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【1】図1のように、半径 $R$ の軽い円筒の内側に、質点とみなせる質量 $\dfrac{m}{2}$ の小球1、2 の小球2が軽い棒を介して固定されている。棒と小球は円筒側面に垂直な一直線上にあり、小球1と2の重心は円筒の中心軸上にある。重心 $G$ と小球1、2の間の距離はともに $r$ である。円筒本体と棒の質量は無視できるものとして以下の設問に答えよ。

図2のように、滑らかな水平面上で円筒が水平方向に移動することなく時計回りに回転している。小球1と2の重心 $G$ は静止している。図で水平方向右向きを $x$ 軸の正方向、鉛直上向きを $y$ 軸の正方向とする。

(1) ある瞬間、小球1が小球2より右側にあり、棒と鉛直線がなす角は $\theta$ であった。円筒外側の側面の速さを $v$ とするとき、小球1、2の速度の $x$ 成分と $y$ 成分をそれぞれいくらか。

図3のように、摩擦のある水平面上で円筒が滑ることなく時計回りに転がっている。このとき力学的エネルギーの損失はなく、小球1と2の重心 $G$ は一定の速さ $v$ で水平左から右方向に移動している。図で水平方向右向きを $x$ 軸の正方向、鉛直上向きを $y$ 軸の正方向とする。

(2) ある瞬間、小球1が小球2より右側にあり、棒と鉛直線がなす角は $\theta$ であった。小球1、2の速度の $x$ 成分と $y$ 成分をそれぞれいくらか。

(3) 小球1と2の運動エネルギーの総和はいくらか。

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図1のように、可変抵抗に電池をつないで回路をつくる。
可変抵抗の抵抗値を変えて、電池を流れる電流I〔A〕を変化させると、電池の端子 PQ間の電圧 V [V]が変化する。
図2は、可変抵抗の抵抗値を変化させたときの、電池を流れる電流I〔A〕とPQ間の電圧 V [V]の関係を表したものである。
電池の起電力 E [V]と、内部抵抗 r[Ω] はそれぞれいくらか。有効数字を2桁として求めよ。

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屈折率1.0の空気中に厚さL［ｍ］，屈折率ｎの薄い膜があり，その下に屈折率がｎより大きいガラスがある。波長λ［ｍ］の単色光を入射角ｉで入射させると，一部は反射し，一部は屈折角ｒで屈折した。
(1) 経路ABCと経路A’Cとの光路差をL，ｒ，ｎを用いて表し，反射光が干渉して明るく見える条件を正の整数ｍを用いて表せ。
(2) 膜の屈折率を$\sqrt3$，入射角ｉを60°とすると，屈折角ｒはいくらになるか。
(3) (2)で，$Ｌ＝7.0×10^{-7}$［ｍ］のとき，波長が$4.0×10^{-7}m～8.0×10^{-7}$の範囲の可視光線を入射させた。反射光が明るく見える可視光線の波長をすべて求めよ。

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【物理基礎】仕事とエネルギー解説動画です

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地球の半径をR,地表での重力加速度の大きさをgとする。地表から高さhの点にある質量mの物体について,次の各問に答えよ。
(1) 物体が高さhの点で受けている重力の大きさを,m,g,R,hを用いて表せ。
(2) 物体が高さ0の地表にあるときと比べて,高さhの点では,無限遠を基準にした万有引力による位置エネルギーはどれだけ大きいか。m.g,R,hを用いて表せ。