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大学入試難問(物理解答&化学36(気体))

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 まずは、前回の数学(ベクトル)の解説から!

前回の問題 物理(運動方程式)

<問題>

 図のように、固定斜面に円筒状の質量mの物体Aが接し、物体Aに水平面上にある直方体の質量Mの物体Bが接しながら動いている。固定斜面と物体Aとの間には摩擦は働かず、水平面と物体Bとの間には摩擦が働き、動摩擦係数をμとする。重力加速度をg、水平面と斜面のなす角をθ、固定斜面と物体Aの間に働く抗力をN1、物体AとBの間の抗力をN2、物体Bと水平面の間の抗力をN3として、以下の問いに答えよ。

(1)物体Aの水平成分と鉛直成分の運動方程式をそれぞれ書け。ただし、正平成分は右向きを正、鉛直成分は下向きを正とし、加速度の水平成分をax,鉛直成分をayとする。

(2)物体Bの水平成分と鉛直成分の運動方程式をそれぞれ書け。ただし、正平成分は右向きを正、鉛直成分は下向きを正とし、水平成分の加速度をbとする。

(3)axとbの関係性と(1)(2)から、ax,ay,bを求めよ。

<ヒント>

まずは働く力を図示しましょう。物体が接していれば、作用・反作用は働くことも忘れずに!力を図示できれば、運動方程式はできたも同然です。

(3)AがBを水平に押すから、Bは動くのです。そのことからaxとbの関係を求めましょう。あとは、頑張って計算です。

<解答>


物理の文字計算は慣れないと大変だと思いますが、どの文字を消去する楽だろうか?と意識すると良いと思いますよ。一生懸命、手を動かしていっぱい計算して下さいね。

今週の問題 化学(気体)

<問題>

(1)1.01×105Pa=760mmHgの大気圧下で、一端を閉じたガラス管を水で満たし、水を入れた容器中に逆さにして固定した。その後、このガラス管に水素を捕集したところ、ガラス管内の水面の高さは、外側と比べて3.80㎝高かった。水と水銀の密度はそれぞれ、1.00g/㎝3、13.5g/㎝3として、ガラス管内の気体の圧力が大気圧に比べて何Pa低いか求めよ。ただし、有効数字は2桁とする。

(2)(1)の状態からガラス管を押し下げ、ガラス管内と外側の水面が同じ高さになるようにした。ガラス管内の気体はの体積は、166.2ml、温度は300Kであった。気体定数をR=8.31×103Pa・L/K・mol、300Kにおける水の蒸気圧は3.60×103Pa、水素は水に溶けないものとして、捕集された水素の物質量を有効数字2桁で求めよ。

<ヒント>

(1)圧力の単位から比の計算をすると良いです。

(2)このときの気体の圧力は大気圧ー水の蒸気圧です。


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