物理 高校生

解説は書いてありますが、sin とか cos とかまだ習ってないので、sin とか使わないver の途中式教えてください!

図のような, 水平となす角が30°のなめらかな斜面 AC がある。質量40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを9.8 m/s として,次の各問に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力の大きさは何Nか。 (2)Fがした仕事は何か。 (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 指針 (1) 「ゆっくりと引き上げた」 とは, 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。 (2)(3) W=Fxcose」 を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は、 図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか ら、 F=mgsin30° =40×9.8× 2 =1.96×102N 2.0×102N ③③ N mgsin30° mgcos30° 130° 30° mg A 130° 10m F 基本問題 129 C B (2)物体は,力Fの向きに10m移動しているの で、仕事は, W= (1.96×102 ) ×10=1.96×10°J 2.0×103J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120°である。 重力がする仕事 W' は, W'=(40×9.8)x10xcos120° =-1.96×103J - 2.0×10 J 別解(3) 重力は保存力であり、その仕 事は、重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると,点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり,仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×10 J -2.0×10J

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物理 高校生

高校物理 75番の(3)と79番鉛筆で波線引っ張った部分の解説がわかりません。教えて欲しいです。

54 第1章 物体の運動とエネルギー 75 仕事率 重力加速度の大きさを 9.8m/sとして、次の仕事をそれぞれ求める (1) クレーン車が質量 2.0×102kgの物体を,一定の速さで35秒間に10m持ち上げ たときの仕事率 2) 自動車が1.5×10°Nの推進力で,一定の速さ 18m/s で走行したときの仕事率 773) 50kgの人が,1.0 分間に高さ12mの階段を一定の速度で上がったときの仕事 ヒント (3)この人は自分にはたらく重力に逆らって12m移動する。宝一高 ➡1 9102 運動エネルギーと仕事 図のように,斜面上に質量 76 3.0kg の台車を置き, 速さ2.0m/sですべらせたところ, ある時間が経過した後に, 台車の速さが6.0m/sになった。 この間に,台車にはたらく合力がした仕事はいくらか。 ➡2 77 ヒント 台車の運動エネルギーの変化) = (台車がされた仕事 ) 9/10 2.0m/s さ6.0m/s 18 ●運動エネルギーと仕事 質量 2.0×10-2kgの小球が, 厚さ 3.0kg # ST 2\m0.0.10m 0.10mの鉛直に固定された木材に,速さ 3.0×102m/s で水平に打ち こまれ、木材を貫通した直後に 1.0×10m/sの速さになった。 木材 の中を進む間, 小球は木材から一定の大きさの抵抗力を, 運動の向き と逆向きに受けるとする。 また, 重力の影響は無視できるものとする。 (1) 小球が木材を貫通するまでに、木材の抵抗力が小球にした仕事はいくらか。 T(2) 木材の抵抗力の大きさはいくらか。 OS ヒント (1) (小球の運動エネルギーの変化)=(小球がされた仕事 ) 223 ・木材 ➡2 NET 78重力による位置エネルギー 崖から10m上の塔の屋上には 質量 2.0kgの物体Aがあり, 崖から15m下の水面には質量面 4.0kgの物体Bが浮かんでいる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s20 とする。 AQ 塔 10m 崖 (1) 水面を基準にとるとき, A,Bの重力による位置エネルギーは それぞれいくらか。 15m B (2) 崖を基準にとるとき, A, B の重力による位置エネルギーはそ れぞれいくらか。 -2 水面 79弾性力による位置エネルギー 図のように, 一端を壁 ヒント 重力による位置エネルギーは,基準のとりかたによって正にも負にもなる。 駐車 車 に固定したばね定数 3.0 × 102N/m の軽いばねの他端に物体 をつけて,この物体を水平方向に手で引く。 00000000 (1) ばねを自然の長さから10cm伸ばすとき, 物体がもつ弾性力による位置エネル ギーはいくらになるか。 また,このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。 2)このばねをさらに10cm伸ばすとき、物体がもつ弾性力による位置エネルギーは いくらになるか。 また、このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。 ➡2 ヒント 弾性力による位置エネルギーは, 弾性力に逆らって加えた力のした仕事に等しい。

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物理 高校生

(3)の運動エネルギーの総和の問題で、なぜ2枚目のように解いてはいけないのですか。A,B,C,D全て同じ速さだと思うのですが...

必解 30. <あらい板上の物体の運動〉 物体 D (2m) 物体A(2m) 物体B(3m) 机 物体 C (m) 図のように, 水平な机の上に直方体の物体Aを置 その上に直方体の物体Bをのせる。 Bには物体 Cが, Aには物体Dが,それぞれ糸でつながれてお り,CとDは, 机の両側にある定滑車を通して鉛直 につり下げられている。 A, B, C, Dの質量は,そ れぞれ, 2m〔kg〕, 3m[kg], m 〔kg〕, 2m [kg] であ る。机とAの間の摩擦はないが, AとBとの間には摩擦力がはたらく。 初めにAとBを手で 固定してすべてを静止させておき, 静かに手をはなして運動のようすを観測する。 運動は紙 面内に限られるものとし, また観測中にBがAから落ちることや, Aが机から落ちることは ないものとする。滑車はなめらかで軽く, 糸は軽くて伸び縮みせず、たるむことはないもの とする。空気抵抗は無視し, 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] として次の問いに答えよ。 BはA上をすべらずに,Aといっしょになって机の上を左へ運動する場合について考える。 (1) このときのAの加速度の大きさを求めよ。 (2)このときのAとBの間にはたらく摩擦力の大きさを求めよ。 (3)Dがん 〔m〕だけ落下したときの, A, B, C, D の運動エネルギーの総和を求めよ。 次に,Bは机の上の同じ場所に静止したままで, Aが左に運動する場合を考える。 (4) この場合の, AとBの間の動摩擦係数を求めよ。 (5)Dがんだけ落下したときの, A, B, C,D の運動エネルギーの総和を求めよ。 最後に,Aは左へ運動しBが右へ運動する場合を考える。ただし、このときのAとBの間 の動摩擦係数を1/3として、次の問いに答えよ。

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