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大学入試難問(物理解答&化学37(結晶構造))

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 まずは、前回の物理(力のモーメント)の解説から!

前回の問題 物理(力のモーメント)

 

<問題>

 質量m、一辺の長さaの薄い正方形の板ABCDが図のように鉛直の溝(その幅はaよりやや小さい)にあり、力Pによって等速で引き上げられている。力Pは鉛直上向きで、その作用線は板の重心から水平方向にdだけずれたH を通る。そのため板は角度θだけ傾いている。BとDでの垂直抗力をそれぞれN1、N2として、板と壁の動摩擦係数をμ、重力加速度をgとする。

(1)板に働く力の水平成分と鉛直成分のつりあいの式を書け。

(2)重心Gのまわりの力のモーメントの式を書け。

(3)力Pをm,a,d,θ,μ,gを用いて表せ。

<ヒント>

(1)まずは力を図示しましょう。

(2)はたらく力の腕の長さを求める必要があります。BG間およびDG間の水平距離と鉛直距離を求めましょう。

(3)(1)と(2)の結果を利用です。

<解答>


 腕の長さを求めるのが大変でしたね。これは作図をして考えるしかありません。

今週の問題 化学(結晶構造)

<問題>

 マグネシウムの単体は六方最密構造をとり、底面の正六角形の一辺の長さは0.32nm、高さは0.52nmである。マグネシウムの原子量を24、アボガドロ数を6.0×1023/molとして以下の問いに答えよ。

(1)単位格子中のマグネシウムの原子数を求めよ。但し、この場合の単位格子は底面が一辺0.32nmのひし形、高さが0.52nmの四角柱とする。

(2)マグネシウム原子の半径を求めよ。

(3)六方最密構造の充填率を求めよ。

(4)マグネシウムの結晶の密度[g/cm3]を求めよ。

<ヒント>

(1)六方最密構造の図を描きましょう。そして、原子数を計算しましょう。

(2)底面の正六角形を描いてみましょう。

(3)単位格子中の原子の体積/単位格子の体積を計算します。

(4)(1)の結果から単位格子の質量を求めれば密度は求められます。


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