中1理科|力と圧力|テスト対策問題

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中学1年生で学習する、力と圧力に関する定期テスト対策問題です。標準レベルの問題で80点を目指すレベルとなっています。解答は、問題の一番下にあるリンクより確認してください。

力と圧力 定期テスト対策

この章では、力と圧力・水圧と浮力について学習しました。その中でも特に頻出の内容を網羅する問題を作成しています。完全正解で8割突破を目指そう!

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力の表し方

色々な物体にはたらく力について、次の各問いに答えなさい。

(1)下図のア~ウは、いろいろな物体に力をはたらかせているようすを表している。ア~ウの場合、力はどのようなはたらきをしているか。下の文中の①~③に適する語を入れよ。

力のはたらき

ア:物体の( ① )を変える。
イ:物体を( ② )る。
ウ:物体の( ③ )のようすを変える。

(2)次のア~オのうち、離れていてもはたらく力をすべて選べ。
ア 摩擦力  イ 重力  ウ 弾性力  エ 電気の力  オ 磁力

(3)下の図は、床の上にある物体に力を加えているようすを表したものである。Aは力がはたらいている点、Bは矢印の向き、Cは矢印の長さを表しているが、それぞれ力の何を表しているか。A~Cそれぞれ答えよ。

力の3要素

(4)地球が物体をその中心に向かって引く力を何というか。また、下図のおもりにはたらく重力を作図しなさい。ただし、100gにはたらく重力の大きさを1.0Nとし、図の1目盛りは1.0Nを表すものとする。

重力の作図

質量と重さ

下の図1のように、上皿てんびんの左側におもりをのせ、右の皿に120gの分銅をのせるとちょうどつり合った。これについて次の各問いに答えよ。ただし、地球上で100gのおもりにはたらく力の大きさを1.0Nとし、月面上での重力の大きさは、地球上の重力の大きさの6分の1である。

重力と重さ

(1)上皿てんびんではかった量を何というか。

(2)このおもりを図2のように、ばねばかりにつるすと、ばねばかりは何Nを示すか。

(3)この物体を月面上で上皿てんびんの左の皿にのせると、右の皿には何gの分銅をのせるとつり合うか。

(4)この物体を月面上でばねばかりにつるすと、ばねばかりは何Nを示すか。

(5)次の文は、上皿てんびんではかった量と、ばねばかりではかった量にについてまとめたものである。文中の( )に適する語を入れよ。

上皿てんびんではかった量は、はかる場所が変わると( ① )。一方、ばねばかりではかった量は( ② )といい、はかる場所が変わると( ③ )。

フックの法則

下の表は、ばねに力を加えたときの、力の大きさとばねの長さの関係を表したものである。これについて、次の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく力の大きさを1.0Nとする。

力の大きさ〔N〕 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
ばねの長さ〔cm〕 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0

(1)ばねに力を加えないときのばねの長さは何cmか。

(2)このばねに1.2Nの力を加えたとき、ばねの伸びは何cmになるか。

(3)このばねに1.8Nの力を加えたとき、ばねの長さは何cmになるか。

(4)このばねにある質量のおもりをつないでぶら下げたとき、ばねの長さが20.0cmになった。このおもりの質量は何gか。

フックの法則(5)このばねに重さ1.5Nのおもりをつないで、右図のようにゆっくりと引いた。ばねの長さが14.0cmになったとき、台はかりは何Nを示すか。

力と圧力

力と圧力右図のように、質量1.2kgのレンガをスポンジの上に置いた。100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとして、次の各問いに答えよ。

(1)レンガのA~C面をそれぞれ下にしてスポンジに上に置いたとき、レンガがスポンジに加える力の大きさについて正しく述べているものを一つ選び、記号で答えよ。
ア Aが最も大きい  イ Bが最も大きい
ウ Cが最も大きい  エ どれも変わらない

(2)スポンジのへこみが最も小さいのは、A~Cのどの面を下にしたときか。記号で答えよ。また、そのときの圧力は何N/m²か。

(3)スポンジのへこみが最も大きいのは、A~Cのどの面を下にしたときか。記号で答えよ。また、そのときの圧力は何Paか。

(4)スポンジのへこみが最も小さいときの圧力を、スポンジのへこみが最も大きいときと同じにするには、レンガの上に何kgのおもりを乗せる必要があるか。

(5)次の文は、圧力についてまとめたものである。文中の( )に適する語を入れよ。

圧力の大きさは、面積が変わらない場合、力の大きさに( ① )する。また、圧力の大きさは、力の大きさが変わらない場合、面積に( ② )する。

水圧

水の重さによる圧力である水圧について、次の各問いに答えよ。

(1)下の図のように、透明の円筒にゴム膜をつけ、細い管で空気の出入りができるようにした装置を、水そうの水に中に入れる実験を行った。このときのゴム膜のようすとして正しいものを、次のア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。

水圧

水圧 ゴム膜

水圧 飛び出す水(2)右図のように、透明な円筒のA~Cの位置に穴をあけ。上から水を注いでいった。このとき、最も勢いよく水が飛び出るのはA~Cのどの穴か。記号で答えよ。

水圧の作図(3)右図のように物体を水そうの水の中に入れる実験を行った。物体が完全に水に中に使ったとき、物体にはたらく水圧を正しく表しているものをア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。

水圧の作図 解答

浮力

下の図のように、直方体の物体Aにばねばかりをつけて水そうの底に沈めた後、ばねばかりをゆっくりと真上に引きながら、水そうの底から物体Aの底面までの距離とばねばかりの示す値との関係を調べた。グラフはそのときの結果を表したものである。これについて、次の各問いに答えよ。

浮力

(1)物体Aの上面が水面に達したとき、水そうの底から物体Aの底面までの距離は何cmになっているか。

(2)物体Aの高さは何cmか。

(3)物体Aの空気中での重さは何Nですか。

(4)物体Aが完全に水そうの水の中にあるとき、物体Aにはたらく浮力の大きさは何Nになるか。

(5)水そうの底から物体Aの底面までの距離が4.0cmのとき、おもりにはたらく浮力の大きさは何Nになるか。

定期テスト対策問題「力と圧力」解答・解説

問題がすべて解けるようになれば、定期テストでは90点台を狙えます。知識が定着していない単元や、復習をしたい単元はリンク先のまとめや問題で復習を行い高得点を目指しましょう。

力の表し方 解答・解説

(1)① ②支え ③運動

力のはたらきは次の3つを覚えておきましょう。
①物体の形を変える。②物体を支える。③物体の運動のようすを変える。

(2)

アの摩擦力やウの弾性力は、接していないとはたらかない力になります。

(3)A:作用点 B:力の向き C:力の大きさ

力は矢印で表され、力がはたらく点を作用点、矢印の向きで力の向き、矢印の長さで力の大きさを表しています。

(4)重力の作用点は物体の中心にとります。200gの物体にはたらく重力の大きさは2.0Nなので、2目盛り分の矢印を引きます。

重力の作図

質量と重さ 解答・解説

(1)質量

量る場所で変化しない物質そのものの量を質量といいます。質量は上皿てんびんや電子てんびんで量ります。

(2)1.2N

おもりの質量は120gなので、物体の重さは1.2Nになります。

(3)120g

質量なので量る場所によって変化しません。

(4)0.2N

月の重力は、地球の重力の6分の1の大きさなので、おもりの重さは地球の6分の1の大きさになります。1.2×1/6=0.2N

(5)①変化しない ②重さ ③変化する

質量は、物体そのものの量を表しており、量る場所が変わっても変化しない量です。一方の重さは、物体にはたらく重力の大きさのことで、量る場所によって変化します。

フックの法則 解答・解説

(1)9.0cm

表より、ばねに加える力の大きさを0.2N大きくすると、ばねの長さが1.0cmずつ長くなっていることから、ばねに0.2Nの力を加えているとき、ばねは1.0cm伸びていることがわかります。したがって、力を加えていないときのばねの長さは、
10.0-1.0=9.0cmとなります。

(2)15.0cm

このばねは0.2Nの力で1.0cm伸びているので、1.2Nの力を加えたときのばねの伸びは、
0.2N:1.0cm=1.2N:xcm
x=6.0cm

(3)18.0cm

このばねは0.2Nの力で1.0cm伸びているので、1.8Nの力を加えたときのばねの伸びは、
0.2N:1.0cm=1.8N:xcm
x=9.0cm
これに(1)で求めたばね自体の長さ9.0cmを加えると、
9.0cm+9.0cm=18.0cm

(4)220g
ばねの長さが20.0cmなので、このときのばねの伸びは、
20.0cm-9.0cm=11.0cm
このとき、ばねに加わっていた力の大きさは、
0.2N:1.0cm=xN:11.0cm
x=2.2N
100gの物体にはたらく重力の大きさが1.0Nなので、
2.2N=220g

(5)0.5N

ばねの長さが14.0cmなので、このときのばねの伸びは、
14.0cm-9.0cm=5.0cm
ばねの伸びが5.0cmなので、ばねに加わっている力の大きさは、
0.2N:1.0cm:xN:5.0cm
x=1.0N
おもりの重さ1.5Nのうち1.0Nはばねが支えているので、残りの0.5Nは台はかりで支えています。

力と圧力 解答・解説

(1)

レンガの置き方を変えると、レンガがスポンジにあたえる圧力は変化しますが、力の大きさはすべて12Nで変化しません。

(2)記号:A 圧力:600N/㎡

スポンジのへこみ方が最も小さいので、圧力が最も小さくなっています。スポンジと触れ合う面積が最も大きいとき圧力は最も小さくなるので、A面を下にしたとき圧力が最も小さくなります。圧力N/㎡は、N÷㎡で求められるので、
1.2kg=1200g=12N
0.2m×0.1m=0.02㎡
12N÷0.02㎡=600N/㎡

(3)記号:C 圧力:2400Pa

スポンジのへこみ方が最も大きいので、圧力が最も大きくなっています。スポンジと触れ合う面積が最も小さいとき圧力は最も大きくなるので、C面を下にしたとき圧力が最も大きくなります。圧力Paは、N÷㎡で求められるので、
1.2kg=1200g=12N
0.05m×0.1m=0.005㎡
12N÷0.005㎡=2400N/㎡=2400Pa

(4)3.6kg

スポンジのへこみ方が最も大きいときの圧力は、へこみ方が最も小さいときの圧力の何倍になっているかを求めます。
2400N/㎡÷600N/㎡=4倍
圧力が4倍違うので、同じ大きさの圧力にするには質量を4倍にする必要があります。
1.2kg×4=4.8kg
レンガ自体の重さを引いて、レンガの上に乗せるおもりの質量を求めると
4.8kg-1.2kg=3.6kg

(5)①比例 ②反比例

圧力の大きさは、面積が変わらない場合、力の大きさに比例し、力の大きさが変わらない場合、面積に反比例します。

水圧 解答・解説

(1)

水の中に透明の円筒を入れると、水の重さによって水圧がかかりゴム膜がへこみます。水圧は水面からの深さが深いほど大きくなります。ゴム膜の深さが等しいので、ゴム膜のへこみ方は等しくなります。

(2)C

水圧が大きくかかっているところほど水が勢いよく飛び出します。水圧は水面からの深さが深いほど大きいので、水が勢いよく飛び出すのは、最も深いCになります。

(3)

水圧は水面からの深さが深いほど大きいので、深い場所ほど矢印を長くします。

浮力 解答・解説

(1)2.0cm

物体が完全に水につかっているとき、深かろうが浅かろうが浮力の大きさは変化しません。物体が水から出てくると浮力は小さくなっていきます。つまり、水の中にある物体の体積が大きいほど浮力は大きくなります。水そうの底から物体Aの底面までの距離が2cmになったとき、ばねばかりの大きさが変化し始めるので、ここで物体Aが水面に達したことがわかります。

(2)6.0cm

物体の上面と水面が一致しているときの水そうの底から物体Aの底面までの距離は2cm、物体の下面と水面が一致しているときの水そうの底から物体Aの底面までの距離は8cmになることから、物体の高さは、
8cm-2cm=6cm

(3)5.0N

水そうの底から物体Aの底面までの距離が8cmになると、ばねばかりの値が5Nで変化しなくなります。これは、物体が空気中に完全に出てしまったことを表しています。

(4)3.0N

物体の重さは(3)で5Nだとわかりました。物体が完全に水中にあるときのばねばかりの値は2Nなので、浮力の大きさは、
5.0N-2.0N=3.0N

(5)2.0N

水そうの底から物体Aの底面までの距離が4.0cmのとき、ばねばかりの値は3Nを示していることから、
5N-3N=2N
の浮力が生じていることがわかります。

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