各校の入試問題から」カテゴリーアーカイブ

比熱の問題

2013年桜蔭中学の問題です。


物の温まりやすさは、物の種類によって異なります。温まりやすい物は冷めやすく、温まりにくい物は冷めにくいです。そこで、物の温まりやすさ(冷めやすさ)を調べるためにつぎの(実験)を行いました。

(実験)
室温25℃の部屋で、図のようにA 鉄でできた100gの球を水の入ったビーカーに入れ、80℃になるまで温めました。球をビーカーから取り出し,
すばやくB 25℃の水100gが入っているふたつきのC 発泡ポリスチレン製の容器に入れました。しばらくして温度を測ると容器の中の水の温度は30℃まで上がりました。

 このように温度のちがう2つの物を接しょくさせると、高温の物は冷え、低温の物は温まり、やがて同じ温度になります。このとき、高温の物から低温の物に熱が伝わり、高温の物が失った熱と低温の物が受け取った熱は等しくなっています。この(実験)では、鉄の球の温度は50℃下がったので、その分の熱を失い、水の温度は5℃上がったので、その分の熱を受け取りました。鉄の球の温度変化の大きさが水の温度変化の10倍であることから、同じ重さどうしでは、水の温まりやすさを1とすると鉄の温まりやすさは10であることがわかります。

問1 (実験)の下線部Aの球を鉄でできた200gの球にとりかえて同じ(実験)をしたとき.、容器の中の水は何℃まで上がりますか。最も近いものをつぎのア~オから1つ選びなさい。
 ア.28℃  イ.30℃  ウ.34℃  エ.52℃  オ.60℃

問2 (実験)の下線部Aの球をアルミニウムでできた120gの球にとりかえて同じ(実験)をしたとき、容器の中の水は36℃まで上がりました。同じ重さで比べると、水を1としたときのアルミニウムの温まりやすさはいくらになりますか。小数第1位まで答えなさい。

問3 (実験)の下線部Bの水を30℃の油80gにとりかえて同じ(実験)をしたとき、油の温度は何℃まで上がりますか。ただし、同じ重さで比べると、水を1としたときの油の温まりやすさは2とします。

問4 (実験)の下線部Cの発泡ポリスチレン製の容器をガラスのビーカーにとりかえて同じ実験をしたとき、水の温度は何℃まで上がると考えられますか。つぎのア~りから1つ選びなさい。また、その理由を15字以内で答えなさい。

  ア.30℃より低い温度   ィ.30℃   ウ、30℃より高い温度


1gの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量は1calです。
鉄は10倍なので1gの鉄の温度を1℃上げるのに必要な熱量は0.1calになります。

問1 200gの場合x℃になったとき、鉄が失う熱量は0.1×(80-x)×200
一方25℃の水100gがもらう熱量は(x-25)×100 
これが等しくなるので 0.1×(80-x)×200=(x-25)×100から
0.1×(80-x):(x-25)=1:2
よりx-26=16-0.2×x 1.2×x=42より x=35℃ 
(答え)ウ

問2 (80-36)×120×アルミニウムの比熱=(36ー25)×100g
したがってアルミニウムの温まりやすさは44×120÷1100=4.8 
(あたたまりやすさは比熱の逆数になっています。)
(答え)4.8

問3 等しくなる温度をX℃とすると、
(80-X)×100×0.1=(X-30)×80×0.5
より800-10×X=40×X-1200 50×X=2000 より2000÷50=40℃
(答え)40℃

問4 ガラスに変えると、ガラス自体が熱を帯びるので、熱がガラスに移ります。熱が取られるのでアとなります。
(答え)ア ガラスが熱をうばうから。


「映像教材、これでわかる水溶液」(田中貴)

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容積の問題

2013年、武蔵中学の問題です。


図1のような直方体を2つ合わせた形の水そうがあります。

図2は空の状態から、はじめ毎分25リットルの割合で水を注ぎ、深さが20cmになったときからは、毎分40リットルにしていっぱいになるまで水そうに水を入れたときの時間と水の深さの関係を表しています。

図3は、空の状態からはじめ毎分25リットルの割合で水を注ぎ、48分たってから毎分40リットルにしていっぱいになるまで水そうに水を入れたときの時間と水の深さの関係を表しています。次の問いに答えなさい。

(1)アに入る数を求めなさい。

(2)イ、ウ、エに入る数をそれぞれ求めなさい。


(1)アは図2で、高さ20cmまでに水が入る時間です。
高さ20cmまでの容積は120×250×20=600000cm3=600リットル
600÷25=24分
(答え)24分

(2)
図2で最初に水が入っている底面積と2段目になって水が入る底面積の比は
120:120+30=4:5です。25リットル:40リットル=5:8ですから、
1分あたり水面が上がっていく高さの比は5/4:8/4:8/5=25:40:32になります。
深さ20cmまで上がっていくときは毎分、20cm÷24分=5/6cm上がりますから、
次が4/3cm 次が16/15cmです。

図3で深さが37.6cmになったのは48分です。水面の上がり方は
最初と最後は図2と同じですが、真ん中は5/5になるので、5/6×4/5=2/3cmになります。
したがって5/6cmと2/3cmであわせて48分で37.6cmになるつるかめ算を考えます。
37.6-2/3×48=5.6
5.6÷(5/6-2/3)=33.6分なので、イの高さは5/6×33.6=28cm

図2で、4/3cmで上がる高さは28-20=8cmですから
8÷4/3=6分になるので、16/15cmで上がっていく時間は45-6-24=15分

16/15×15=16cmが上の段の高さになるので、28+16=44cmがエ。

(44-37.6)÷16/15=32/5÷16/15=6分より  ウは48+6=54分

(答え)イ 28cm ウ 54分 エ 44cm

「映像教材、これでわかる比と図形」(田中貴)

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電気回路の問題

2013年ラサール中学の問題です。


同じ豆電球、モーター、スイッチ、および検流計を同じ電池につないだ回路があります。表のア~エは閉じるスイッチ1~9の組み合わせを示しています。(1)から(5)までのつなぎ方にあてはまる、閉じるスイッチの組み合わせとして正しいものをそれぞれ選びなさい。ただし、(2)以降では(1)で選んだ答え以外のものから選びなさい。

(1)検流計がこわれることがある危険なつなぎ方
(2)点灯した豆電球1個あたりの光り方が最も明るくなるつなぎ方。
(3)点灯した豆電球1個あたりの光り方が最も暗くなるつなぎ方。
(4)検流計の値が最も大きくなるつなぎ方。
(5)検流計の値が0のままであるつなぎ方。


(2)以降では(1)と同じ答えは書くな、ということでしょう。
で、ア~エまで4つしかないので、それぞれを考えていった方が良いでしょう。

ア 1と7を閉じると3つの豆電球が直列につながれます。電池は1つのなので明るさは1/3です。
イ 2、5、6とつなぐと電池2個は直列につながりますが、その回路に抵抗がないので検流計はこわれてしまうかもしれません。したがて(1)がイになります。すると残りはイ以外を答えることになります。
ウ 3、5、4、7とつなぐと2個の電池の向きが反対なので、ほとんど電気が流れません。したがってこれが(5)
エ 2、8、5、9とつなぐと2個の電池は直列になり、1個の電球とモーターが並列になります。したがってこれが一番豆電球が明るくなります。

したがって
(1)がイ (2)はエ (3)はア (4)で豆電球とモーターに流れる電流が検流計にくるのでエが一番大きくなります。
(5)がウ
ということになります。

(答え)(1)イ (2)エ (3)ア (4)エ (5)ウ

「映像教材、これでわかる電気」(田中貴)

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