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大学入試難問(物理解答&化学43(熱化学)

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 まずは、前回の物理(波動)の解説から!

前回の問題 物理(波動)

<問題>

 線密度σ[kg/m]の一様な金属線があり、図1の様に左端はAに固定し、右端は支点Bを通して質量m[kg]のおもりCにつなげている。おもりCは最下点で静止している。AB間の距離をL[m]、BC間の距離をR[m]、重力加速度をg[m/s2]とする。

(1)AB間を弾いたところ、基本振動が起こった。このときの振動数f0をm,g,L,σを用いて表せ。

 次におもりCに対して、図2の様に水平方向に力積を加えて鉛直面内で振動させた。このときBC間の鉛直線となす角θの最大角はθ0であった。ただし、θ0は鋭角である。

(2)金属線の張力Sを触れ角のθの関数として、m,g,θ,θ0を用いて表せ。

(3)弦ABの基本振動fをθの関数として、f0,θ,θ0求めよ。

(4)おもりCが振れている間、振動数は1オクターブに渡って変化した。θ0を求めよ。但し1オクターブは振動数比が2である。

<ヒント>

(1)基本振動の波長は2L、弦を伝わる波の速度Vは張力をSとするとV=(S/σ)1/2であり、V=fλの関係を利用して求める。

(2)おもりのエネルギー保存則と向心成分の運動方程式からSを求める。

(3)(1)と(2)の結果を利用する。

(4)(3)の最小値と最大値を求め、その比が2であることを利用する。

<解答>


 波動と円運動の融合問題ですが、難易度はそれほど高くはありませんね。しかし、2つ以上の分野が絡む問題は経験をしていないと難しいことは事実です。融合問題にも取り組むようにしていくと良いと思います。しかし、その前に各分野の基本的なことをしっかりと身に付けましょう。

今週の問題 化学(熱化学)

<問題>

 グルコースC6H12O6(固)の酸化反応 C6H12O6(固)+6O2(気)→6CO2(気)+6H2O(液) の反応熱を以下の①~⑥のデータを利用して求めよ。但し、全てのデータを用いる必要はない。

①グルコース(固)の生成熱 1277kJ/mol ②ダイヤモンドの燃焼熱 396kJ/mol ③黒鉛の燃焼熱 394kJ/mol

④黒鉛の昇華熱 715kJ/mol ⑤水素の燃焼熱 286kJ/mol ⑥水の蒸発熱 44kJ/mol

<ヒント>

ヘスの法則を用いるわけですが、その前に①~⑥の熱化学方程式を書いて考えると良いですよ。


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