高校物理「力学」2024年共通テスト物理基礎第２問より問１

高校物理「力学」2024年共通テスト物理基礎第２問より問１

◆問題

第２問

ＡさんとＢさんが浮力に関する探求活動を行っている。後の問い(問１〜５)に答えよ。

Ａさん：ばねはかりを買ったので、ジャガイモで浮力の実験をしてみよう。
Ｂさん：ジャガイモは水に沈むので、水より密度は大きいはずだね。
Ａさん：密度と浮力の関係を確認しておこう。

問１　密度２．０×１０³ｋｇ／ｍ³，質量１．０ｋｇの物体が水中に完全に沈んでいるとき、物体にはたらく浮力の大きさはいくらか。最も適当なものを、次の�@〜�Eのうちから一つ選べ。ただし、水の密度を１．０×１０³ｋｇ／ｍ³，重力加速度の大きさを９．８ｍ／ｓ²とする。[ 5 ]

�@４．９Ｎ　　�A４．９×１０³Ｎ　　�B９．８Ｎ
�C９．８×１０³Ｎ　　�D２．０×１０²Ｎ　　�E２．０×１０⁴Ｎ


解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

問１　密度２．０×１０³ｋｇ／ｍ³，質量１．０ｋｇの物体が水中に完全に沈んでいるとき、物体にはたらく浮力の大きさはいくらか。最も適当なものを、次の�@〜�Eのうちから一つ選べ。ただし、水の密度を１．０×１０³ｋｇ／ｍ³，重力加速度の大きさを９．８ｍ／ｓ²とする。[ 5 ]

密度と質量から体積がわかり、体積から浮力がわかる。という流れです。
まずは物体の体積を求めましょう！

「密度＝質量÷体積」

だから、求める体積をｘｍ³とすると、

２．０×１０³＝１．０÷ｘ
　　　　ｘ＝１／(２．０×１０³)

これが物体の体積です。
計算の途中なので、いったんこの形で止めておきます。

浮力は、その物体が押しのけた水にかかる重力に等しいので、１／(２．０×１０³)ｍ³の水にどれだけの重力がかかるか求めます。

まず、この体積の水の質量は、

１．０×１０³×１／(２．０×１０³)＝１／２＝０．５ｋｇ

ですね。
重力加速度は９．８だから、

０．５×９．８＝４．９Ｎ

これが物体と同じ体積の水にかかる重力です。
つまり、浮力の大きさは４．９Ｎとなります。

選択肢としては、�@４．９Ｎですね！


次の問題→問２ジャガイモの浮力について


◆関連項目
浮力
力〜エネルギー


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