twitterの問題の解答まとめ（41～）

2022.12.07

解答41　電気双極子と安定なつり合い・不安定なつり合い

twitterの問題41の解答　電気双極子と安定なつり合い・不安定なつり合い
<問題><解答>(1)上図のとき，$Q$は電場と同じ方向に大きさ$QE$の力を受け，$-Q$は電場と反対方向に大きさ$QE$の力を受ける．作用線平行移動の原理(詳しくはこちら)より，それぞれが受ける静電気力の力の作用点を$x$軸まで移動する...
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2022.12.07

解答42　円上にある$n$個の小球の単振動

twitterの問題42の解答　円上の$n$個の小球の単振動
<問題><解答>(1)　問題文に「バネ定数は$k_{0}$/(自然長の長さ)」と書かれているので，まずはこれから求める．半径$r_{0}$の円周の長さは\pi r_{0}$で，ここに$n$個の自然長のバネがあるので1つあたりの自然長のバ...
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2022.12.08

解答43　光の知識問題

twitterの問題43の解答　光の知識問題
<問題><解答>(ア)　$\alpha$線はヘリウム原子核のこと．(イ)　干渉や回折は波動の性質(ウ)　X線は周波数が大きく，波長が小さい．(エ)　波の進行方向と同じ方向に振動するのが縦波，垂直に振動するのが横波．波長・振幅・速さが等しく逆...
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2022.12.08

解答44　等温変化と断熱変化

twitterの問題44の解答　等温変化と断熱変化
<問題><解答>次のことを見抜けば，数十秒で解ける．等温変化でも断熱変化でも円筒内の気体の体積は$Sd \to \dfrac{Sd}{2}$に変化している．縦軸を圧力$p$，横軸を体積$V$としたグラフをかくと，等温変化より，断熱変化の方が...
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2022.12.08

解答45　自転を考慮する場合に必要な初速度

twitterの問題45の解答　自転を考慮する場合に必要な初速度
＜問題＞<解答>(1)　等速円運動をしているので，向心方向の運動方程式を立てる．万有引力が向心力です．以後，物体の質量を$m$としましょう．等速円運動等速円運動の問題で立てて欲しい2式向心方向の運動方程式周期の式円運動の加速度半径$r$，円...
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2022.12.09

解答46　折り曲げたコイルによるコイルの発生

twitterの問題46の解答　折り曲げたコイルによる交流の発生
<問題><解答>$V=\dfrac{\varDelta \varPhi}{\varDelta t}$を用いて計算もできるが，ここでは，導体棒が磁場中を動くときの誘導起電力を用いて計算する．導体棒に生じる誘導起電力の公式（直線運動）PQ間に生...
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2022.12.12

解答47　注意するLC振動回路

twitterの問題47の解答　注意するLC振動回路
<問題><解答>こちらでも類題を扱っています．まずは，スイッチ$\rm S_{1}$を閉じて十分時間が経つと，電気容量$C$のコンデンサーの電圧と直流電源の電圧が等しくなる．コンデンサーの基本式より，蓄えられてた電荷$Q_{0}$は$Q_{...
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2022.12.13

解答48　ソレノイドコイル内部の磁束密度の分布

twitterの問題48　ソレノイドコイル内部の磁束密度の分布
<問題><解答>十分長いソレノイドコイルの内部の磁場は次のようになる．十分長いソレノイドコイルの内部の磁場の大きさ単位長さ当たりの巻き数$n$(一様に巻く)のソレノイドコイルに電流$I$を流したときにソレノイドコイル内部（中央付近）の磁場の...
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2023.01.08

解答49　力のモーメントのつり合いの式は立てずに計算してみる．

twitterの問題49　力のモーメントのつり合いの式は立てずに計算してみる．
<問題>＜解答＞張力の大きさを設定して，①鉛直方向のつり合い　②水平方向のつり合い　③力のモーメントのつり合い（たとえばAを中心にする）を立てることでADの長さを計算することができますが，ここでは力のモーメントのつり合いの式は立てずに計算し...
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2023.01.09

解答50　凸レンズと凹レンズ　平行光線

twitterの問題50 凸レンズと凹レンズ　平行光線
<問題><解答>凹レンズの代表光線を確認しておきましょう．凹レンズの3つの代表光線性質①より「平行光線はレンズ手前の焦点から飛び出るように進む」から，下図のように$\rm F'$が凹レンズの焦点の1つであり，${\rm F'O'}=f'$が...
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2023.01.10

解答51　凸レンズと凹レンズ2　

twitterの問題51　凸レンズと凹レンズ2　
<問題>＜解答＞まず，凸レンズの代表光線を確認しましょう．凸レンズの代表光線性質③より，「焦点を通った光はレンズ通過後，平行光線となる．」ということから，凸レンズの焦点は下図の点$\rm B$であることがわかり，${\rm BO}=f$とな...
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2023.01.10

解答52　動摩擦力がする仕事（問題文をよく読んで答える）

twitterの問題52　動摩擦力がする仕事（問題文をよく読んで答える）
<問題><解答>問題文の「動摩擦力の大きさは摩擦が存在する接触面の垂直抗力の大きさに比例する．」から，板が斜面ABCDにある部分の垂直抗力の大きさ$N_{1}$を求める必要があります．斜面ABCD部分にある板の重力は，板の先端と境界線CDの...
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2023.01.11

解答53　磁場が棒磁石にする仕事　磁気量と磁場と力の関係

twitterの問題53　磁場が棒磁石にする仕事　磁気量と磁場と力の関係
<問題><解答>十分長い直線電流がつくる磁場は次のようになります．十分長い直線電流がつくる磁場十分長い直線電流が距離$r$の位置につくる磁場$H_{1}$は，導線に流れる電流の大きさを$I_{1}$とすると$H_{1}=\dfrac{I_{...
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2023.01.12

解答54　電流制御された回路

twitterの問題54　電流制御された回路
<問題><解答>回路における抵抗，コンデンサー，コイルの扱い★　抵抗（抵抗値を$R$，電流を$I$）★　コンデンサー(電気容量を$C$，電荷を$q$)★　コイル（自己インダクタンスを$L$，電流を$I$）コイルに関してはこちらで詳しい解説が...
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2023.02.02

解答55　音源の圧力変化と媒質の変位　

twitterの問題55　音源の圧力変化と媒質の変位
<問題><解答>「圧力が同じタイミングで振動しているから，音源ABの中点で強め合いが起こり，振幅はK_{0}$になる！」ではないので，注意が必要です．実は，音源Aの原点側の媒質の変位と音源Bの原点側の媒質の変位は逆位相となるのです．その...
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2023.02.06

解答56　安定なつり合い・不安定なつり合い

twitterの問題56の解答　安定なつり合い・不安定なつり合い
<問題><解答>「安定なつり合い・不安定なつり合い」の問題はこちらもあります．安定なつり合い・不安定なつり合いつり合いの位置から少しずらしても元に戻る状態を「安定なつり合い」といい，つり合いの位置から少しずらすと大きく離れてしまう状態を「不...
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2023.02.14

解答57　外部磁場と電流による磁場の重ねあわせ

twitterの問題57の解答　外部磁場と電流による磁場
<問題><解答>外部磁場と電流によってつくられる磁束密度を重ね合わせたものが図2になる．つまり$bt+$(電流による磁束密度)$=B'$　$\cdots (\ast)$の式を立てる．電流$i$をコイルに流すと，生じる磁場$H$は$H=\df...
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2023.02.24

解答58　2023年慶應理工，千葉にも出題された2物体の運動

twitterの解答58　2023年慶應理工と千葉で出題された2物体の運動（基本）
<問題><解答>まずは，標準的な解法から紹介します。小球と台を対象物体にすると水平方向の力の和はhttps://physicmath.net/9355/$なので，水平方向の運動量が保存します．また，台と床，台と小球の間には摩擦力ははたらかず，その他の外力も仕事をしていないので，台と小球を対象...
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2023.03.02

解答59　中途半端な位相のずれがある場合の節の位置

twitterの解答59　中途半端な位相のずれがあるときの振幅0の位置
＜問題＞<解答>上2つの問題は図をかけばすぐに解けますが，一番下の問題は図を描きにくいです．こういう問題のときは「弱め合いの条件」を考えるか，「波の式」を立てて和積の公式より式を変形し，振幅がhttps://physicmath.net/9402/$の位置を求める方法があります．今回は前者で...
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2023.03.06

解答60　万有引力がする仕事

twitterの問題60の解答　万有引力がする仕事
<問題><解答>弾性力がする仕事について→ 弾性力がする仕事静電気力がする仕事について　→　静電気力（クーロン力）がする仕事と外力がする仕事保存力がする仕事は積分計算を用いて直接計算もできますが，以下のことを利用すると簡単です．位置エネルギ...
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2023.03.11

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