2018年東邦大東邦の問題です。
次の文章を読み,あとの(1)~(3)の問いに答えなさい。ただしばねや糸の重さは考えないものとします。
もとの長さが20cmで,重さ100gのおもりをつるすと1.2cmのびるばねSがあります。図1のように,太さが一様でない長さ50cmの棒Xの点PにこのばねSをつけてつるすと,棒Xはつり合い,ばねSの長さは35cmになりました。
(1)棒Xの重さは何gですか。
物体を液体の中に入れたとき.液体がその物体を浮き上がらせようとする力を浮力といいます。浮力の大きさは.物体がおしのけた液体の重さと同じになります。
(2) ビーカーの中に100cm3あたりの重さが120gの食塩水が入っています。図2のように,ばねSを棒Xの中心に取りつけ,棒Xの太い方の端に重さ200gのおもりAを,樺Xの細い方の端に重さ600gのおもりBを,それぞれ糸でつるし おもりBを ビーカーに入った食塩水の中に完全にしずめたところ,棒Xはつり合いました。このとき,ばねSの長さは何cmですか。小数第1位まで答えなさい。
(3)(2)のおもりBの体積は何cm3ですか。
【解説と解答】
(1)自然長が20cmで、100gについて1.2cmのびるのですから、35cmになれば15cm伸びています。15÷1.2×100=1250
(答え)1250g
(2)食塩水の比重が1.2です。
棒Xの重心は、つるしたところから右に5cmのところにあり、そこに1250gの重さがかかります。Aには200gのおもりがかかっているので、
右側の回転力は1250×5+200×25=6250+5000=11250
したがって11250÷25=450gがおもりBがつるされている糸にかからなければなりません。
かかる重さは合計450+1250+200=1900gですから、
1900÷100×1.2=22.8cm伸びるので、ばねの長さは20+22.8=42.8cmになります。
(答え)42.8cm
(3)600gが450gになるので、浮力150gを受けています。
比重は1.2ですから、150÷1.2=125
(答え)125cm3
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