〔6〕水位の問題(過去問題)


(図)

問題の確認






 底面が1辺10cmの正方形で高さが25cmの容器があって、液体Aが高さ10cmのところまで、その上に20cmのところまで液体Bが入っています。
 そこに底面が1辺6cmの正方形で高さが18cmの金属の重りを入れます。このとき、
 (1)こぼれる液体Bの量
 (2)重りが液体Bに接している面積の和
 を求めます。





1.(1)金属の重りを沈めたとき、あふれ出す液体Bの量を求める






 重りは容器に完全にしずみます。あふれるのは、液体A、Bの体積に重りの体積を加えたもののうち容器に入りきらない量です。
 最初、液体は20cmのところまで入っているので、その上の部分の体積と、重りの体積とのちがいだけ、液体Bはこぼれます。





2.(2)金属が液体Bに接している部分の面積を求める
 重りの液体Bに接している部分の高さが知りたいので、まず、重りをしずめたときの液体Aの水位を求める






 最初、液体Aが入っている部分の底面積は100c㎡、重りをしずめた後の底面積は64c㎡で、底面積の比は25:16です。だから、高さの比は16:25になります。
が10cmなので、cm。重りの液体Aより上の部分の高さはcm。




3.知りたい面積は、1辺6cmの正方形1つと、底辺が6cmで高さがcmの長方形4つ分






 重りが液体Bと接している部分は、重りの液体Aより上の部分の直方体の展開図から、底面1つを除いた部分になります。その直方体は、底面が1辺6cmの正方形で、高さは今求めたcm。




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