2022年06月08日

高校物理「電子と光」J.J.トムソンの実験C

高校物理「電子と光」J.J.トムソンの実験C

◆問題

横軸をx軸、縦軸をy軸とする真空中で、x軸をはさむように、長さlの極板P,Qをx軸に平行に置き、極板PQ間にはy軸に平行に一様な電場Eがかかっている。極板の中央x=0の位置からx軸の正の向きにL離れた位置には、x軸と垂直に蛍光板が置かれている。
x軸に沿って質量m,電荷−eの電子を速さv0で極板間に侵入させるとき、次の問に答えよ。ただし、重力は無視できるものとする。

(1) 極板PQ間において、電子に生じる加速度を求めよ。

(2) 極板PQ間から飛び出した直後の、電子の座標と成分を求めよ。

(3) 極板PQ間から飛び出した直後の電子の速度の向きとx軸とのなす角をθとするとき、tanθの値を求めよ。

(4) 電子が蛍光板に到達する点の座標を求めよ。


この記事では(4)を解説します。


↓教科書の内容の習得から共通テストに対応する実力をつけるためには↓

良問の風物理頻出・標準入試問題集 (河合塾シリーズ)

電子の比電荷を求めたJ.J.トムソンの実験です。この実験の結果は公式として覚えてしまって良いものですが、順を追って必要な数量を求めることができるようにしていきましょう!


原点から蛍光板までの距離はLなので、まずx座標はLです。

その蛍光板に到達するまでに、電子は電場から力を受けて曲がるので、その位置を計算する。というイメージです。

極板PQ間を飛び出した直後の座標は(2)で求めたように、(l/2,eEl2/2mv02)です。

極板PQの端の座標はl/2だから、極板PQの端から蛍光板までの距離は(L−l/2)です。

そして、(3)で求めたように、極板PQ間を飛び出した後は、x軸に対してtanθ=eEl/mv02の向きに飛びます。

x軸方向にL−l/2だけ進む間にy軸方向にどれだけ進むかといえば、

(L−l/2)×eEl/mv02

ですね。

だから、求めるy座標は、

 eEl2/2mv02+(L−l/2)×eEl/mv02
=eEl2/2mv02+eElL/mv02−eEl2/2mv02
=eELl/mv02

よって、求める座標は(L,eELl/mv02)


次の問題→極板PQ間に磁場をかけたとき


◆関連項目
ミリカンの実験比電荷
原子まとめ電気・磁気まとめ


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posted by えま at 21:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

本日配信のメルマガ。2022年共通テスト英語第5問

本日配信のメルマガでは、2022年大学入試共通テスト英語第5問を解説します。


【高校英語】共通テストの英文解釈
http://www.mag2.com/m/0001641009.html


■ 問題

2022年大学入試共通テスト英語より

第5問

 In your English class, you will give a presentation about a great
inventor. You found the following article and prepared notes for your
presentation.

┌―――――――――――――――――――――――――――――――――――┐
| Who invented television? It is not an easy question to answer. In  |
|the early years of the 20th century, there was something called a   |
|mechanical television system, but it was not a success. Inventors were|
|also competing to develop an electronic television system, which later|
|became the basis of what we have today. In the US, there was a battle |
|over the patent for the electronic television system, which attracted |
|people's attention because it was between a young man and a giant   |
|corporation. This patent would give the inventor the official right to|
|be the only person to develop, use, or sell the system.        |
| Philo Taylor Farnsworth was born in a log cabin in Utah in 1906. His|
|family did not have electricity until he was 12 years old, and he was |
|excited to find a generator--a machine that produces electricity--when|
|they moved into a new home. He was very interested in mechanical and |
|electrical technology, reading any information he could find on the  |
|subject. He would often repair the old generator and even changed his |
|mother's hand-powered washing machine into an electricity-powered one.|
| One day, while working in his father's potato field, he looked   |
|behind him and saw all the straight parallel rows of soil that he had |
|made. Suddenly, it occurred to him that it might be possible to create|
|an electronic image on a screen using parallel lines, just like the  |
|rows in the field. In 1922, during the spring semester of his first  |
|year at high school, he presented this idea to his chemistry teacher, |
|Justin Tolman, and asked for advice about his concept of an electronic|
|television system. With sketches and diagrams on blackboards, he   |
|showed the teacher how it might be accomplished, and Tolman encouraged|
|him to develop his ideas.                       |
| On September 7, 1927, Farnsworth succeeded in sending his first   |
|electronic image. In the following years, he further improved the   |
|system so that it could successfully broadcast live images. The US  |
|government gave him a patent for this system in 1930.         |
| However, Farnsworth was not the only one working on such a system. A|
|giant company, RCA(Radio Corporation of America), also saw a bright  |
|future for television and did not want to miss the opportunity. They |
|recruited Vladimir Zworykin, who had already worked on an electronic |
|television system and had earned a patent as early as 1923. Yet, in  |
|1931, they offered Farnsworth a large sum of money to sell them his  |
|patent as his system was superior to that of Zworykin's. He refused  |
|this offer, which started a patent war between Farnsworth and RCA.  |
| The company took legal action against Farnsworth, claiming that   |
|Zworykin's 1923 patent had priority even though he had never made a  |
|working version of his system. Farnsworth lost the first two rounds of|
|the court case. However, in the final round, the teacher who had   |
|copied Farnsworth's blackboard drawings gave evidence that Farnsworth |
|did have the idea of an electronic television system at least a year |
|before Zworykin's patent was issued. In 1934, a judge approved    |
|Farnsworth's patent claim on the strength of handwritten notes made by|
|his old high school teacher Tolman.                  |
| Farnsworth died in 1971 at the age of 64. He held about 300 US and |
|foreign patents, mostly in radio and television, and in 1999, TIME  |
|magazine included Farnsworth in Time 100: The Most Important People of|
|the Century. In an interview after his death, Farnsworth's wife Pem  |
|recalled Neil Armstrong's moon landing being broadcast. Watching the |
|television with her, Farnsworth had said, "Pem, this has made it all |
|worthwhile." His story will always be tied to his teenage dream of  |
|sending moving pictures through the air and those blackboard drawings |
|at his high school.                          |
└―――――――――――――――――――――――――――――――――――┘

Your presentation notes:
┌―――――――――――――――――――――――――――――――――――┐
|○       Philo Taylor Farnsworth (1906-1971)          |
|○                                  |
|○            −[ 30 ]−                 |
|○ [Early Days]                           |
|○  −born in a log cabin without electricity            |
|○  −[ 31 ]                            |
|○  −[ 32 ]                            |
|○                                  |
|○ [Sequence of Key Events]                     |
|○  |[ 33 ]                            |
|○  |[ 34 ]                            |
|○  |Farnsworth successfully sent his first image.         |
|○  |[ 35 ]                            |
|○  |[ 36 ]                            |
|○  ↓RCA took Farnsworth to court.                 |
|○                                  |
|○ [Outcome]                             |
|○  −Farnsworth won the patent battle against RCA thanks to [ 37 ].|
|○                                  |
|○ [Achievements and Recognition]                  |
|○  −Farnsworth had about 300 patents.               |
|○  −TIME magazine listed him as one of the century's most     |
|○   important figures.                      |
|○  −[ 38 ]                            |
|○                                  |
└―――――――――――――――――――――――――――――――――――┘

問1 Which is the best subtitle for your presentation? [ 30 ]
{1} A Young Inventor Against a Giant Company
{2} From High School Teacher to Successful Inventor
{3} Never-Ending Passion for Generating Electricity
{4} The Future of Electronic Television

問2 Choose the best two options for [ 31 ] and [ 32 ] to complete [Early
Days]. (The order does not matter.)
{1} bought a generator to provide his family with electricity
{2} built a log cabin that had electricity with the help of his father
{3} enjoyed reading books on every subject in school
{4} fixed and improved household equipment for his family
{5} got the idea for an electronic television system while working in a field

問3 Choose [four] out of the five events ({1}〜{5}) in the order they
happened to complete [Sequence of Key Events].
[ 33 ]→[ 34 ]→[ 35 ]→[ 36 ]
{1} Farnsworth rejected RCA's offer.
{2} Farnsworth shared his idea with his high school teacher.
{3} RCA won the first stage of the battle.
{4} The US government gave Farnsworth the patent.
{5} Zworykin was granted a patent for his television system.

問4 Choose the best option for [ 37 ] to complete [Outcome].
{1} the acceptance of his rival's technology inferiority
{2} the financial assistance provided by Tolman
{3} the sketches his teacher had kept for many years
{4} the withdrawal of RCA from the battle

問5 Choose the best option for [ 38 ] to complete [Achievements and
Recognition].
{1} He and his wife were given an award for their work with RCA.
{2} He appeared on TV when Armstrong's first moon landing was broadcast.
{3} His invention has enabled us to watch historic events live.
{4} Many teenagers have followed their dreams after watching him on TV.


※一部記号は省略、マーク部分の□や下線部は[ ]、マル1は{1}で表記しています。

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■ スラッシュリーディング

 In your English class, / you will give a presentation
/ about a great inventor.
あなたの英語の授業で / あなたは発表する予定だ
/ ある偉大な発明家について

You found / the following article / and prepared notes
/ for your presentation.
あなたは見つけた / 次の記事を / そしてメモを準備した
/ あなたの発表のための

┌―――――――――――――――――――――――――――――――――――┐
 Who invented television?
誰がテレビを発明したか?

It is not an easy question / to answer.
それは簡単な質問ではない / 答えるのが


(以下略)


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ラベル:英語
posted by えま at 17:00| Comment(0) | TrackBack(0) | メルマガ | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

日本史「天平文化」天平の美術A

日本史「天平文化」天平の美術A

◆問題

空欄に適語を入れてください。

絵画では、正倉院に伝わる鳥毛立女屏風の(@)や薬師寺に伝わる(A)などが代表的である。釈迦の一生を描いた過去現在絵因果経は、のちの絵巻物の源流といわれる。

工芸品では、聖武太上天皇の死後、光明皇太后が遺愛の品々を東大寺に寄進したものを中心に、多様な品々を含む正倉院宝物が有名である。(B)・漆胡瓶・白瑠璃碗など、よく保存された優品が多く、当時の宮廷生活の文化的水準の高さと国際性がうかがえる。称徳天皇が恵美押勝の乱後につくらせた百万塔と、その中におさめられた百万塔陀羅尼も、この時代のすぐれた工芸技術を示している。


解答はこのページ下


用語集ならコレ!

日本史用語集 改訂版 A・B共用


@樹下美人図、A吉祥天像、B螺鈿紫檀五絃琵琶

絵画では、正倉院に伝わる鳥毛立女屏風の樹下美人図や薬師寺に伝わる吉祥天像などが代表的である。釈迦の一生を描いた過去現在絵因果経は、のちの絵巻物の源流といわれる。

工芸品では、聖武太上天皇の死後、光明皇太后が遺愛の品々を東大寺に寄進したものを中心に、多様な品々を含む正倉院宝物が有名である。螺鈿紫檀五絃琵琶・漆胡瓶・白瑠璃碗など、よく保存された優品が多く、当時の宮廷生活の文化的水準の高さと国際性がうかがえる。称徳天皇が恵美押勝の乱後につくらせた百万塔と、その中におさめられた百万塔陀羅尼も、この時代のすぐれた工芸技術を示している。


前の問題→天平の美術@
次の問題→平安遷都と蝦夷との戦い@


原始・古代まとめ


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