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大学入試難問(物理解答&化学⑲(気体))

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 まずは、先週の物理(力学の保存則)の解説からです。運動量保存則、エネルギー保存則はよく出題されます。

先週の問題 物理⑲(力学の保存則)

<問題>

 図のように、摩擦のない滑らかな水平な床の上に質量Mの台Aがあり、その左端の上に質量m0の小物体Bがある。台Aと小物体Bには摩擦がはたらき、最大静止摩擦係数をμ0、動摩擦係数をμとする。質量m1の小物体Cを速度v1で小物体Bに水平に衝突させたら、小物体Bは速度v0で台A上を滑り出し、小物体Cは台Aには乗らず、床に落下した。重力加速度をgとして以下の問いに答えよ。(1)小物体BとCの衝突を完全弾性衝突とするとき、v1をv0で表せ。

(2)小物体Bは台A上を滑ると、やがて台Aに対して静止する。そのときの床に対する小物体Bの速度を求めよ。

(3)小物体Bが台A上を滑りだしてから、台Aに対して静止するまでに、台Aと小物体Bの系の失われた力学的エネルギーを求めよ。

(4)小物体Bが台A上を滑りだしてから、台Aに対して静止するまでの台Aと小物体Bの水平方向の運動方程式を書け。(右向きを正とする)

(5)小物体Bが台A上を滑りだしてから、台Aに対して静止するまでに要する時間を求めよ。

(6)小物体Bは台Aから落下しないためには、台Aはある長さ以上でなければならない。その最低限の長さLを求めよ。

<ヒント>

(1)運動量保存則と跳ね返り係数の関係から求めましょう。

(2)運動量保存則から求めましょう。

(3)(2)の結果を使って、(滑り出しの力学的エネルギーの和)―(小物体Bが台Aに対して静止している状態の力学的エネルギーの和)を計算

(5)(4)を利用

(6)(2)と(4)の結果を利用しましょう。

<解答>

今週の問題 化学⑲(気体)

<問題>

 27℃、757mmHgの大気圧のもとで、金属M100㎎を全て希塩酸に溶解させて、発生した水素を逃さず捕集した。その結果、水素の体積は105mlであった。水素の水への溶解は無視し、希塩酸の蒸気圧は27℃で27mmHg とする。また、気体定数Rは、R=0.082 l・atm/K・mol=8.31 m3・Pa/K・mol=8.31×103 l・Pa/K・molであり、1atm=760mmHg=1013hPaとする。

(1)捕集された水素の物質量は何mol か求めよ。

(2)金属Mの塩化物は化学式MCl2であるとして、金属Mの原子量を求めよ。

<ヒント>

(1)理想気体の状態方程式を使うわけですが、水素の分圧に気を付けて下さいね。

(2)金属Mと希塩酸から水素が発生する化学反応式と(1)の結果から求めますよ。

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