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物理 高校生

[キ]でVnmを求める赤丸の計算は電位の足し合わせの考えた方とも言えますか?

次の文中のに適切な のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。 例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径の球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球殻 N 金属球 M 図1 10 図2 0,x, Q.g 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数nは,真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=アと書ける。 せた。 金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さ E, 電位Vについて考 図1のように, 真空中に半径αの金属球Mがあり, Q(Q > 0) の電気量をもつように帯電さ える。ただし,電位Vは無限遠方を基準とする。 xa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心Oから放射状に広がると考 えられるため,電場の強さEは,E=イとわかる。また,その点の電位Vは、 V=ウである。 また,x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく,導体内部に電気力線 が生じないことから,E=エ, V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径 c の金属球殻Nがあり,-Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき, 金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように, 真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 0′が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。 ただし,a <b <c であり、 金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。 このとき, 中心から距離 x(a<x<b) だけ離れた点における電場の強さ E' は, 金属球M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,E'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので VNM=キ である。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 VNM を与えればQの電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C=クである。 [3]関西大]

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化学 高校生

164 水酸化ナトリウム➕炭酸ナトリウム=20mlじゃないんですか? (2)の解説にはそれぞれ20mlと書かれているのでどういう考え方をすればいいのかわかりません

mL 第Ⅰ章 物質の変化 結果的にアン と水酸化バリウム モル濃度は同じ が、数に違いがあ め、中和に必要な、 (3) はじめに加えた塩酸中の塩化水素の物質量は、 200 0.40mol/Lx 1000 L=8.0×10-2 mol 反応せずに残った塩化水素の物質量は、(2)から、 250 1000L=3.0×10-2mol 0.12mol/Lx したがって、2.06gの固体との反応で消費された塩化水素の物質量は, 8.0×102mol-3.0×10mol=5.0×10mol (4) 2.06gの固体に含まれる炭酸カルシウムCaCO (モル質量100 g/mol)の物質量を x[mol], 酸化カルシウムCaO (モル質量 56g/mol)の 100g/molxx [mol] +56g/molxy [mol]=2.06g④ また、②③の化学反応式の係数から, 1molのCaCO3, 1molのCaOの いずれも2molの塩化水素 HCI と反応するので, (3) から, (x+y) [mol]×2=5.0×10mol O はじめの塩化水素の物質 量から反応せずに残っ また塩化水素の物質量を引 いて求める。 溶液の量が水酸化 ている。 ム水溶液では2倍物質量を y[mol] とすると, ・・・⑤ OD HONG に変化している。 イオンはBaSOと この中和で水溶 x100=40 ①の反応式から1molのCaCO の分解で1molのCaO が生じるので、 加熱によって分解した CaCO3 は CaOと同じ 0.010mol となる。 したが って はじめの CaCO3 のうち分解した割合 [%] は, ⑥ ⑤式を解くと, x=0.015mol, y=0.010mol となる。 0.010mol 0.015mol+0.010mol 164. 二段階滴定・ 解答 (1) (ア)ホールピペット (イ) ビュレット (ウ) メチルオ レンジ 立 (3) 255 156 C 120-16 Ca=40 実験論述 [グラフ] 162. 中和滴定曲線濃度未知のアンモニア水および水酸 化バリウム水溶液のそれぞれ 10.0mL を別々のコニカ ルビーカーにはかり取り, 0.0500mol/Lの硫酸水溶液で 滴定した。図に、硫酸水溶液の滴下量とコニカルピーカ 一内の溶液のpH変化を示す。 次の各問いに答えよ。 (1) アンモニア水と水酸化バリウム水溶液のモル濃度 14 Ba (OH)2) 12 ta のに 10 使用する 8 pH d 61 th 41 -NHg を滴定曲線からそれぞれ有効数字2桁で求めよ。 (2)点のpHは11.0である。このアンモニア水の電 e 20 05 離度を有効数字2桁で求めよ。 10 15 硫酸水溶液の滴下量 (mL] 物質の変化 酸 (2) NaOH+HCI NaCl+H2O H+12分の移動 Na2CO価←反応2回 NaOH K LG Na2CO3+HCI _NaHCO3 + NaCl よう ② NaHCO3 ACT NaCl + H2O +CO2 (3) NaOH6.6×10mol/L Na2CO31.4×10-2mol/L moll 解説 (1) 一定体積の水溶液をはかり取るには,ホールピペッ トを用いる。 DaCO と Caoo コニカルピーカー中の混合水溶液に希塩酸を滴下する際に用いる (イ) 式は、まとめて 二別々に示す。 器具はビュレットである。 (ウ) 第2中和点は酸性側にあるため, 変色域が酸性側にあるメチルオ レンジを用いる。 線部で調製した (2) (3) 混合水溶液中のNaOH のモル濃度をx [mol/L], Na2CO3の コレのうち, 25.0cm モル濃度をy [mol/L] とする。 ●第1中和点は塩基性側 にあり, 指示薬としてフ ェノールフタレインが用 いられる。 印滴定に使用して 下線部 ①で,フェノールフタレインを指示薬として試料水溶液を塩酸で いずれの水 滴定すると,指示薬の変色までに次の2つの変化がおこる。 c[mol/L) NaOH+HCI → NaCl + H2O ・・・ (a) Na2CO3+HCI → NaHCO3+NaCl ...(b) 式が成立する。 したがって, Na2CO3 および NaOH の物質量と HCI の物質量の間に次 [mol/L]× (20.0 20.0 1000 1000 L+y[mol/L] x 1=0.100mol/Lx 16.0 1000 合計40mL? ・・・ (ア) 99 (3) 水酸化バリウム水溶液の滴定の各過程における反応液の電気伝導性を調べるため に、反応液に電極を浸し、豆電球と直流電源を接続して、 電流を流した。滴定の進行 点cd→e)に伴って, 豆電球の明るさはどのように変化するか。 (4)/ 中和点b と中和点d を知るために, 指示薬はフェノールフタレインとメチルオレ ンジのどちらを使用すればよいか。 それぞれ理由とともに答えよ。 (10 信州大改) 163. 混合物の中和炭酸カルシウムを強熱すると,一部が二酸化炭素と酸化カルシウム に分解した。 その後、以下の実験を行い、炭酸カルシウムの分解割合を調べ 炭酸カルシウムの加熱後に残った固体2.06g に 0.40mol/Lの塩酸 200mLを加えた ところ、固体は気体を発生しながら完全に溶解した。得られた溶液を水でうすめて正確 に250mLの溶液を調製した。 この希釈溶液の25.0mLを0.10mol/Lの水酸化ナトリ ウム水溶液で滴定したところ, 中和には水酸化ナトリウム水溶液が30.0mL必要であっ また次の各問いに答えよ。 ただし, (2) (4) については有効数字2桁とする。 (1) 炭酸カルシウムおよび酸化カルシウムと塩酸との反応を化学反応式で示せ。 (2) 下線部で調製した溶液中の塩化水素の濃度は何mol/L か。 固体試料 2.06gを溶解するのに消費された塩化水素は何molか。 大 mal 炭酸カルシウムのうち加熱によって分解した割合 [%] を求めよ。 思考実験 (17 京都府立大改) 164. 二段階滴定 水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合水溶液中のそれぞれの濃度 を決めるため,次の実験を行った。 下の各問いに答えよ。 水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを含む溶液をア)で20.0mL はかり取り コ ニカルビーカーに入れた。 0.100mol/Lの希塩酸を(イ)に入れ、フェノールフタ レインを用いて滴定したところ、 第1中和点まで16.0mL を要した。 その後,指示薬 (ウ)を用いて滴定を続けると第2中和点までさらに 2.8mL を要した。 (1) (ア)~(ウ) に適切な器具 試薬の名称を入れよ。 下線部① ②で、各指示薬の変色の完了までにおこった変化を化学反応式で示せ。 (3)この混合水溶液中の水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウムの濃度はそれぞれ何 mol/L か。 有効数字2桁で答えよ。 (19 信州大 ) 93

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化学 高校生

2枚目が回答なのですが、回答の左下のまるで囲ってある部分はどのように導き出したのでしょうか😭

14. 混合気体の圧力 次の文章を読み、問いに答えよ。 (R=8.3×10 Pa・L/ (mol・K), 0K=-273℃) 容積8.30Lの耐圧容器Aと容積 12.45Lの耐圧容器 Bが連結され,これらの二つの容器はコックで仕切ら れている。両方の容器全体の温度は27℃に保持され、 コックが閉じられた状態で, 容器Aには分圧 コック 8.30 L 12.45L 容器 A 容器 B 100×10 Paの窒素分圧 0.75×10 Paのペンタン (CH)が、容器B には分圧 2.00 ×10 Paの窒素分圧 0.50×10 Paのペンタンが入っ ている。ここで,気体状態の窒素とペンタンは理想気体の状態方程式に従ってふるまう ものとする。 27℃におけるペンタンの飽和蒸気圧は0.76×10Pa, 23℃におけるペ ンタンの飽和蒸気圧は0.10×10° Pa とし, 27℃,および, -23℃では窒素は液体状態 にはならないと考えてよい。 また, コックおよび連結部分の容積は無視できるものとし, 液体状態のペンタンの体積は容器の容積と比べて無視できるものとする。 また, 液体状 態のペンタンへの窒素の溶解は起きないものとして考える。 (1) 両方の容器全体の温度を27℃に保持した状態でコックを開き、 十分に時間をおい た。 容器内の窒素の分圧 PN (1) [Pa〕 とペンタンの分圧 Pcshua (1) [Pa〕 を, それぞれ 有効数字2桁で求めよ。 (2) コックが開いた状態で容器Bの温度を27℃に保持したまま、容器Aの温度のみを -23℃に冷却し, 十分に時間をおいたところ, 容器内にペンタンの液体が生じた。 この状態における窒素の全物質量のうち容器A内に存在する窒素の割合 ING (A) [%] と容器内の窒素の分圧 PN, (2) 〔Pa〕 を, それぞれ有効数字2桁で求めよ。 右)この状態における容器内のペンタンの分圧 PcsHia (2) 〔Pa] と液体状態のペンタ ンの物質量 n [mol] を, それぞれ有効数字2桁で求めよ。 [大阪公大]

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物理 高校生

(4)の(g)が分かりません(黄色マーカー部分)。解答解説(写真3枚目)の部分で、なぜMの水平方向の速さ0、mの水平方向の速さvになるのか分かりません。

283 支点の動く振り子の運動 図1のように, レールの上を水平に移動できる質量 M の台車に質 L 台車M m S ・釘・ ABS O レール mの小球が長さLの軽い糸でつるされており, 鉛直下向きに重力がはたらいている。 重力加速度 の大きさをgとする。糸は伸び縮みせず,また, 台 車とレールの摩擦は無視できるものとする。台車 重心は支点Sにあるものとする。 はじめに,台 車と小球は静止しており,糸は図1のように大き さの無視できる固定された釘によりレールを含む鉛直面内で曲げられている。このと 糸は台車の支点Sから釘までは鉛直で, 釘から小球までは鉛直に対して角度と なっている。支点S から釘までの距離を1Lとする。 図 1 次の(1)~(5)の ( )に適する式を入れよ。 ただし, (a) (b)はM,m,L,g,δの中 から,(c)~(g), (j)は M,m, L, g, vの中から, (h), (i)は M,m, L,g,v, 0 の中 から必要なものを用いて表せ。 また, v は (a)で求めた小球の速さを表すものとする。 (1) 小球を静かに放すと, 小球は右側に動き始め, 小球が最下点に達したのち, 台車 も動き出した。 小球が最下点に達した直後の小球の速さは( a ),糸の張力の大 きさは(b)である。 (2) その後、 図2のように小球は最下点からさらに 台車 M 右側に振れ、 鉛直からの振れ角0 が最大となった。 レール このときの台車の速さはc) 振れ角の余弦 cosは(d)である。 Jo その後、小球の振れ角は減少し,再び小球が最 下点に達した。このときの台車の速さは(e), 小球の速さは(f)である。 (4) その後,糸は再び釘に触れることなく,台車と om 図2 小球は運動を続けた。 このときの台車と小球からなる物体系の重心の水平方向の速 ヒント 282(2) 物体系には外力ははたらかないので, 2物体の重心は一定の速度で動く。 (7)2物体の重心が等速度運動をすることと, 小球が台に対して単振動をすることを利用

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