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ばねに関する問題

2021年鎌倉学園の問題です。

下のグラフは、ばね1、ばね2のそれぞれにおもりをつり下げたときの長さを示したものです。次の問いに答えなさい。

(1)ばね1はおもりを10g増やすごとに何cm伸びますか。
(2)ばね1とばね2を比べてわかったことを次のようにまとめました。
  空らん(ア)~(イ)に入る数字を答えなさい。
  1gあたりのばねののびを比べるとばね(ア)の方がのびやすく、そののびやすさはもう一方のばねの(イ)倍である。

  図1-3のように、ばね1とばね2を組み合わせておもりをつり下げました。おもり以外の重さは考えないものとします。

(3)図1のばねはどちらもばね2です。ばねの長さℓは何cmになりますか。
(4)図2のとき、ばね1の長さとばね2の長さが等しくなりました。おもりAの重さは何gですか。下の1-4の中から1つえらび番号で答えなさい。
 1 10g    2 20g    3 30g    4 40g
(5)図3のばねはすべてばね1です。ばね全体の長さを測ったら50cmでした。おもりBの重さは何gですか。

【解説と解答】
(1) ばね1は20gで4cm伸びていますから、10gあたり2cmです。
(答え)2cm
(2)ばね2は20gで12cm伸びていますから、10gあたり6cmです。したがってばね2の方がのびやすく、その割合は3倍ということになります。
(答え)ア 2 イ 3
(3)ばね2が2本並列に並んでいるので、1本のばねにかかる重さは60÷2=30gです。したがって自然長が10cm、10gあたり6cmのびるので10+6×3=28cm
(答え)28cm
(4)ばね2には20gがかかるので、のびは6×2=12cmです。ばね1も12cmのびたので12÷2×10=60gかかりますから、20gを引いてAのおもりは40gです。
(答え)4
(5)重さを【1】×10gとすると、1本の部分2つで【1】×2×2=【4】、2本の部分で【0.5】×2=【1】合計【5】伸びます。
伸びは50-30=20cmですから20÷5=4で4×10=40g
(別解)
1本の部分が2つ、へ入れるの部分が1つと考えるとばねが自然長で25cmあったのと同じになります。したがって、10gあたり2×2.5=5cmのびます。
50-30=20mの伸びですから、20÷5×10=40g
(答え)40g


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ばねに関する問題

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2018年市川中学の問題です。

ばねを使って実験1-3をしました。ただし.ばねや糸の重さは考えなくてよいものとします。

【実験1】
 図1のように,天井からつり下げたばねAにおもりをつるしました。おもりの重さを変えていき,ばねの全長がどのように変化するかを記録しました。また.違う、ばねBについても同様の実験を行いました.その結果を図2にまとめました。

【実験2】
 図3のように,手で支えたばねAの先に高さ10cmの円柱Cをつるし.水の中にゆっくりと沈めていきました。その時の水面から円柱Cの底面までの長さと.ばねAののびの関係を図4にまとめました。ただし,水面から円柱Cの底面までの距離が2.0cmになるまでしか実験を行っていません。

【実験3】
図5のように.水底に固定した滑車に糸を通して円柱CとばねBをつなぎ,ばねBを手で支えました。このとき,円柱Cは静止しました。

(1)実験1で,ばねBに40gのおもりをつるすと,ばねBののびは何cmになりますか。
(2)実験2で使用した円柱Cの重さは何gですか。
(3)実験2と同様の実験をばねBで行った場合のグラフを,図4のように書きなさい。

(4)実験3で,ばねBののびは何cmになりますか。

【解説と解答】
(1)グラフから20gで1cm伸びているので、40gであれば2cm
(答え)2
(2)ばねAは10g で1cm 伸びるのでCをつるしたとき8cmですから80gです。
(答え)80g
(3)ばねBはばねAの半分ですから、図のグラフのようになります。

(4)円柱Cが2㎝しずんだとき,ばねAが2㎝縮んでいるので,20gの浮力がかかっています。図5で円柱が受ける浮力は100gです。したがって,ばねBに100-80=20gの重さがかかるので,ばねBは1㎝伸びます。
(答え)1cm

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ばねに関する問題

2018年 早稲田高等学院の問題です。

ばねA、ばねBがあります。ばねA、ばねBにいろいろな重さのおもりをつるしそのときの2つのばねの長さを灘ったところ、次の表のようになりました。ばねA、ばねB自体の重さは考えないものとして、次の問いに答えなさい。

問5 図3には、ばねAにつるしたおもりの重さとそのときのばねの長さの関係がグラフに表されています。このグラフに、ばねBにつるしたおもりの重さとそのときのばねの長さの関係をばねAのグラフを参考にして書き加えなさい。

問6 図4のように、ばねAとばねBを縦につなけてばねBに50gのおもりをつるしました。このとき、ばねAとばねBをあわせた全体の長さは何cmになりますか。

問7 図5のように、ばねAに60gのおもりをつるし、その下にばねBと20gのおもりをつるしました。このとき、ばねAとばねBののびはそれぞれ何cmですか。

問8 図6のように、棒の真ん中におもりをつるして、棒の両端をばねA、ばねBでつっとところ、ばねA、ばねBは同じ長さになりました。このとき、2本のばねの長さは何cmですか。また、つるしたおもりの重さは何gですか。ただし棒の重さは考えなくてまいものとします。

問9 図7のように、棒の長さをあ:いに分ける点におもりをつるして、棒の両端をばねA、ばねBでつったところ、ばねA、ばねBの長さが24 cm になり、棒は水平になってつりあいました。このとき、あ:いを一番簡単な整数の比で答えなさい。ただし、棒の重さは考えなくてよいものとします。

【解説と解答】

問5
ばねBは20gあたり3cm伸びているので、自然長は21cmです。

問6
ABともに50gのおもりがかかります。Aは24cm、Bは28.5cmになるので、52.5cmです。
(答え)52.5cm

問7
Aには80g、Bには20gかかるので、のびですからAは16cm、Bは3cmになります。
(答え)A 16cm B 3cm

問8
Aの自然長が14cm、Bの自然長は21cmですから、7cmの違いがあります。20gについて1cmずつ差が縮まるので、7cm縮まるのには140gですから、おもりは280g。
長さは14+4×7=42cm
(答え)おもり 280g 長さ 42cm

問9
ばねBが24cmですから、Bには20gかかっています。Aの長さも24cmになるので、Aには50gかかるから、あ:い=2:5
(答え)2:5

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