【物理】力学:単振動「ばね付きの板にのせた物体」を力エネ保を使わずに鮮やかに解説してみた! - 質問解決D.B.(データベース)

【物理】力学:単振動「ばね付きの板にのせた物体」を力エネ保を使わずに鮮やかに解説してみた!

問題文全文(内容文):
軽いつる巻きばねの一端を地面につけ, 他端に質量Mの板をつけて,その上に質量mのおもりをのせたら,ばねが xo だけ縮んだ位置O(板の下面)でつりあった。この位置からさらに2xoだけ押し縮めてはなすと, ばねが伸び, ある位置でおもりは板から離れた。 0を原点, 鉛直上向きにx軸をとる。重力加速度の大きさをgとする。
(1) 板が座標xの点を通る瞬間の加速度a,および, 板とおもりが及ぼしあう力の大きさNを求めよ。
(2) おもりが板から離れるときの位置x1と,おもりの速さを求めよ。
(3) 運動を始めてから,おもりが板から離れるまでの時間t1を求めよ。
チャプター:

0:00 オープニング
0:06 本日解説する問題はコチラ!
0:15 (1) 解説開始!単振動では物体を●っぽく書く!
0:30 単振動ではまず初めに●を書く!
2:02 単振動では最初に●の式を立てる!
2:58 加速度を求めるには●の式を立てる!
5:40 「a=−⬜︎x」のように書く理由は?
6:02 物体間にはたらく垂直抗力を求める!
7:48 (2) 物体が板から離れるときのバネの長さは?
8:07 超重要!円運動由来を使う有名パターン!
8:54 (3) 円運動由来でかかる時間を求める!

単元: #物理#力学#理科(高校生)
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
軽いつる巻きばねの一端を地面につけ, 他端に質量Mの板をつけて,その上に質量mのおもりをのせたら,ばねが xo だけ縮んだ位置O(板の下面)でつりあった。この位置からさらに2xoだけ押し縮めてはなすと, ばねが伸び, ある位置でおもりは板から離れた。 0を原点, 鉛直上向きにx軸をとる。重力加速度の大きさをgとする。
(1) 板が座標xの点を通る瞬間の加速度a,および, 板とおもりが及ぼしあう力の大きさNを求めよ。
(2) おもりが板から離れるときの位置x1と,おもりの速さを求めよ。
(3) 運動を始めてから,おもりが板から離れるまでの時間t1を求めよ。
投稿日:2022.07.27

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指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
図のように、なめらかな水平面上に質量mの物体がおかれ、物体にはばね定数がk₁,k₂の2本の軽いばねがつけられている。はじめに、それぞれのばねは自然の長さになっており、このときの物体の位置を原点Oとして、右向きにx軸をとる。物体をx軸方向に少し動かして離すと、物体は水平面上で単振動をした。
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問題文全文(内容文):
\(\boxed{5}\) 次の文章を読み、下の問1~4に答えなさい。〔解答番号 \(\boxed{1}\) ~ \(\boxed{4}\) 〕

図1のように、起電力\(2V_0\)の電池E、可変抵抗(抵抗値を変えることのできる電気抵抗)\(\text{R}_1\)、抵抗値\(\frac{2V_0}{I_0}\)の電気抵抗\(\text{R}_2\)、特性が等しいダイオード\(\text{D}_1\)、\(\text{D}_2\)、電気容量が\(C\)のコンデンサーC、電流計Aおよびスイッチ\(\text{S}_1\)、\(\text{S}_2\)、\(\text{S}_3\)を接続した回路がある。ただし、\(I_0\)、\(V_0\)は正の定数である。

ダイオード\(\text{D}_1\)を点aから点bに流れる電流\(I\)と点bに対する点aの電位\(V\)との関係は、図2のように、
\(I = \begin{cases} 0 & (V \leq V_0) \\ I_0 \left(\frac{V}{V_0} - 1\right)^2 & (V \geq V_0) \end{cases}\)
で与えられる。初め、スイッチはすべて開いており、コンデンサーCに電荷は蓄えられていない。回路内において、電気抵抗\(\text{R}_1\)と\(\text{R}_2\)以外の電気抵抗はすべて無視できるものとする。

可変抵抗\(\text{R}_1\)の抵抗値を\(\frac{2V_0}{I_0}\)にして、スイッチ\(\text{S}_1\)のみを閉じた。

問1 ダイオード\(\text{D}_1\)を流れている電流\(I_1\)はいくらか。正しいものを、次の①~⑥のうちから一つ選びなさい。\(I_1 = \boxed{1} \times I_0\)

① \(\frac{1}{6}\)   ② \(\frac{1}{4}\)   ③ \(\frac{1}{3}\)   ④ \(\frac{1}{2}\)   ⑤ \(\frac{2}{3}\)   ⑥ \(\frac{3}{4}\)

次に、可変抵抗\(\text{R}_1\)の抵抗値を\(R_{\text{I}}\)に変えてスイッチ\(\text{S}_1\)、\(\text{S}_2\)、\(\text{S}_3\)を全て閉じ、十分に時間が経過するとコンデンサーCに\(\frac{3}{2}CV_0\)の電気量が蓄えられた。

問2 可変抵抗\(\text{R}_1\)の抵抗値\(R_{\text{I}}\)はいくらか。正しいものを、次の①~⑥のうちから一つ選びなさい。\(R_{\text{I}} = \boxed{2} \times \frac{V_0}{I_0}\)

① \(\frac{1}{4}\)   ② \(\frac{1}{3}\)   ③ \(\frac{1}{2}\)   ④ \(1\)   ⑤ \(\frac{3}{2}\)   ⑥ \(2\)

可変抵抗\(\text{R}_1\)の抵抗値を\(R_{\text{I}}\)にした状態で、スイッチ\(\text{S}_1\)のみを開いた。

問3 スイッチ\(\text{S}_1\)を開いた直後に電流計Aを流れる電流\(I_{\text{A}}\)はいくらか。正しいものを、次の①~⑥のうちから一つ選びなさい。\(I_{\text{A}} = \boxed{3} \times I_0\)

① \(0\)   ② \(\frac{1}{16}\)   ③ \(\frac{1}{12}\)   ④ \(\frac{1}{8}\)   ⑤ \(\frac{1}{4}\)   ⑥ \(\frac{1}{3}\)

問4 スイッチ\(\text{S}_1\)を開いてから十分に時間が経過するまでの間に、電流計Aを通過した電気量の総和\(Q_{\text{A}}\)はいくらか。正しいものを、次の①~⑥のうちから一つ選びなさい。\(Q_{\text{A}} = \boxed{4} \times CV_0\)

① \(\frac{1}{4}\)   ② \(\frac{1}{3}\)   ③ \(\frac{1}{2}\)   ④ \(\frac{2}{3}\)   ⑤ \(1\)   ⑥ \(\frac{3}{2}\)
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【高校物理】一定量の理想気体の状態変化における、圧力pと体積Vの関係を示す。状態Aの温度は1.5✕10^2Kである A→B, B→Cの状態変化をそれぞれ何というか状態B、Cの温度はそれぞれいくらか。

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単元: #物理#熱・波・音#理科(高校生)
教材: #中高教材#セミナー物理基礎・物理
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
図は、一定量の理想気体の状態変化における、圧力pと体積Vの関係を示す。
状態Aの温度は1.5✕10^2Kである。
(1) A→B, B→Cの状態変化をそれぞれ何というか。
(2)状態B、Cの温度はそれぞれいくらか。
(3) 気体が外部に仕事をするのはどの過程か。また,その仕事はいくらか。
(4) 状態A,B,Cのうち、気体中の分子が最も激しく運動しているのはどれか。理由とともに示せ。
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