中1理科「浮力の大きさ」応用実戦レベルの問題演習

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水の中で受ける上向きの力「浮力」について問題演習を行います。少し難易度高めの問題ですが、公立高校でも出出されるレベルの問題です。

浮力の大きさ 問題

浮力の大きさを調べるために、下の図1のように物体をビーカーの水の中に入れる実験を行った。図2は、水面から物体の底面までの距離と、ばねばかりが示した値を表したグラフである。これについて、以下の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。

浮力の大きさ 問題

(1)この物体の質量は何gか。

(2)この物体を空気中から水の中に沈めていき、図2のグラフのA点になったとき、この物体にはたらく浮力の大きさは何Nになるか。

(3)この物体の高さは何cmか。

(4)この物体をさらに水の中に沈めていき、図2のグラフのB点になったとき、この物体にはたらく浮力の大きさは何Nか。

(5)次の文は、この実験からわかる浮力の大きさについてまとめたものである。文中の( )に適する語句を入れなさい。

この実験からわかるように、浮力の大きさは水中にある物体の( ① )が大きくなるほど大きくなることがわかる。また、物体が完全に水に中に沈んだ場合、水面から物体の上面までの深さをさらに深くすると、物体にはたらく浮力の大きさは( ② )ことがわかる。
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浮力の大きさ 解答・解説

(1)500g

図2のグラフで、水面から物体の底面までの距離が0cm(まだ水につかっていない)のとき、ばねばかりは5.0Nを示すことから、この物体の重さは5.0Nであるとわかります。100gの物体にはたらく重力大きさが1.0Nなので、この物体の質量は500gであるとわかります。

(2)1.0N

図2のグラフのA点は、水面から物体の底面までの距離が4cmのときで、このときばねばかりは4.0Nを示しています。物体の重さは5.0Nだったので、
5.0N-4.0N=1.0N
の浮力が生じていることがわかります。浮力の分だけ、ばねばかりの値は小さくなります。

(3)8.0cm

浮力の大きさは、水中にある物体の体積によって決まります。物体が完全に水中につかった場合、深かろうが浅かろうが浮力の大きさは変化しません。したがって、ばねばかりの示す値が変化しなくなる8.0cmが物体の高さになります。

(4)2.0N

浮力の大きさを求めるので、(2)の解き方と同じになります。グラフのB点のとき、ばねばかりは3.0Nを示しているので、
5.0N-3.0N=2.0N
の浮力が生じていることがわかります。

(5)①体積 ②変わらない

浮力について復習

浮力の問題が解けなかった人は、もう一度、基本知識の復習を行いましょう。また、基本的な問題にも挑戦してみてください。

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