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Science Junior High

中学理科です。 浮力の計算等がいまいち分かりません。この2問の解説をお願いしたいです🙇‍♀️ 2枚目の答えは0.2Nで、3枚目はア(空気中)とカ(水中) だそうです。

問2 物体にはたらく浮力について, 【実験1】 【実験2】 を行った。 あとの(1)~(7)の各問いに答えなさい。 ただし、ゴムひもの弾性力は, ゴムひもがもとの長さから伸びたときにのみはたらくものとする。 【実験1】 ① 図3のように,質量と体積を無視できるある長さのゴムひもに質量 10gのおもりをつるして, ゴムひもの長さを測定した。 図3 1個 10gのおもりを1個ずつ増やしながら, ゴムひもの長さを測定 した。 ③ 結果を表1にまとめた。 表 1 おもりの数 [個] 1 2 3 4 5 6 おもりの質量 (g) 10 20 30 40 50 60 力の大きさ 〔N〕 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ゴムひもの長さ [cm] 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 ゴムひもの長さ 【実験2】 ① 図4のような質量 60g, 体積 50cmの直方体の物体Aと,質量 30g, 体積 25cmの直方体の物体 Bを準備する。 物体Bの底面積は, 物体Aの半分である。 ② 【実験1】で用いたゴムひもと同じゴムひもを使って, 底面が水平になるように物体Aをつるす。 ③ 図5のように、物体Aをゆっくりと水の中に沈めていき, 水面から物体底面までの距離, そのと きに水中に沈んでいる部分の体積及びゴムひもの長さを表2にまとめた。 ④ 物体Bについて同様に実験を行い, 表3にまとめた。 ⑤表2, 表3をもとにグラフをかくと, 図6のようになった。 表2 物体A (質量 60g,体積50cm²) 水面から物体底面までの距離 [cm] 水中に沈んでいる部分の体積 [cm] ゴムひもの長さ 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0 10 20 30 40 50 50 [cm] 28.0 26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 18.0 表3 物体B (質量 30g,体積25cm) 水面から物体底面までの距離〔cm〕 水中に沈んでいる部分の体積 [cm] 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0 5 10 15 20 25 25 ゴムひもの長さ [cm] 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 17.0

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Physics Senior High

(6)浮力は使えないのでしょうか

124 2014 年度 物 II] つぎの文の に入れるべき数式を 図3-1のように, 大気圧P。 中に支持棒で天井に固定されたピストンに対し て,鉛直方向になめらかに動く断面積S の円筒容器が静止している。円筒容器 の中には1モルの単原子分子の理想気体 Aが閉じ込められており、その底には 質量 M の加熱器が取り付けられている。 床には底面積2S の円筒状の水槽が置 かれており、その中には密度の水が入っている。 円筒容器とピストンは断熱 材でできており,また円筒容器の壁の厚みと質量は無視できるものとする。理想 気体の気体定数を R,重力加速度の大きさをgとする。 はじめに図3-1のように,円筒容器の下面は水面からはなれた位置で静止し ている。このときのAの圧力は P1, 体積は V, 絶対温度は T, であった。 P」を (2) とな R, T,, V, で表すと (1) M をg, Po, P,, S で表すと る。 つぎに図3-2のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ け降下し、その下面は水面と一致し Aの絶対温度は T2 になった。 ん を S, T.. T2, V, で表すと (3) となる。この過程でAの内部エネルギーの変化をん P1, Sで表すと (4) Aが外部にした仕事を Q で表すと (5) とな る。 さらに図3-3のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ と け降下し,Aの圧力は P2, 絶対温度は T, になった。 P2 を P,, h, g, p で表す (6) となるので,この過程の圧力P を縦軸に、体積Vを横軸にとった P-V 図のグラフの傾きはg, S, p で表すと (7) となる。この過程でA 外部にした仕事をP, g, h, S, p で表すと (8) となる。

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