この問題の解き方をお教え下さい。

問題文の選択肢を見てみると①と④は明らかにおかしいことを言っていることに気づくと思います。たくさんの水を温めるには、たくさんのエネルギーが必要だと思うのが正しい直観です。したがって、「水が多かったから水がより温まった」と言っている①はおかしいわけです。④も同様ですね。

②と③が悩ましいですが、「金属の比熱を高く見積もってしまった」ということをどう解釈するかがポイントになります。

問題文を見ても埒があかないので、数式的な議論に持ち込むことにしましょう。

水の質量と比熱を$m_W,\ c_W$とし、金属の質量と比熱を$m_M,\ c_M$とします。また、水の温度変化の大きさを$\Delta T_W$、金属の温度変化の大きさを$\Delta T_M$とします。温度変化の『大きさ』ですから、正の値であることに注意してください。すると、

$$m_W c_W \Delta T_W = m_M c_M \Delta T_M$$

となることが分かります。今回調べたいのは金属の比熱$c_M$ですから、

$$c_M=c_W\frac{m_W}{m_M}\frac{\Delta T_W}{\Delta T_M}$$

と書き直しておきましょう。

もちろんこれは、水の質量$m_W$が何グラムであろうとも成り立つべき式です。ところが、実験者は「この水は100グラムだ」と勘違いしていたわけですね。例えば、本当は$m_W =90$だったとしたらどうでしょうか。これを$m_W=100$と勘違いしていたら、金属の比熱は本来より大きいことになってしまいますね。つまり、水の質量を予定より少なくしてしまうと、金属の比熱は本来より高く見積もられてしまうのです。したがって、正しい説明は③となります。

日本語だけをみて状況が整理できないときは、とりあえず数式にもちこんで判断しにいくのは有用ですので、意識してみると良いかもしれません。

もし間違い等あれば教えてください。