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センター試験化学2020追試　問3

ある純物質Xを図1(図は動画参照)のような容器に閉じ込め，一定温度で容器の体積Vを変えて容器内の圧力Pを測定した。図2(図は動画参照)に，物質XのPとVの関係を示す。ここで，A点では，物質Xはすべて気体であり，実在気体としてふるまう。物質XのPとVに関する記述として，誤りを含むものを，次の①~④のうちから一つ選べ。

①A点から体積Vを増加させ圧力Pを十分低くすると，物質Xは理想気体に近いふるまいをする。
②A点から体積Vを減少させると，B点で気体Xの凝縮が始まる。
③B点とC点の間では，体積Vを減少させても，物質Xの気体の分子数は一定に保たれる。
④C点では，物質Xはすべて液体であり，体積Vをさらに減少させると，圧力Pは急激に減少する。

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<実験1>

(1)図1のような、重さ$4N$の直方体の物体$A$を用意した。

(2) 図2のように、物体$A$の面アが下になるようにスポンジの上に置き、
スポンジのへこみ方を調べた。

(3) 物体$A$の面イが下になるようにスポンジの上に置き、
スポンジのへこみ方を調べた。

(4)物体$A$の面ウが下になるようにスポンジの上に置き、
スポンジのへこみ方を調べた。

<実験2>

(1)両端にゴム膜のついたプラスチックの円筒を横にして水に沈めると
水圧によってゴム膜は図3のようにへこみ、
円筒の両端の深さが同じであるときは両方のゴム膜のへこみ方は同じだった。

(2)次に図4のように円筒を縦にして水に沈めると、
上側のゴム膜よりも下側のゴム膜の方が大きくへこんだ。

(3) (1)、(2)から、水中の物体には水の深さが深いほど大きな水圧がかかること、
直方体の側面にはたらく水圧はたがいに打ち消しあうが、
下面にはたらく水圧は上面にはたらく水圧より大きいので、この差が上向きの力となり、
浮力がはたらくことがわかった。

①実験1の(3)の面を下にしたとき、スポンジが物体$A$から受ける圧力は何$P$か求めなさい。

②実験1の(4)の面ウを下にしたときにスポンジが物体$A$から受ける圧力は、
実験1の(3)の面イを下にしたときにスポンジが物体$A$から受ける圧力の何倍か求めなさい。

③図5のように、ある金属でできた重さ$54N$の直方体の物体$B$を水に沈めて
その重さをニュートンはかりではかったところ、$34N$を示しました。
これについて、次の$I,II$に答えなさい。

$I \quad$物体$B$の質量は何か求めなさい。

$II \quad $ 図5のとき、実験2でわかったことを参考に、物体$B$の上面にはたらく水圧を$1500Pa$、
物体$B$の底面積を$0.01㎡$として、物体$B$の下面にはたらく水圧は何$Pa$か求めなさい。
ただし、空気による圧力は考えないものとし、水面と物体$B$の上面、下面は
平行であるものとします。
また、物体$B$をつるした糸の質量や体積は考えないものとします。

図は動画内参照