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図のように格子面の間隔（格子定数）が$d$で、原子が規則的に配列している結晶に、波長$λ$の特性$X$線が格子面に対して角$\theta$で入射している。
（1） 格子面1、格子面2で反射した２つのX線の経路差を$d、\theta$を用いて表せ。
（2） 反射$X$線の強めあう条件を、$d、\theta、λ$、正の数$n（＝1、2、…）$を用いて表せ。
（3） $θ$を0°から大きくしていくと、$\theta＝\theta_0$のとき、はじめて反射$X$線が強めあった。格子定数$d$を、$\theta_0、λ$を用いて表せ。

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仕事関数3.8✕10^-19Jの金属に、波長3.3✕10^-3mの光をあてた。真空中の光速を3.0x10^8m/s，プランク定数を6.6✕10^-34J・Sとして、次の各問に答えよ。
（1）この光の光子1個のエネルギーはいくらか。
（2）金属から飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値はいくらか。
（3）光の強さだけを1/2倍にした。光電子の運動エネルギーの最大値はいくらになるか。

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図の装置において、歯車がゆっくり回転しているとき、光源からの光は、回転歯車の歯の間を通り抜け、鏡で反射されて再びもとと同じ歯の間を通り抜ける。歯車の回転が速くなると、光が鏡まで往復する間に歯が動き、反射光が次の歯にさえぎられて光源までもどらなくなる。歯車と鏡の間の距離をL〔m〕とし、歯の数がn個の歯車を用いて、歯車の回転数をしだいに大きくしていくと、回転が毎秒f回のときにはじめて反射光がもどらなくなった。光の速さをc〔m/s〕とする。
(1) 光が歯車と鏡の間を往復する時間を、c、Lを用いて表せ。
(2) 光の速さを、n、f、Lを用いて表せ。

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電気容量が 2.0µF、3.0µF のコンデンサー C₁、C₂ を、それぞれ 2.0×10²V、1.0×10²V で充電したのち、電池を切りはなす。次の(1)、(2)の場合において、各コンデンサーにたくわえられる電気量と極板間の電位差を求めよ。
(1) 同符号の電気量をもつ極板どうしを結んだ場合。
(2) 異符号の電気量をもつ極板どうしを結んだ場合。

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2022年度「物理」共通テスト過去問解説です