bとxのみを用いてcを表せ。物体と容器を接触させると同時に、気体の圧力を一定に保つようにピストンを動かし、しばらくすると気体と物体が同じ温度になった。するとき、bとxのみを用いてeを表せ。三者の間で熱が伝わるものとする。するとき、bとxのみを用いてfを表せ。温度を一定に保たせながら、ゆっくりとピストンを動かし、気体を膨張させた。絶対値の大小関係を答え、その理由を簡潔に記せ。等加速度運動と衝突の問題です。解答の通り、問題文の誘導通りに進めて行けば、ややこしいですが難問というわけではありません。ところで、本問は恐らく、出題者の想定は、解答の「追記」までのものだろうと思います。これでは、小球と斜面の衝突で、斜面に沿う方向の速度について、斜衝突の原則から外れてしまいます。[B]の(c),(d)という流れでは、斜面に垂直に衝突したので垂直に跳ね返る、として考えて行かないと解答できません。あれば、問題文中に「小球は、物体Bの斜面と垂直に跳ね返った」と明記するか、それと同等の条件(小球と物体Bとの衝突の瞬間に物体Bと床との固定を外す)を記述してくれていないと、「追記」に書いた、もう一つの本来の斜衝突としての解答があり得てしまいます。物理の入試問題では、問題文がうまくできていなくて、どう解答して良いか迷うような局面に出会うことがあるかも知れません。したとき、受験生としては、わざわざ出題者の意図に逆らったりせずに、本問であれば[A]からの類推で[B]も同様にして良いのだろう、と判断して解答するべきです。問題文に書かれている状況が、不合理だ、とか、あり得ない、と、追求してみても、合格という目標に近づけるわけではありません。問題文をよく読んで、出題者が何をさせたいのか、出題意図の把握に努めるべきです。本問と同様の状況で、斜衝突として答えさせる問題もあり得るので、「追記」以降についても参考にしてください。式と力学的エネルギー保存を用いて解答してありますが、斜衝突の問題であることが明確であれば、力学的エネルギー保存の式を立てると面倒になるので、相対速度の衝突面に沿う方向の成分が変化しない(追記では、速度を求めた後で確認しています)として立式して解答してください。運動する観測者から見た電磁場は、静止している観測者から見た電磁場とは異なって見える、ということをテーマとした問題です。磁束密度の大きさがBの一様な磁場の中を、電荷qをもつ荷電粒子が速さvで磁場と垂直な方向に運動しているとします。ローレンツ力を及ぼすので、この力を受けて荷電粒子は運動の方向を変えます。ローレンツ力が働いて運動方向が変わるように見えるのです。静止していればローレンツ力は0になるはずなので、この観測者には、どうしてローレンツ力が発生し、荷電粒子の運動方向が変わるのか、説明することができなくなってしまいます。そこで、磁場中を運動する観測者から見ると、誘導電場ができていて、荷電粒子は誘導電場から力を受けるように見える、と、考えます。誘導電場が、磁場と速度の双方に垂直な方向にできていて、この電場が荷電粒子に力を及ぼすように見える、と考えます。誘導電場ができているように見えます。これが、アインシュタインの相対性理論の出発点になっているのですが、こうしたことが、本問の背景にあります。以上のことを少しでも知っていれば、本問は問題なく解答できると思います。して、この位置エネルギーを求めさせているのですが、こうしたところでは、位置エネルギーの定義をしっかり理解できているか、ということが問われます。何気なく参考書や問題集の解答を読み流してしまうと、いざ、位置エネルギーを求めよ、と、言われたときにまごつきます。簡単な問題のように見えても、どういう力の仕事を考えていて、力はどちらを向いているのか、移動方向とどういう関係にあるか、こうした基本的なことが理解できていないと解答できません。物理には、こうしたところがいくつかあって、単に公式の字面を記憶していても、実際の問題に当たったときに、公式の適用の仕方がわからない、ということが起こります。公式の意味するところからしっかりと理解するように心がけてください。設問の仕方はやや変わっているのですが、内容的には気体の頻出問題です。気体分野を苦手とする受験生をよく見かけますが、状態方程式の方に関心が向かい過ぎていて、熱力学第一法則への意識が薄いことが理由のように思います。本問では、熱力学第一法則が重要なキー・テーマとなっています。なる、という法則です。なる、という簡単な内容の法則です。マスターし、実戦の場で使いこなせるようにしておいてください。して仕事を求めますが、仕事と言っても、結局、温度変化を求めることになります。本問では、熱の移動や熱容量もテーマになっています。熱の移動は、Aが失った熱がBの受け取った熱になる、という極めて当然なことです。上げるのに必要な熱量、と言うとわかりにくいですが、要するに熱しやすいか熱しにくいか、ということです。人間でも、ちょっとしたことで頭に血が上ってカーと燃えたかと思うと次の瞬間にはさめている、という人もいますが、何をされても冷静沈着な人もいます。練習して慣れてもらえれば何でもないことなので、こわがらないようにしましょう。立てない、と、勘違いしている受験生もよく見かけます。ポアッソンの式は状態方程式と相反する関係式ではなく、ポアッソンの式と状態方程式は連立して使うのだ、と、覚えておいてください。気体分野は、入試物理の範囲の中では、覚えることが多く、それらを連携させて問題を解くので、敷居が高く感じられて毛嫌いされてしまう面もありますが、基礎事項をしっかりマスターしてしまえば、入試物理の範囲の中ではもっとも得点しやすい分野です。食わず嫌いにならないようにしましょう。随時入会受付中!CFV21ご入会は、まず、こちらまでメールをお送りください。