難関中理科」カテゴリーアーカイブ

2021年度 海陽中等教育学校・特別給費過去問【理科】大問2解説

電気について次の文章を読み、問いに答えなさい。

問題1
 ひろし君の家の階段には電球が1つ付いています。1階のスイッチを入れたり切ったりすると、電球がついたり消えたりします。2階にあるスイッチを入れたり切ったりしても電球がついたり消えたりします。これはどんな回路になっているのだろう、とひろし君は考えました。
 ふつうのスイッチは図1のようになっています。破線の中がスイッチで、〇印を端子と言います。端子には導線をつなげるようになっています。一方、図2は切り替えスイッチというもので、端子が3つあり、端子の1番と2番がつながっている状態から切り替えると、3番と2番がつながった状態になります。

ひろし君はこの2種類のスイッチを使って階段の電球の回路を4つ考えました。

問1
次の回路図のうち、上の文章の下線部のようにはたらくものを選びなさい。

 ひろし君は、もし3階建ての家だったらどうしたらいいかなあと考えました。階段に電球が1つだけあり、1階のスイッチでも2階のスイッチでも3階のスイッチでも電球がついたり消えたりするようにしたいのです。どうしてもうまくいかないのでお姉さんのまいさんに助けを求めました。

まい「そうねえ。4路スイッチというのを使うといいよ」
ひろし「それは何?」
まい「そうね。4路スイッチには図3のように4つの端子があって、初めは1番と2番、3番と4番がつながっているの。そこでスイッチのつまみを時計回りに90°まわすと、今度は1番と3番、2番と4番がつながるの」

ひろし「90°ずつ2回まわすと元にもどるんだね。スイッチの中はどういうしくみになってるの」
まい「それは考えなさいよ」

 ひろし君は4路スイッチの中身(つまみとともに回転する部分)を5通り考えてみました。下のア~オです。点線の円の内部が90°ずつ回転します。
 アはななめの2本の線が立体交差していて、ななめの線どうしはつながっていないことを表しています。イは2本のななめの線がつながっていることを表しています。

問2
上のア~オのうち4路スイッチとしてはたらくものを選びなさい。

 

まい「スイッチの中はわかったね。
じゃあ、この4路スイッチを使って、3階建て用の回路をかいてみて」

問3
図4には電池1個、豆電球1個、切り替えスイッチ2個、4路スイッチ1個がかいてあります。これらをつないで、どのスイッチでも豆電球をつけたり消したりできるようにするには、どのようにつなげればよいでしょうか。下のなかから選びなさい。

 

問題2
 図5は豆電球です。ソケットに入れる前の豆電球はこんな形をしています。以下では図6のように簡単にかきます。図7はそれを下から見た図です。図6と図7で、aは金属でできていて、ねじのようになっている部分です。bは黒くて電気を通さない物質でできています。cも金属でできています。

ひろし「ソケットを使わないで豆電球と乾電池をつないでみよう。
 つなぎ方によっては豆電球がつかないこともあるね。なんでかなあ」
まい「豆電球の中にはフィラメントという細い金属の線(図5のd)があって、そこを電球が流れると光るのよ。電流がフィラメントを通らないようなつなぎ方だと豆電球はつかないの」

問4
豆電球と乾電池と導線を次の(1)から(4
)のようにつなぐとき、豆電球がつくものにはA、つかないものにはBと書きなさい。(4)は、あ、いのそれぞれの豆電球について答えなさい。

問5

図8の回路について回路図をかくと、下のア~コのどれになりますか。
乾電池の記号は線が長い方が+極です。

図6のbの部分は電気を通さない物質でできています。
ひろし君はこのことを不思議に思いました。
ひろし「bの部分を金属に変えた豆電球を作るとどうなるかなあ」
まい「ひろしが考えている豆電球を作るのはむずかしいから、ふつうの豆電球を2個つないで、片方の豆電球だけaとcを直接つなぐといいよ」

問6
ふつうの豆電球1と2を図9のように直列にして乾電池1個をつなぐと2つとも同じ明るさでつきました。ここで豆電球1について図6のaとcをアルミホイルでつなぐと豆電球1と2はそれぞれどうなりますか。次のなかから1つずつ選びなさい。

ア:一瞬明るくかがやいてすぐ消える
イ:はじめよりも明るくつく
ウ:はじめと同じ明るさでつく
エ:はじめより暗くつく
オ:消える

 

問題3
 ひろし君は豆電球と電流計と電源装置をつないで豆電球の明るさを調べてます。電源装置は図10のようなもので、つまみを回すと1.6V、1.7Vのように細かく電圧を変えることができます。以下では電源と言います。

実験1
 はじめに、図11のように豆電球1個と電流計をつないだ回路を作って、回路の+を電源の+に、回路の-を電源の-につなぎます。このあとで登場する回路でも同じようにします。電源のつまみを回すと電圧が変化して、そのとき豆電球を流れる電流を電流計で測ることができます。また豆電球の明るさも観察します。このあとも同じ種類の豆電球を使うこととします。

 結果は表1のようになりました。たとえば「かすかにつく」はその電圧や電流になったとき、初めてかすかについたという意味です。ほかの明るさについても、初めてその明るさになったときの電圧や電流を表しています。空らんは上と同じ明るさという意味です。
「まぶしい」ときより電圧を高くすると豆電球が切れる心配があるので、ここで実験をやめました。表の2.6Vのところの×は実験を行わなかったことを示します。これからも「まぶしい」をこえるような実験は行わないことにします。

ひろし君は考えました。「電流がたくさん流れるほど豆電球が明るくなるんだ」
グラフにすると図12のようになりました。

実験2
 次に、図13のように豆電球2個を直列につなぎ、それに電流計をつないだ回路を作って、電流計はAの記号で表します。
 このとき、豆電球1を流れる電流と豆電球2を流れる電流は同じです。この電流を電流計で測ることができます。実験はいろいろな電圧について行いましたが、表2には3Vの場合だけあげておきます。

 ひろし君は考えました。「電源の電圧が3Vのときに電圧計で豆電球1個の電圧を測ったら1.5Vになると思う。実験1でも実験2でも1.5Vのときは230mA流れてふつうの明かるさだ。直列のとき電圧は足し算になっているんだ」

実験3
 次に、図14のように豆電球2個を並列につなぎ、それに電流計をつないだ回路を作って測りました。豆電球1を流れる電流と豆電球2を流れる電流の合計を電流計で測ることができます。実験はいろいろな電圧について行いましたが、表3には1.5Vの場合だけあげておきます。

 ひろし君は考えました。「電源の電圧が1.5Vのときは豆電球1個には実験1と同じように230mAの電流が流れてふつうの明るさになる。2つの豆電球の電流が合わさって、電流計は460mAになるんだと思う。並列のときは電流が足し算になっているんだ」

実験4
 最後に、図15のように豆電球3個と切り替えスイッチと電流計をつないだ回路を作りました。

問7
切り替えスイッチをaにつないで、電源の電圧を上げていきます。豆電球1が初めて「まぶしい」になったとき、電圧を上げるのをやめます。このとき、豆電球3の明るさはどうなっていますか。下の表にしたがって番号または記号で答えなさい。

問8
電源の電圧を問7のままにして、切り替えスイッチをbにつなぐと、豆電球1と3の明るさはどうなりますか。問7と同じように答えなさい。


@解説@
問題なげえ!
問1:エ
1階と2階のスイッチ。類題経験者は多いと思われる。

ア:一方のスイッチがOFFだと、他方をONしても付かない。
イ:一方のスイッチがONだと、他方をOFFしても付いたまま。
ウ:一方が下にあると、他方を上に切り替えても付かない。

問2:オ
4路スイッチ。

『初めは1番と2番、3番と4番がつながっている。
スイッチのつまみを時計回りに90°まわすと、1番と3番、2番と4番がつながる』
他の選択肢と形が異なる回路
で躊躇するが、オが正答。

問3:イ
頭がこんがらがってくる(*´д`*)

『1―3、2―4』がつながっている状態を考えると、
アとウでは右と左で回路が分断されてしまう。
左右の切り替えスイッチ(3路スイッチ)をONにしても豆電球はつかない。
『1―2、3―4』がつながっている状態を考えると、
エでは上下で回路が分断されるので、同様に×!
イで2通りを試してみよう。分断されない。

問4:①B②B③A④あAいA
ソケットなしで豆電球をつける。

wikiより。豆電球の中身。
フィラメントに電流が通らないと豆電球はつかない。
下と横をつなげるとフィラメントに電流が通って光る

(1)(2)のようにつなげると、抵抗であるフィラメントを回避して電流が流れるので、
フィラメントに電流がいかず、豆電球がつかない。
発光ダイオードのように向きは決まっていないので、(4)は双方つく。
ちなみにフィラメントは融点の高いタングステン(元素記号;W)が採用されている。

問5:カ
10択もあり、紛らわしい選択肢も多く難しい(;´∀`)

電池の+から出発。最初の電球を通過、左右に分岐する。
青ルートは1つの豆電球を通って-へ。
赤ルートでは2つの豆電球を通りそうだが、1つしか通らない!
前問の(1)と同じで、ソケットがない状態で横と横をつなぐと、
フィメラントに赤ルートの電流は流れない。カの回路図になる。

問6:豆電球1―オ、豆電球2―イ
豆電球1はフィラメントを避けるように電流が流れるので消える。
直列につないだ豆電球が2つから1つに減るのと同じで、豆電球2は明るくなる。

問7:2
最後の2題はかなり悩みました(*_*)
何度も計算してうまくいかなかったのですが、フォロワーさんの力を借りてようやく理解⊂(^ω^)⊃

最初、豆電球の明るさはW(ワット)で決まるので電圧V×電流A=Wかなと思いきや、、

よくみたら電流と電圧が比例になっていない!
0.5Vあたり40mAで増加しているものの、0.3V-136mAと0V-0mAは直線上にはない。
勝手にオームの法則で計算しちゃダメなんですね(;∀;)
ひろし君も『電流がたくさん流れるほど豆電球が明るくなるんだ』と電圧には言及していません。
豆電球の明るさはあくまで電流に依存し、表1の電圧―電流―明るさの対応表から解答します。

解答で使える範囲は問題文で提示された実験結果のみ。
〔ふつうの明かるさ〕で比較すると、
豆電球1個→1.5V・230mA
直列2個→3V・230mA
(直列は電圧が足し算;3V=1.5V+1.5V。電流は等しい)
並列2個→1.5V・460mA
(並列は電流が足し算;460mA=230mA+230mA。電圧は等しい)

豆電球1が〔まぶしい〕ので、豆電球1には310mAの電流が流れている。

表1は豆電球1個分の話。豆電球1は並列1個なので、2.5Vの電圧がかかっている。
並列の電圧は等しいので、豆電球2と3は合わせて2.5Vの電圧。
直列の電圧は和になるから、豆電球3単独では1.25V
表1より、1.25Vに対応する明るさは〔暗い〕。

問8:豆電球1―0、豆電球3―4

電源は2.5Vを維持する→回路全体では2.5Vの電圧がかかっている。
並列は電流が足し算だから、豆電球1と豆電球3を流れる電流量は
つまり、電流(mA)に対応する電圧の和が2.5Vとなるときのの電流量を考える。

表を見ると、電流量が半分になると豆電球の明るさにだいぶ差ができる。
豆電球3の電圧は2.5V未満なので〔まぶしい〕ではないが、仮に豆電球3を2.5Vで計算すると、
豆電球1の電流は310÷2=155mAで、〔かすかにつく〕のギリ上にあたる。

試しに、豆電球1を〔かすかにつく〕で最も小さい0.5V・150mAで計算すると、
豆電球3の電流は150×2=300mAとなるが、電圧は2.5-0.5=2.0Vで
表1から2.0Vの電流は270mAだからつじつまが合わない。
電圧を上げると電流は増えるので、豆電球1の電圧をさらに上げて計算しても合わない。
豆電球1は0.5V未満の電圧で〔つかない〕になる。

今度は、豆電球3を〔とても明るい〕で最も小さい2.0V・270mAで計算すると、
豆電球1の電流は270÷2=135mAで〔つかない〕。
豆電球1の電圧は0.3V未満だから、豆電球3は2.5-0.3=2.2Vを超える。
実際の電流量は270mAを超えることになり、豆電球3は〔とても明るい〕になる。
難関中学(理科)解説ページに戻る

2021年度 海陽中等教育学校・特別給費過去問【理科】大問1解説

プラスチックについてさまざまな問題について、次の各問いに答えなさい。

 プラスチックは、軽量で透明性があり、密封性が高い素材で、製造コストも安いことから、多くの製品に使われています。代表的なプラスチック製品として、まずペットボトルについて考えましょう。ペットボトルのペット(PET)とは、ポリエチレンテレフタラート(ポリエチレンテレフタレート)の略で、プラスチックの種類の一つです。日本では、PET素材の製品には必ず識別表示マークをつけることが義務づけられています。

問1
図1は、あるペットボトル飲料のラベルです。マークが2つついており、このマークからボトル(本体)はPET素材、キャップとラベルはPET以外の素材からできていることがわかります。ただし、出題の都合上、画像を加工しています。

それぞれの図形で囲まれた内部には字(文字または数字)が入ります。
マークを完成させなさい。デザインにこだわる必要はありません。

問2
食品トレーなどにも別のプラスチックが使われています。
ある食品トレーに、図2に示すような材質表示マークが付けられていました。
この食品トレーの素材は何ですか。次のなかから選びなさい。

ア:ポリエステル イ:ポリ塩化ビニル
ウ:ポリスチレン エ:ポリプロピレン

問3
ペットボトルのキャップは、一般にポリプロピレンというプラスチックでできています。開封前は1つに見えるキャップも、開封することによってキャップ部分とリング部分に分かれます。

ペットボトル本体とキャップの素材が異なっているのに、リサイクルに問題はないのでしょうか。
(1)
通常、ペットボトルのリサイクルにおいては、ラベルとキャップは外して集めますが、リングは残っています。これはリサイクル工場において簡単に分けることができるからです。どのようにしてペットボトルとリングを分けているでしょうか。方法を考えなさい。なお、リサイクル工場ではまずプラスチックを細かくくだきます。

(2)
「ペットボトルキャップを集めてワクチンを送ろう」という運動があります。「エコキャップ運動」ともいいます。これは、キャップもリサイクルにより再生プラスチック原料となるため、売却して得たお金でワクチンを購入しているからです。
 キャップ何個でワクチンが購入できるか計算してみましょう。あるペットボトルのキャップの重さを測ったところ、2.66gでした。ペットボトルキャップとしてのポリプロピレンは、1kgあたり15円で売却されており、ワクチンは1人分は20円とします。同じキャップで何個以上集めると1人分のワクチンが購入できるでしょうか。整数で答えなさい。税金や送料などは考えません。

 

 飲料はいろいろな容器に入れて売られていますが、最も多く見かけるのはペットボトル入りでしょう。持ち運びがしやすいことが最も大きな理由ですが、一方で、持ち運びをさせにくくするために、あえてペットボトルに入れない飲料もあります。

問4
ペットボトルを水筒代わりにして飲んでいる人もいるでしょう。ところが、未開封のペットボトルを開封後、口を付けて飲んだものを一部残し、常温あるいは炎天下に置いておくと大変なことになります。
 ここに、Aミネラルウォーター、Bオレンジジュース、Cスポーツドリンク、D緑茶、E麦茶が入ったペットボトルがあります。口を付けて一部を飲み、飲み残しを炎天下に8時間置いておいた後、細菌の増殖の程度を調べます。
(1)
結果とその理由は、次のうちどれになるでしょうか。
B、C、Eについてそれぞれ選びなさい。同じものを何回選んでもかまいません、
ア:細菌のえさになる栄養が豊富であるから、細菌が増殖する。
イ:液性がアルカリ性であり、細菌が生息しやすい環境のため、増殖しやすい。
ウ:液性が酸性であり、細菌が生息しにくい環境のため、増殖しにくい。
エ:ふくまれている成分に抗菌作用があり、細菌の増殖をある程度抑えてくれる。
オ:細菌のえさになるものがほとんどふくまれていないため、細菌はあまり増殖しない。

(2)
A~Eの中に、答えがエになるもの、つまり抗菌成分をふくむものがあります。
その抗菌成分を何といいますか。次のなかから選びなさい。
ア:イソフラボン イ:ソラニン ウ:テトロドトキシン エ:ポリフェノール

(3)
緑茶、麦茶、紅茶、ウーロン茶の中で、種類がちがうものを1つ答えなさい。
また、他の3つの共通点を答えなさい。

 

 牛乳やビールは、ペットボトル入りで売られているのをあまり見かけないでしょう。
 牛乳は、細菌のえさになる栄養が豊富で細菌が増殖しやすいため、一度で飲みきれない量の場合は、あえて持ち運びがしにくい紙パックで売ることになっています。
 ビールは、ペットボトルの性質の問題です。かんやびんにはない弱点があるため、ビールをペットボトル入りで売ると賞味期限が短くなってしまうのです。
 ペットボトルは無色透明です。これは、PET素材には色がつけられないからではありません。色をつけることはできるので、昔は着色されたペットボトルもありましたが、リサイクルの際に不純物となって、再生資源としての価値が下がるため、着色しない取り決めになったのです。色をつけたいときは代わりにラベルに色をつけています。必要があれば、光を通さないラベルを用意することは簡単です。

問5
文章中の下線部について、ペットボトルがもつ、かんやびんにない弱点とは何でしょうか。
次の空欄〔 1 〕・〔 2 〕にあてはまる言葉を答えなさい。

ペットボトルはわずからながら〔 1 〕を通すため、飲料が〔 2 〕しやすい。
そのため、〔 2 〕防止剤が添加されていたり、〔 1 〕を通しにくい加工がされている。

問6
みなさんの学校給食の牛乳は、紙パックでしょうか、それともびん入りでしょうか。
それぞれに利点と欠点があります。

表中のBに入る、紙パックと比べたときのびんの欠点を考え、書きなさい。
Aについては答える必要はありません。

 

 2015年9月の国連サミットで採択されたSDGs(持続可能な開発目標)は、2016年から2030年の15年間で達成するためにかがげた17の目標(ゴール)、169のターゲットです。目標には、「貧困をなくそう」「気候変動に具体的な対策を」などがあります。

問7(1)
「SDGs」の読み方をカタカナで書きなさい。

(2)
持続可能なという意味を表す単語は、次のうちどれですか。
ア:サーマル イ:サスティナブル ウ:セキュア エ:ソサエティ

 

 SDGsの目標の一つ、「海の豊かさを守ろう」について考えます。海岸に流れ着いたごみは目につきますが、海の中にもさまざまなプラスチックごみが存在しています。大きなものもあれば小さなものもあり、ういているもの、水中をただようもの、しずむものなどさまざまです。海底にはレジ袋(ポリ袋)などのプラスチックごみが大量にしずんでいると言われています。

問8(1)
プラスチックは、自然界の中で時間がたつにつれてこわれ、小さくなっていきます。
5mm以下になったプラスチック片のことを何といいますか、答えなさい。

(2)
これらのプラスチックごみが、海洋生物にあたえる影響にはどのようなものがあるでしょうか。
考えられることを書きなさい。

 

 プラスチックごみを減らすには、プラスチックのリサイクルがかかせません。
プラスチックのリサイクルには3つの方法があります。
・マテリアルリサイクル…廃プラスチックを原料としてプラスチック製品に再生する。
・ケミカルリサイクル…化学的に分解することで、化学原料に再生する。
・サーマルリサイクル…固形燃料にしたり、焼却したりして熱として回収する。
 日本では、サーマルリサイクルの割合が最も高くなっています。プラスチックはもともと〔 3 〕からできているので、燃やすと高い熱が発生します。こみ焼却炉でごみを燃やすとき、生ごみなど水分の多いごみは燃えにくく温度が下がるため、プラスチックをまぜて燃やすことで高温にし、発がん性物質である〔 4 〕の発生を抑える効果もあります。発生した熱は温水プールや施設の暖房などに利用されています。

問9
上の文章中の空らん〔 3 〕・〔 4 〕にあてはまる言葉を答えなさい。

 

 2020年7月よりプラスチック製買物袋(レジ袋)の有料化が始まりました。お店が商品をレジ袋に入れてわたすときには、レジ袋を有料で販売しなくてはなりません。ただし、例外的に配布できるレジ袋もあります。
・厚さが0.05mm以上の袋で、くり返し使用できることが明記されたもの
・海洋生分解性プラスチックの配合率100%の袋
・バイオマスプラスチックの配合率25%以上の袋
 バイオマスとは、生物由来の資源で、石油などの化石資源以外のものです。バイオマスプラスチックには生分解性プラスチックとしての性質をもつものがありますが、レジ袋などに用いられるバイオポリエチレン製の袋は、一般に生分解性はありません。

問10
プラスチックごみによる環境汚染の削減のために始められたレジ袋有料化ですが、生分解性のないバイオマスプラスチックの袋でも、有料化の対象外になっている(環境負荷が小さい)のはなぜだと考えられますか。カーボンニュートラルの視点から書きなさい。


@解説@
問1:下図参照

中学入試ならではのマーク問題(‘ω’)
左がペットボトル、右がプラスチック製容器包装。
教材にもでてくるが、生活知識は家庭でも取り入れたい。

問2:ウ
プラスチックの細かい種類が狙われた:;(∩´_`∩);:ヒドイ
ポリスチレン(PS)は弁当やカップ麺の容器に使われる。

ポリエチレン(PE)はスーパーのポリ袋やポリバケツなど。
ポリ塩化ビニル(PVC)は消しゴム、おもちゃ、合皮、水道管など。
ポリプロピレンは(PP)は本のコーティング、食品の包装、家電や自動車の部品など。
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)はコンタクトレンズ、光ファイバー、水族館の水槽など。

ポリエステル(PEs)は服のタグで見たことあると思う。
以上の内容は高校化学で習います。。

問3①:密度がPETよりも小さく、ポリプロピレンよりも大きい液体に入れて、
液面に浮かんだリングを回収する。
*サイエンス番組や本で見た人には有利だが、他校でも出題されている。

液体の密度より大きいと沈み、小さいと浮く
密度の違いで物質をふるい分ける点を指摘すれば正解◎
ラベルの分離は難しいようなので、きちんと外してから捨てましょう(‘Д’)ノ

②:502個
ワクチン1人分の値段は20円。
これに相当するポリプロピレンの量は1000×20/15g。
キャップ1個が2.66gだから、÷2.66でキャップの個数に変換する。
1000×20/15÷2.66
=200000/399=501.2→502個
約500個を集めて、20円のワクチンがようやく1つ買える。

問4①B-ウ、C-ウ、E-ア
理科の知識で解けなくもないが、難しい(;`ω´)
口を付けると唾液に含まれる細菌が飲料にうつる。
・Bオレンジジュース
果糖やブドウ糖→糖だから細菌のえさ?にいってしまうと間違える。

オレンジジュースは酸味がある。細菌は酸に弱く、増殖しにくい

・Cスポーツドリンク
甘味が勝るのでわかりにくいが、実はこれも酸性で細菌が増殖しにくい…。

左がアクエリ、右がポカリの原材料名。
拡大してよ~くみると、クエン酸、ビタミンC、酸味料、アミノ酸と書かれてある。
ラベルもチェックしましょう(´゚ω゚`;)

・E麦茶
麦茶は酸性ではない。(中性に近い)
麦→デンプン→細菌のえさ→増殖。

 宇都宮市より。口をつけて半分程度飲んだ麦茶を30℃の容器に放置したときの細菌の個数。
6時間までそれほど増えていないが、時間が経つたびに増えている。
 
オレンジジュースとスポーツ飲料。かなり減っているw( ゚Д゚)w
D緑茶はカテキンの殺菌・抗菌作用が働いている。

ミルクコーヒーやばい(;´Д`)縦軸の桁が違う。

ちなみに、Aミネラルウォーターはコーヒーのような激増はしないものの、
水道水と違い、塩素がないので抗菌作用は無い。

(2)エ
抗菌成分の具体的な名称を選ぶ。小6男子にはムズくないか?(´~`)
正解はポリフェノール。光合成で作られる抗酸化物質の総称で植物の色素や苦味成分である。
チョコレートやコーヒー、ワインのCMやテレビ番組で耳にしたことがあると思う。
イソフラボンは大豆に含まれるポリフェノールの一種。緑茶のカテキンもポリフェノール。

ソラニンはジャガイモの芽に含まれる毒。
テトロドトキシンはフグの毒
🐡

(3)麦茶、共通点―同じ茶葉からできる。
*サボは大人になって読んだ雑学の本で同じものだと知りましたョ(・Д・)
麦茶は大麦。他3つはチャノキとよばれる植物

QuizKnockのページに3つの違いが整理されていました。発酵の違いだそうです。
摘んだ茶葉をすぐ釜で炒って発酵を止めると緑茶。
発酵が中程度でウーロン茶。茶葉が茶色になるまで発酵させると紅茶。
発酵の差だけでこんなに味に差がでるんですね・・。

問5:1-空気、2-酸化
ここもなかなか厳しい(笑)
サボは2番から考えました。
飲食物に添加される〇〇防止剤といえば、酸化防止剤
食品が酸素と結びついて酸化してしまうと、風味や色合いがあせてしまう。
ビタミンCなどの酸化防止剤が食品に代わって酸化することで、食品自体の酸化を防止する
ということは、『ペットボトルはわずかながら( 1 )を通す』は空気となる。
液体を入れる容器でさえ空気を通している。知らないとなかなか思いつきにくい。

問6:輸送コストがかかる。
『びんは重いので』→重量が大きいと運ぶのが大変。
フードマイレージでも輸送重量(トン)×輸送距離(キロ)の話がでてくるので、
ビンが重い点が輸送の問題であると想像しやすい。

問7①エスディージーズ
読み方が直球で問われる⊂(^ω^)⊃
テレビでも盛んに言われている。
2001~2015年の15年間に達成すべきMDGs(ミレニアム開発目標)があって、
2016~2030年までの15年間に達すべきSDGsはその後継にあたる。

朝日新聞より。2030年までに達成すべき17の目標。
覚える必要はないが、ざっと見ておきたい。

②イ
SDGs『Sustainable Development Goals
;持続可能な開発目標
サスティナブル(Sustainable)持続可能な。トレンドワードで受験英語にも出てくる。
従来の環境保全施策は経済活動の抑制を強調する形で行われていたが、
自国の開発を進めたい開発途上国を中心に異議が出た。
そこで、将来世代に負担をかけないような地球環境の保全や維持をしながら、
現役世代による経済活動を保障する考えを『持続可能な開発』という。

サーマル(thermal)…熱の。後半の設問に出てくるサーマルリサイクルのサーマル。
セキュア(secure)…安全な。名詞がセキュリティ(
security;安全)。
ソサエティ(society)…社会。形容詞はソーシャルディスタンスのソーシャル(social;社会的な
)。

問8①マイクロプラスチック
プラごみ問題の対策は必須。
紫外線や波の影響で細かくなったプラスチック片のこと。

②体を傷つけたり、付着した有害物質が体内で蓄積されることで
海洋生物が死んでしまい、生態系を壊してしまう。
*プラごみ問題の被害。ぜひともおさえておきたい。

WWFより。クラゲと間違えてポリ袋を食べてしまうウミガメ。
プラスチック製品やマイクロプラスチックを直接、口に入れてしまう他、
これらを食べたえさを食べたり、エラ呼吸を通じて体内に入る。
海洋生物がプラスチックを食べると消化器官をつまらせたり、傷がついてしまう。
また、マイクロプラスチックは細かくなる過程で表面が凸凹しており、
有害物質を吸着しやすいので、汚染の媒介になっているといわれている。
体内で分解されないと生物濃縮が起こり、人間の健康被害につながるおそれもある。

問9:3-石油、4-ダイオキシン
プラスチックは石油化学製品の1つ。
原油を精製して得られるナフサを原料とする。
ごみの焼却で発生する発がん性物質といえばダイオキシン
プラスチックを混ぜて高温で焼却するとダイオキシンも分解できるので、その発生を抑止できる。

問10:過去に光合成で大気中の二酸化炭素を吸収した量を加味すると、
燃焼時に発生した二酸化炭素の量は実質的にプラスマイナスゼロとみなせるから。
*カーボンニュートラルを記述すればいいが、整理していないとなかなか書きにくい。

@バイオマス発電@
生物資源(bio)の量(mass)を用いた発電方法。
その発電方法は3つある→みるみるわかるEnergy
直接燃焼する方法。熱分解でガスを発生させる方法。
そして、醗酵で生じたメタンガスを発生させる方法。
いずれも他の発電と同じく、タービンを回して電気を生産する。
サツマイモを微生物の力で醗酵させ、バイオマス発電をしているところがあるらしい…。

燃焼でも醗酵でも温室効果ガスは発生してしまうが、
バイオマスがエコだといわれるゆえんはカーボンニュートラルの考えが根底にある。
これは現役であったときに光合成で大気からCO2を吸収していたので、
燃焼でいくらかCO2を発生させてもトータルで考えればプラスマイナスゼロになるとみなし
実質的なCO2の増加にはつながらないと考える
石油や石炭といった化石燃料もその起源は生物に由来するといわれるが、
炭素が生体に取り込まれた時代が太古の昔であり、
燃焼で現代の大気に解き放してしまうと無視できないほどの量になるので問題視されている。
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 豊島岡女子学園中学過去問【理科】大問1解説

自然の長さが10cmで重さの無視できるばねを天井につるしておもりを取りつけるとばねは伸び、ばねを床に取りつけておもりをのせるとばねは縮みます。このばねの長さとおもりの重さの関係は、グラフのようになります。

(1)
このばねを2つ用意し、40gのおもりの上下に取りつけました。上側のばね1の端を天井に、下側のばね2の端を床に取りつけ、ばね1、ばね2の長さがそれぞれ10cmになるようにおもりを手で支えました。ばね1、おもり、ばね2は一直線上にある状態になっていました。おもりを静かにはなしてしばらく待つと、ばね1、おもり、ばね2は一直線上にある状態で静止しました。このとき、ばね1とばね2の長さはそれぞれ何cmになりますか。四捨五入して整数で求めなさい

ばねの代わりに、自然の長さが10cmで重さの無視できるゴムひもを用いると、ゴムひもはばねと同じように伸びますが、縮めようとしてもたるんでしまうため、ゴムひもは10cmの長さのままです。ゴムひもの長さとおもりの重さの関係は、グラフのようになります。

(2)
このゴムひもを2つ用意し、(1)のばね1、2の代わりにゴムひも1、2を取りつけました。おもりを静かにはなして止まるまで待つと、ゴムひも1とゴムひも2の長さはそれぞれ何cmになりますか。四捨五入して整数で求めなさい

ゴムひも1の端を天井からはずして手で持ち、ゴムひも1とゴムひも2をたるんだ状態にして、おもりを床に置きました。はじめにおもりと手の距離を0cmとしてから、ゴムひも1を持つ手をおもりの真上に向けて一定の速さでゆっくりと動かし、ゴムひもの合計の長さが30cmになるまで引っ張りました。

(3)
手を動かし始めてから時間を横軸に、ゴムひも1とゴムひも2の長さを縦軸にとったグラフとして正しいものをそれぞれ1つずつ選びなさい。

次に、下の図のように、太さが均一な40gの棒の左端をばねばかりで、右端をゴムひもでつるし、水平になるようにしました。ばねはかりは1kgまではかることができます。棒のちょうど中央におもりをつるせるようになっていて、中央におもりをつるしたときに、ゴムひもがどれだけ伸びるか調べる実験をしました。

棒の中央に100gのおもりを1個ずつ増やしていった場合について、ゴムひもの長さを測定しました。その結果は、下の表のようになりました。

(4)
おもりの重さが200gのとき、ばねはかりの目盛りは何gを指していますか。
四捨五入して整数で求めなさい

(5)
今度は、100gのおもりを何個かゴムひもに直接つるしました。これまでの実験結果から、おもりの個数とゴムひもの伸びの比が変わらない(おもりの個数とゴムひもの伸びが比例している)のは、おもりが何個のときまでと考えられますか。


@解説@
(1)ばね1…12cm、ばね2…8cm
グラフより10gで1cm伸びるから、ばね1が40gを支えるので14cmと6cm……
ではない!!(‘д‘⊂彡☆))Д´)パ-


ばねは伸びたら縮もうとし、縮んだら伸びようとする。
もとの自然長に戻ろうとする力を弾性力という。
この弾性力でばね1はおもりを上にあげ、ばね2は下から押す。
2つのばねは同じばねで、グラフから縮んだときと伸びたときののびの大きさは同じだから、
40÷2=20gずつ均等にかかっている
ばね1は2cm伸びて12cm、ばね2は2cm縮んで8cm。

(2)ゴムひも1…14cm、ゴムひも2…10cm
一方で、ゴムひもは伸びるときに弾性力が働くが、たるんだときは弾性力が働かない
ゴムひも1に40gがかかるので長さは14cm。
ゴムひも2はたるんだ状態で、たるんでいるときの長さはグラフから10cm。

(3)ゴムひも1…か、ゴムひも2…お
横軸の時間が詳しく記載されていないので変化に注意する。
はじめ、ゴムひも1はたるんでいる状態で10cmのまま。
10cmを超えると、おもりの重さは地面だけでなくゴムひも1にもかかって伸びる。
ゴムひも1が14cm伸びておもりが地面から離れると、
ゴムひも1に40gすべてがかかる。
24cmを超えるとゴムひも2が伸びて下からひっぱり、
ゴムひも1が上からひっぱり伸びる。
このとき、手に引っ張られて変形する伸び率は1と2で半分ずつ。

(4)120g
均一な棒なので、棒の重さ40gはおもりが吊るされる真ん中にかかる。
ばねはかりにかかる重さは、(200+40)÷2=120g

(5)3個
表の最初のほうでは100gで5cmずつ伸びているが、
600g→700gで6cm伸びている。
おもりが600gのとき、ゴムひもにかかる力は(600+40)÷2=320g
700gでは、(700+40)÷2=370g
320~370gのどこかで比例関係が崩れる。
おもりの重さの合計は100の倍数なので、おもり3個まで比例関係はつづく。
*元に戻らなくなる限界値を弾性限界という。
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 聖光学院中学過去問【理科】大問2解説

 太陽と地球と月の3つの天体について考えます。太陽の直径は約1400000km、地球の直径は約12800km、月の直径は約3500kmなので、太陽の直径は地球の直径の約109倍、月の直径は地球の約0.27倍となります。また、太陽の直径は月の約400個分の長さになります。
 図1のように、地球は太陽の周りを、そして、月は地球の周りを公転しています。このとき、どちらの公転軌道も円であるとすると、地球の公転軌道の直径は約300000000km、月の公転軌道の直径は約770000kmとなります。また、公転軌道を1周するのにかかる時間を公転周期といいますが、地球の公転周期は約365日、月の公転周期は約27日です。

(1)
月の公転軌道の円周の長さは、月何個分ですか。
もっとも適したものを選びなさい。ただし、円周率は3.14とします。
(ア)約200個 (イ)約350個 (ウ)約690個 (エ)約1380個

(2
月が1時間で公転する距離は、月何個分ですか。最も適したものを選びなさい。
(ア)約1個 (イ)約2個 (ウ)約25個 (エ)約28個

(3)
地球から見たとき、月は1時間で公転軌道を月何個分動いているように見えますか。
ただし、答えが割り切れない場合は、小数第1位を四捨五入して整数で答えなさい。

(4)
図2は、地球上で月食が観測されるときの太陽と地球と月の場所の関係を表してます。太陽の光を地球がさえぎると、2種類の暗い場所ができます。最も暗い場所を本影(ほんえい)、少し暗い場所を半影(はんえい)といいます。図2の中で、半影はどこですか。

(5)
図3は、太陽と地球と月の大きさや距離の関係を模式的に表したものです。これを使って、本影が月の軌道と重なる部分の長さを計算してみます。次の文章は、その計算方法の手順と述べたものです。あとの(a)・(b)の問いに答えなさい。ただし、角DBEが小さな値なので、本影が月の軌道と重なる部分DEは円の弧ですが、直線であると考えます。

太陽と地球の距離CFと、地球の中心Fから点Bまでの距離FBの比は、太陽の直径と地球の直径の比から求めることができ、約108:1と表すことができます。地球の公転軌道の半径CFと月の公転軌道の半径の比は約390:1と表すことができます。これら2つの比から、月の公転軌道の半径と地球の中心Fから点Bまでの距離FBの比は1:( あ 
)となります。このことから、本影が月の公転軌道と重なる部分DEの長さは、地球の( い )個分の長さとなります。

(a)
( あ )にあてはまる数値として最も適したものを選びなさい。
(ア)約1.6 (イ)約2.6 (ウ)約3.6 (エ)約4.6

(b)
( い )にあえはまる数値として最も適したものを選びなさい。
(ア)約0.18 (イ)約0.36 (ウ)約0.72 (エ)約0.92


@解説@
(1)ウ
月の公転周期の直径は770000km。これに円周率をかけ、月の直径3500kmで割る。
770000×3.14÷3500=220×3.14=690.8≒690個分

(2)ア
月の公転周期は27日なので、月は27日間で月690個分の長さを公転する。
これを1時間あたりになおす。
690個÷27日÷24時間=1.06…≒1個分

(3)月28個分
ここだけ記号じゃない(´゚ω゚`;)
ただ、ここも月何個分かを求めるので、前問の解答を基礎として計算する。

(1)より、月の公転軌道は月690個分。
地球の自転(1時間)で動いてみえる月の距離は、690÷24=月28.75個分
(2)より、この間に月は同じ方向に公転して月1個分動くので、
地球から見える動きは、28.75-1=27.75≒月28個分

(4)エ
『影』なので、太陽側にあるア・イ・ウは×。

国立天文台より。月が地球の後ろ側にくると本影。
本影ではほとんど太陽光が入らない。
月が本影にすっぽり入ると皆既月食、一部が入ると部分月食。

スタパオーナー八ヶ岳日記より。左が半影に入る前の満月、右が半影月食。
半影は本影より太陽光が入るので、わずかに暗くなる程度。

(5)a:ウ

DEは直線と考えるので、月の公転軌道の半径はFE=①
CF:FE=〇390:①
CF:FB=□108:□1
求めたいのはFE:FBなので、〇と□の比を統一する。
〇390=□108
FB=①×390/108=3.61…≒〇3.6

b:ウ

FB:EB=〇3.6:〇2.6
うえの赤い三角形で相似。
地球の直径:DE=3.6:2.6
2.6÷3.6=0.722…≒約0.72
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 栄光学園中学過去問【理科】解説

必要ならば以下の値を使ってもよい。

【1】
次に示した植物A~Dの名前を1つずつ選びなさい。
図の縮尺は同じとは限りません。


ア:イネ イ:ススキ ウ:コムギ エ:エノコログサ

【2】
小麦粉にはデンプンが多くふくまれていますが、他の成分もふくまれています。
スパゲッティの材料となる小麦粉に水を加えてねり混ぜるとグルテンができます。
水の中でもみ洗いすると、デンプンが外に流されてグルテンを取り出せます。
グルテンはスパゲッティの「こし」の強さのもとになります。
問1
デンプンは、おもにエネルギーのもとになる栄養素です。
この栄養素の種類として、最も適当なものを選びなさい。
ア:炭水化物 イ:脂質 ウ:たんぱく質 エ:ビタミン

問2
グルテンについて説明した次の文の空欄①に入る栄養素の種類として、
最も適当なものを選びなさい。
「グルテンは、〔 ① 〕の一種です。〔 ① 〕はおもに体をつくるもとになる栄養素です。」
ア:炭水化物 イ:脂質 ウ:たんぱく質 エ:ビタミン

【3】
栄一君は乾燥したスパゲッティの強さに興味を持ち、スパゲッティの太さと長さと、
強さの関係を調べることにしました。


ふつうのスパゲッティは細長い円柱形をしています。まず、直径1.68mmのスパゲッティを100本とり、まとめて重さをはかりました。結果は82.5gでした。次に、この100本から1本ずつとって長さを測りました。結果は表1のようになりました。

問1
直径1.68mmのスパゲッティの平均の長さは何mmですか。小数第1位まで求めなさい。

スパゲッティをわずかに曲げて両端をおさえるように持ち、少しずつ力をかけて曲げていくと、はじめのうちはしなり(力を受けて曲がること)が大きくなりますが、ある強さの力になるとスパゲッティは急にくだけて数本のかけらになります。このときの力の強さとスパゲッティの太さや長さの関係を調べてみることにしました。直径1.28mm、1.45mm、1.68mm、1.85mmの4種類のスパゲッティを用意しました。各直径のスパゲッティを100mm、120mm、140mm、160mm、180mmの長さに10本ずつ切断しました。1本ずつについて以下の操作をしました。

1:キッチンスケール(はかり)の上に軽いゴム板とスパゲッティ1本をのせ、
このときに表示の値が0になるように調整した。


2:ゴム板の上にスパゲッティを垂直に立て、スパゲッティの上の端を手でおさえた。
3:はじめスパゲッティを少しだけ横向きにしならせてから、折れるまで、
 下に向かって力を少しずつかけていった。
4:スパゲッティが折れる直前にキッチンスケールで表示されていた重さの値(単位g)を、
 スパゲッティが折れる力として記録した。

太さと長さが同じスパゲッティ10本の折れる力の平均値をそれぞれ求めました。
結果は表2のようになりました。


問2
直径1.68mmのスパゲッティと直径1.85mmのスパゲッティは、成分も長さの平均値も同じであるとします。直径1.85mmのスパゲッティ1本の重さは、直径1.68mmのスパゲッティ1本の重さの何倍ですか。小数第1位まで求めなさい。

問3
横軸をスパゲッティの長さ、縦軸をスパゲッティの折れる力として、4種類のスパゲッティの測定の結果をグラフに表しなさい。直径のちがいが分かるように示しなさい。

問4
横軸をスパゲッティの直径、縦軸をスパゲッティが折れる力として、長さ100mm、140mm、180mmのスパゲッティの測定の結果をグラフで表しなさい。長さのちがいが分かるように示しなさい。

栄一くんは、ブカティーニという、スパゲッティに似たものがお店で売られているのを見つけ、
買って家に帰りました。


ブカティーニは全体としてストローのような形をしており、断面の中心には図4のように円形の穴があいています。1本あたりの平均値は、長さが257.6mm、重さが2.07gでした。またブカティーニの外径は2.78mmでした。ブカティーニの成分はスパゲッティと同じであるとみなします。
今までの結果から、ブカティーニの重さは、同じ長さで直径1.68mmのスパゲッティの約2.4倍だと計算できます。

問5
次の式は、同じ長さで比べた場合に、ブカティーニの重さが直径1.68mmのスパゲッティの何倍かを求めるものです。空欄A~Dにあてはまる数をそれぞれ、今までの問題文中の数値や解答欄の数値から選んで答えなさい。
〔 A 〕÷〔 B 〕×〔 C 〕÷(〔 D 〕÷100)

スパゲッティと同じ方法でブカティーニが折れる力をはかり、ブカティーニの長さと折れる力の関係をグラフにしたところ、表3および図5のようになりました。

栄一君はこれらの実験結果から、スパゲッティやブカティーニの折れる力について次のように考えました。

〔1〕スパゲッティの折れる力は、同じ長さで比べたとき   ①   
同じ太さで比べたときは   ②   ことがわかった。
〔2〕スパゲッティの太さと折れる力の強さの間には決まった関係がありそうだ。学校の先生のアドバイスから、すでにかいた長さ140mmのスパゲッティの「直径と折れる力の関係」のグラフ(問4の答)の他に、
「直径に直径をかけた値と折れる力の関係」(図6)
「直径に直径を2回かけた値と折れる力の関係」(図7)
「直径に直径を3回かけた値と折れる力の関係」(図8)
「直径に直径を4回
かけた値と折れる力の関係」(図9)のグラフをそれぞれかいてみた。

これらのグラフをくらべて見た結果、どの直径のスパゲッティでも「直径に直径を3回かけた値」と折れる力の比はほぼ一定だということがわかった。直径が1mmのときに折れる力は約 ③ g、直径が2mmのときに折れる力は約 ④ gである。
〔3〕長さ140mmのブカティーニは約 E gで折れる。ブカティーニの外径2.78mmと同じ直径のスパゲッティの場合では、〔2〕で見つけた比が成り立つとして計算すると、約 F gで折れるはずである。また、ブカティーニの断面の面積と同じ面積のスパゲッティの場合では、約 G gで折れるはずである。これらのことから、ブカティーニが折れる力の強さは、 ⑤ 

問6
栄一君が考えたことの文章が正しい内容になるように、空欄①、②を埋めなさい。

問7
栄一君が考えたことの文章が正しい内容になるように、空欄③、④にあてはまる最も近い数を、
それぞれ選びなさい。
③ア:7 イ:11 ウ:18 エ:33 オ:61
④ア:22 イ:55 ウ:100 エ:180 オ:4100

問8
栄一君が考えたことの文章が正しい内容になるように、空欄E~Gにあてはまる数を、
それぞれ四捨五入して10の倍数で答えなさい。

問9
栄一君が考えたことの文章が正しい内容になるように、空欄⑤にあてはまるものを選びなさい。
ア:同じ外径のスパゲッティより強い。
イ:同じ外径のスパゲッティと変わらない。
ウ:ブカティーニの内径と同じ値の直径のスパゲッティと変わらない
エ:断面の面積が同じスパゲッティと同じである
オ:同じ外径のブカティーニと比べると、内径が大きいほど強くなる
カ:同じ外径のスパゲッティと比べると、より少ない量の材料で同じ強さとなる
キ:同じ長さのスパゲッティと比べると、より少ない量の材料で同じ強さとなる
ク:長さや外径と無関係に、使われている材料の量が同じであれば同じ強さである


@解説@
【1】A:ウ B:ア C:エ D:イ

Bは稲穂。Dもススキとわかりやすい。
Aはコムギ。Cのエノコログサはネコジャラシ。

【2】問1:ア、問2:
体を動かすエネルギー源…炭水化物(デンプン)
体をつくる栄養素…タンパク質。遺伝子に基づいて合成される。
ちなみに、薄力粉と強力粉の違いはグルテンの量による。

【3】問1:247.5mm
平均の計算だけだが…1個ずつ計算すると大変(;`ω´)

247mmが最も多いので、これを中央にして左右から集める。
246と248から15本ずつ減らし、中央の247に+30本。

245と249から4本ずつ、244と250から2本ずつ、243と251から1本ずつを247mmに集約。

今度は、248と250の5本ずつを249にまとめる。
247と249の25本ずつを248にまとめる。
243×1+247×45+248×54
=243+11115+13392=24750
24750÷100=247.5mm

@別解@
負の数を使ってもよいなら仮の平均がオススメです。
仮の平均を247mmとする。
243=247-4、244=247-3、245=247-2…
-4×2+(-3)×2+(-2)×4+(-1)×15+0×26+1×24+2×29+3×7+4×1
=-8-6-8-15+0+24+38+21+4
=50mm
50mm÷100本=0.5mm
最後に仮の平均と合算⇒247+0.5=247.5mm

問2:1.2倍
質量比だが、『成分が同じ』なので体積比で計算する
また、『長さの平均も同じ』なので底面積の比でOK。
底面積の比=半径×半径の比=直径×直径の比
問題文の最初に提示された数値を使おう!
1.68×1.68:1.85×1.85
=2.82:3.42
=141:171
171÷141=1.21…→1.2倍

問3:下図参照
恒例のグラフ問題(; ̄Д ̄)ヤダー
表2を機械的に写す。

手が震えちゃった(´・д・`)
プロットした座標の並びが直線っぽくないので、なめらかな曲線で描く。
色分けできないので、記号で凡例を記す。

問4:下図参照

同様。今度は横軸が直径に変わる。
長さは100mm、140mm、180mmのみ。
なめらかな曲線で描いてください。

問5:A-2.07、B-257.6、C-247.5、D-82.5
文系にはツライ(;∀;)
『同じ長さで比べた場合、ブカティーニの重さは
直径1.68mmのスパゲッティの何倍か』
どの数値をもってくるべきか、散らかった情報を拾うのが難しい。
ブカティーニ1本の平均値は長さ257.6mm、重さが2.07g。
直径1.68mmのスパゲッティ1本の平均の長さは、問1より247.5mm。
長さ247.5mmのブカ1本の重さを求める⇒2.07g×247.5cm/257.6cm

問1の手前のにリード文より、直径1.68mmのスパ100本の重さは82.5g。
長さ247.5mm、直径1.68mmのスパ1本の重さ⇒82.5÷100
これを先ほどの数値に割る。

↑まとめるとこんな感じ(‘Д’)
質量比なので、はじめは2.07gからスタート。


問6:①直径が太い方が大きく
②長さが短い方が大きい

グラフや表から明らか。
同じ長さだと直径が太い方が折れにくいので折れる力は大きい。
同じ太さだと長さが短い方が折れにくいので折れる力は大きい。

問7:③イ、④エ

③直径1mmの場合、1×1×1×1=1
うえのグラフで、値が8のときに折れる力は80↑(80ちょっと上)。
1のときは10↑になるはず。
④直径2mmの場合、2×2×2×2=16
前問で値が1のときに折れる力が11だったので、11×16=176gほど。

問8:E-570、F-660、G-500
E;表3より、140mmのブカは570gで折れる。
F;『ブカの外径2.78mmと同じ直径のスパ』→単純に直径2.78mmのスパ。
最初の表より、2.78×2.78×2.78×2.78=約59.7
前問③で値が1のときに折れる力は11gだったので、
11×59.7=656.7≒660g
*数値の取り扱いに気をつけよう!
前問④の選択肢180gで計算すると、180×59.7/16≒670gになってしまう。
直径×直径×直径×直径の値は「約~」と概数で表現される。
誤差を含むので、なるべく誤差の小さい値は直径×直径×直径×直径の値が小さいとき、
すなわち、直径が1mmであるときを基準として計算する

G;難所です。
ブカティーニの断面と同じ面積のスパゲッティを考える。
ブカの内径がどこにも出ていない(;`ω´)
ただ、問5で同じ長さの外径257.6mmのブカの重さは、
直径1.68mmのスパ1本の約2.4倍とあった。
質量比がブカ:スパ=2.4:1
両者は同じ成分とみなすので、体積比も2.4:1
問5では同じ長さで算出したので、底面積の比も2.4:1
問2でみたように、底面積の比は直径×直径の比と同じ
すなわち、直径×直径の比が2.4:1

直径の比=(同じ数を2回かけると2.4になる数):1
スパの直径①=1.68mmとすると、
ブカの断面を円形にしたときの直径〇2.4=1.68×(同じ数を2回かけると2.4になる数
〇2.4×〇2.4×〇2.4×〇2.4=1.68×1.68×1.68×1.68×2.4×2.4
(2回の掛け算で2.4なので、4回の掛け算では2.4×2.4となる。数学でいえば〇2.4=1.68×√2.4)

よって、折れる力は、
11×1.68×1.68×1.68×1.68×2.4×2.4
=11×7.97×5.76=
504.9792≒500g
(;´Д`)キチー

問9:キ
8択もあるんですけど(;`ω´)
長さ140mm、同じ断面積でブカの折れる力は570g、スパの折れる力は500g。
ブカの方が折れにくい
これを言い換えると、『ブカが折れる力の強さは、同じ長さのスパと比べると、
より少ない量の材料で(太さが細くても)同じ強さとなる』(キ)。

@@
元ネタが気になった調べてみました。どうやら材料力学という分野で、曲がりにくさを示す断面二次モーメントというものがあるそうです。これによると、スパゲッティのような断面が円形の場合、断面二次モーメントはπd4/64。dが直径なので、変数dの4乗に比例します。ちなみに、ブカティーニのような中に空洞がある円形はπ(外径d4-内径d4)/64。大学レベルの物理学なので覚える必要性はゼロです。

難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 渋谷教育学園渋谷中学過去問【理科】大問2解説

リカ子:お父さん、トースターのヒーターがついたり消えたりしてる!故障しちゃったのかな?
父:故障じゃないよ。それで大丈夫なんだよ。ヒーターがついたり消えたりすることで、
 トースター内の温度をコントロールして、パンがおいしく焼けるようにしているんだ。
 ほら、バルミューダ社のホームページにもトースター内の温度のグラフ(図1)が出ているよ。

リカ子:そうなんだ、故障じゃないんだ。
 でもヒーターって、火が出ていないけど、どんな仕組みでパンを焼けるの?
父:ヒーターから遠赤外線という目には見えない光の一種が出ているんだよ。
 太陽の光でひなたぼっこしているのと同じ感じだよ。
リカ子:遠赤外線!知ってる!遠赤外線は体の芯までぽっかぽかって言うよね。
父:実は遠赤外線は物質の表面でほとんど吸収されるので、そんな深くまでは届かないよ。
 皮膚の表面であたためられた血液が体の内部をあたためているんだ。遠赤外線では、
 空気はあたたまりにくいけど、二酸化炭素や水は遠赤外線をよく吸収してあたたまるんだよ。
リカ子:なるほど!だから、このバルミューダ社のトースターは焼き始めると最初にスチーム(水蒸気)を出しているんだね。
父:その通りだね。おそらくバルミューダ社のトースターは、まずパンの表面を軽く焼き上げているんだ。だから、パンの内側の水分が逃げずにもちもちになるんだと思うよ。ふつうの食パンが本当においしくなるから最高だよね!パンは焼くときに水分を逃がさないことがおいしさにつながるんだ。
リカ子:あれ?遠赤外線は物質の表面で吸収されてしまうんだよね
 そしたら、パンの中は冷たいままになっちゃうよね
父:そうかな、リカ子。物のあたたまり方をちょっと考えてごらん。

問1
トースターでパンを一度焼いて、続けてすぐに次のパンを焼くと、いつもより上手く焼きあがらないことがあります。続けて次のパンをいつものように焼きあげるには、どのようなことに気をつけたらいいですか。図1を参考にして答えなさい。

問2
下線部①について、最初に水蒸気を出すことで、パンがおいしく焼ける理由を説明した
次の文章の( ア )~( ウ )にあてはまる言葉を答えなさい。
最初に水蒸気を出すことで、パンの表面が( ア )でうすくおおわれる。
ヒーターによって( ア )は庫内の空気よりも( イ )加熱される。
すると、パンの表面だけが軽く焼けて、パンの中の( ア )を( ウ )ことができるため。

問3
トースターの庫内の金属の天井を下の図のように、平らではなく丸い形にしている製品もあります。天井を丸い形にすることで、どのような利点があると考えられますか。その利点について説明しなさい。 

問4
下線部②について、実際にはパンの中まであたたまっています。
中まであたたまる理由について正しいものを選びなさい。
ア:パンの中の空気があたためられて膨張するから。
イ:パンのまわりのあたためられた空気がパンの中にまで入りこむから。
ウ:パンの表面であたためられた水分の熱が冷たい内側へと移動していくから。
エ:パンの中の冷たい水分があたためられた表面へと移動していくから。
オ:パンをあたためると、パンのなかの冷たい水分がぬけていくから。

リカ子:お父さん、ずっと疑問に思っていたんだけど、パンは焼いて作るのに、
 なんで食べるときにもう一回焼くのかなって?
父:なるほど、確かに不思議だね。でもそれは冷えたごはんを電子レンジで再びあたためて
 食べることと同じだよ。パンもごはんと同じでデンプンでできているから…
リカ子:ちょっと待って。パンは小麦粉で作るよ。
父:そうだね、小麦粉の大部分はデンプンで、残りはタンパク質からできているんだよ。
リカ子:そしたらパンでもヨウ素デンプン反応が見られるの!?
父:もちろん。パンをもう一回焼いて食べる理由にもどるよ。
 パンは小麦粉に牛乳などの水分を加えて生地を作るよね。お米と同じで水分といっしょにあたためられると、デンプンのすき間に水が入り込んで、ほぐれた構造になるんだ。すると消化しやすいデンプン、つまりおいしいデンプンに変わるんだ。でも冷えてしまうと、一部がもとの構造にもどってしまうんだよ。パンも焼き立てはやわらかいけど、冷えるとかたくなってしまうよね。だから、パンは食べるときにもう一回焼いて、デンプンをほぐし、やわらかい構造のデンプンに変えているんだ。
リカ子:そうなんだぁ、すごいなぁ。お父さんって、物知りだね!

下線部③について、デンプンは、たくさんのブドウ糖が同じ距離、同じ角度で結合して、図2のような「らせん構造」をしています。ヨウ素デンプン反応は、デンプンのらせん構造の中にヨウ素が入りこむことで、デンプンがむらさき色に見える現象です。デンプンには図3のように枝分かれのないアミロースと、枝分かれのあるアミロペクチンがあります。

問5
デンプンは、図2のようにブドウ糖6個で1回転するようならせん構造をしています。
連続した3つのブドウ糖がつくる角度は、およそ何度になりますか。

問6

アミロペクチンは、図4のようにブドウ糖の5個ある結合の手のうち、1番と4番を使ってらせん構造をつくり、1番と5番を使って枝分かれをつくっています。その構造を調べるために、アミロペクチン中のブドウ糖で結合していないすべての手に図5の例のようにカバーをします。

次に、1番と4番、1番と5番の結合を切って、アミロペクチンをすべてばらばらにして、「カバー付ブドウ糖」にします。ただし、結合を切るときにカバーされた手は変化せず、カバーが付いたままになります。

図6のアミロペクチンからは何種類の「カバー付きブドウ糖」ができることになりますか。


@解説@
問1:トースター内の余熱を十分に抜き取ること。

60℃→160℃→220℃と状況に応じて温度が変化している。
トースターの余熱を抜き取らずに続けてパンを焼いてしまうと、
初期の温度が高くなってしまい、適切な温度変化が実現できない。

問2:アー水、イー早く、ウー閉じ込める
水蒸気を出すとパンの表面が水で濡れる。
リード文より、遠赤外線で空気はあたたまりにくいが、水は遠赤外線をよく吸収するので、
庫内の空気よりも水が早く加熱される。
すると、パンの表面が軽く焼け、パンの中の水分を閉じ込める。
閉じ込められた水分がなかで膨張することでパンをふっくらさせる(๑´ㅂ`๑)

麻布のパイ生地問題でも類題がでております。

問3:遠赤外線を網の上に反射させることで、効率良く温める。
対流に発想を飛ばしてはダメ×
天井をドーム状にすると対流が起こりやすそうだが、遠赤外線は熱放射(熱輻射ふくしゃ
熱放射の焦点を網の上に向けることで、効率よく温めることができる。

石窯のドームも遠赤外線の焦点を窯の底に合わせることで加熱する。

日テレより、反射炉の仕組み。
社会科にでてくる韮山(にらやま)反射炉は鉄を溶かして大砲を作り、
日本の近代化に貢献したとして世界遺産に登録されている。
反射炉もうえのように熱を反射させて、鉄が置かれた部分に集約させる。

問4:ウ
遠赤外線はパンの表面で吸収されてしまうが、実際はパンの内部まで温まる理由。
熱伝導

問5:120度
横からみると正六角形なので、その1つの内角を答えればいい。

問6:4種類
問題が特殊系(;^ω^)
結合しなかった手にカバーが付けられる。
カバーのない手を見つけた方がやりやすいかもしれない。

ブドウ糖が16個もあるが、問われているのはカバー付きブドウ糖の種類。
種類は少ないので、落ち着いて数えていけばいけるはず(」゚Д゚)」
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 渋谷教育学園渋谷中学過去問【理科】大問1解説

M君は、車や電車に乗っているときに、月が自分を同じ速さで追いかけてくるように見えることを不思議に思いました。そこで学校に行き、S先生に聞いてみました。S先生は「実験をやってみましょう」と言いました。
<実験1>
S先生:部屋の窓の向こう側にマンションが見えるでしょう。

M君:はい。遠くと近くに2棟見えます(図1)。
S先生:じゃあ、遠くのマンションBを見ながら( ① )みてください。
M君:あれ?なんだか窓の向こう側のマンションBが拡大されたように見えます!
S先生:不思議でしょう。M君はあのマンションBに近づいていないのに、
 拡大されたように見えるのです。

問1
空欄( ① )に入る語句を選びなさい。
ア:しゃがんで イ:窓から遠ざかって ウ:片目をつぶって
エ:左右に体をゆすって オ:窓に近づいて

<実験2>
S先生:なぜ拡大されたように見えるのか考えて見ましょう。
 Cと書かれた円形の板(物体C)をM君から1m離したときと、
 3m離したときで見え方にどんなちがいがあるのかを確認してみましょう。どうですか?
M君:3mの方が小さく見えます。
S先生:M君が物体Cを見るとき、「近くにあるのか遠くにあるのか」を、
「見えている範囲(「視野」といいます)の中での面積の大きさ」で判断しています。
 図2-1と図2-2を見てください。

 M君が物体Cから1m離れて見たときと、3m離れて見たときとを比べています。
M君:そうか、「遠近法」は、これをうまく使っているのですね。
S先生:そうですね。東京ディズニーランドに行ったことはありますか?
 シンデレラ城は高さ約51mですが、下から見上げると、それ以上の高さに見えます

問2
下線部②について、遠近法の説明文の空欄にあてはまる語句を〔小さく・大きく〕から選びなさい。
「絵画で、遠近の距離を、目に見えるのと同じ距離感を与えるように平面に表す方法。
同じ大きさの物でも、近くにあるときは( ア )、遠くにあるときは( イ )描く」

問3
下線部③について、シンデレラ城を実際の高さ以上に高く見せる工夫を簡単に答えなさい。
ただし、周りの建物や景色ではなく、シンデレラ城の建物自体になされた工夫を答えなさい。

S先生:次に、物体CがM君の近くにあるときにさらに1m離す場合と、
 遠くにあるときにさらに1m離す場合とで、見え方のちがいがどうなるかを考えてみましょう。


 図3-1は、M君から1m離れた場所にあった物体Cを、M君からさらに1m離した場合の見え方の変化を表しています。図3-2は、M君から3m離れた場所にあった物体Cを、M君からさらに1m離した場合の見え方の変化を表しています。
M君:あっ、もともと遠くにあるときの方が、物体Cの見える大きさの変化が( ④ )です。
S先生:そうです。その結果、もともとの距離が大きくなればなるほど、「見え方の変化」から「距離の変化」がとらえにくくなるのです。M君が( ① )いくと、実際には窓(窓わく)もマンションBも見える大きさは小さくなっていきます。しかし、マンションBの方が見える大きさの変化が( ④ )です。ここで窓から見える景色を「視野」だと考えて下さい。
M君が( ① )いくと、「視野」が小さくなります。ところが、マンションBの見える大きさの変化が( ④ )ので、拡大されたように見えるのです。
M君:なるほど。それならば、マンションAに注目してもいいと思います。
 マンションBはマンションAより見える大きさの変化が( ④ )ので、
 マンションAに対して大きくなったように見えるのですね。

問4
空欄( ④ )に入る語句を選びなさい。
ア:大きい イ:小さい ウ:まったくない

<実験3>
S先生:では、月が追いかけてくるように見える理由を考えていきましょう。

 この部屋の窓を車の窓だと考えてください。そして車が左方向に進んでいくと想像してください。すると、見える景色も変わっていきますね。図4-1⇒図4-2は車が移動するときの様子を真上から見た図で、網かけの部分がM君の見えている部分、すなわち「視野」です。図4-2では近くのマンションAは見えなくなりますね。遠くのマンションBはまだ見えています。
M君:確かに、近くのものは一瞬で過ぎ去っていきます。
S先生:ではもう少し進ませてみましょう(図4-3)。
 遠くのマンションBも見えなくなりましたが、さらに遠くにある山はまだ見えています。
M君:なるほど、遠くにあるものほどこちらが移動しても( ⑤ )のですね。
S先生:あの山は離れているとしてもせいぜい数十kmでしょう。一方、月は地球から約( ⑥ )km離れています。そのため、見ている人がどれだけ遠くに移動しても、それに影響されることなく月が見えるのです。

問5
空欄( ⑤ )に入る文を答えなさい。
ただし、「視野」という言葉を必ず入れなさい。

問6
空欄( ⑥ )に入る数値を選びなさい。
ア:380 イ:3800 ウ:38000 エ:380000

S先生:次に、月がM君と同じ速さで動いているように見える理由を考えましょう。

時速50kmで動く車の窓から近くのマンションAを見ると、反対方向に一瞬で過ぎ去っていくように見えます。では、隣の車線を同じ向きに時速50kmで走る別の車を見たらどうでしょうか?(図5-1⇒図5-2)

問7
次の文は最後のS先生の言葉と<実験2>と<実験3>を参考にして、月が同じ速さで追いかけてくるように見える理由を述べたものです。空欄に入る語句を答えなさい。ただし、同じ語句をくり返し用いてもよい。

 M君の車と同じ速さで動く別の車を、M君が窓から見ると、その車は視野の中で、( ア )場所に( イ )ように見える。車の窓から見える月も、視野の中で( ア )場所に( イ )ように見える。その2つの見え方の区別が( ウ )ため、月がM君と( エ )速さで左方向に追いかけてくるように見える。
 次に、月から遠ざかりながら月を見ると、月とM君との距離はとても離れているので、月の見える大きさは( オ )。つまり、月はM君と( カ )を保ちながら、M君についてくるように見える。


@解説@
問1:イ

『遠くのマンションBを見ながら( ① )すると、
マンションBに近づいていないのに拡大されたように見える』
近づいていない→窓から遠ざかる。
問3以降のリード文『M君が( ① )いくと、
実際には窓もマンションも見える大きさは小さくなっていきます』もヒントになる。

問2:アー大きく、イー小さく
遠近法の説明。
美術でもやりますね(‘ω’)
近くにあるものは大きく、遠くにあるものは小さく描く。

問3:城の上部のパーツを下部のパーツより小さく作る。
遠近法は近くにあるものを大きく、遠くにあるものを小さくするので、
城の上の方にあるパーツを小さくすると遠近法で遠くに見える=城が高く見える。

ディズニー特集より。こんなこすい工夫が施されてたとは(;`ω´)

問4:
図3-1と図3-2を見比べる。
近いものを遠ざけるとグッと小さくなるが、遠いものを遠ざけるとそんなに小さくならない。

窓から遠ざかると近くにある窓枠は小さく見えるが、
遠くにあるマンションBはさほど小さくならないため拡大されたように見える。

問5:視野の中に残りやすい。
近くにあるとスッと通り過ぎる。
遠くにあるとあまり位置が変わらない→視野の中に残る。

問6:エ
プチ地学。
地球-月間は38万km。
全然関係ないが、日本の国土面積は38万km2
地球-太陽間の平均距離は1.5億kmほどで1天文単位という。

問8:アー同じ、イー止まっている、ウーつかない、エー同じ、オー変わらない、カー同じ距離
同じ時速50kmで同じ方向に走る車は相対速度が同じなので、
視野のなかでは同じ場所にずっと止まって見える。
月ははるか遠くにあるため、月も同じ場所にずっと見えるから、2つの見え方は区別がつかない。
したがって、月も車と同じく、時速50kmの速さで同じ方向に追いかけてくるように見える。
月から遠ざかりながら月を見ると、月は遠くにあるから見える大きさは(4)より変わらない。
「近くにあるのか遠くにあるのか」を「視野の中での面積の大きさ」で判断するから、視野の中での面積の大きさが変わらないと、月が同じ距離を保ちながらM君についてくるように見える。

灘中の立体視でも月の錯視がでました。

難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 開成中学過去問【理科】大問4解説

図1に示した葉Aと葉Bの形を比べることにしました。
はじめに、図2に示した測定方法にしたがって、縦方向を長さ、横方向を幅として測り、平面部の形を調べました。ここでは、平面部の縦方向の長さの最大値を全長とよび、横方向の幅の最大値を最大幅とよびます。

次に、葉A、葉Bそれぞれの全長と最大幅から、全長に対する最大幅の割合「最大幅÷全長×100(%)」を計算しました(表1)。ただし、表1の①、②が葉A、葉Bの順番になっているとは限りません。

さらに、葉の先たん部を位置0として、全長を6等分した位置0~6の各位置(図1)の幅を調べました。図3のグラフは葉Aと葉Bそれぞれについて、横軸に位置をとり、縦軸に「最大幅に対するその位置での幅の割合(%)」をとって点で表し、それを直線で結んで作りました。

問1
表1の①・②と図3の③・④からそれぞれ葉Aのものを選んだ組み合わせを選びなさい。
 

次に、図4で示した葉Cの形を調べることにしました。葉の全長を6等分した位置0~6の各部分について、「最大幅に対する幅の割合(%)」が表2に示されています。
 

問2
葉Cの位置0~6での幅の値を表2から計算し、下の例1にならい、
値を解答らんに点で書き入れ、各点を直線で結びなさい。
 

 次に、図5のように葉Cが成長して全長20mmの幼葉(ようよう)から全長200mmの成葉(せいよう)になるときの形の変化を調べました。ここでいう幼葉とは成長中の葉で、成葉とは大きくなって成長をやめた葉です。
 成長によって、葉の全長が変化するそれぞれの段階で、葉の全長を6等分して位置0~6とします(図5)。葉の縦方向の成長は、位置0~6のそれぞれの間かくが同じ割合で広がるようにおこるものとします。ここで位置1について、「成葉の幅に対する幼葉の幅の割合(%)」を各成長段階で調べます。図6は横軸を全長とし、縦軸を「成葉の幅に対する幼葉の幅の割合(%)」として、成長とともに位置1の幅がどのように変化していくかを示したものです。位置2も同様にして調べ、その結果も図6に重ねて示しています。

問3
葉の全長が20mm、40mm、100mmのとき、位置1、位置2での幅の値を表2、
図6をもとに計算し、下の例2にならい、値を問2の解答らんに点で書き入れなさい。
それぞれの点の右側に20mmはカ、40mmはキ、100mmはクと記入すること。
 

問4
幅の増加量が位置2より位置1で多い期間を、次のなかから選びなさい。
ア:葉の全長が20mmから40mmまで成長する期間
イ:葉の全長が40mmから100mmまで成長する期間
ウ:葉の全長が100mmから200mmまで成長する期間

問5
葉の全長が20mmから40mmまでの成長する期間と、全長が100mmから200mmまで成長する期間では、ともに葉の全長は2倍になります。問3の位置1の結果をもとに考えると、下線部①、②のそれぞれの期間について、葉のCの先たん(位置0~1)の長さと幅の比率はどうなりますか。もっとも近いものを、次のなかからそれぞれ1つずつ選びなさい。ただし、下図は長さと幅の比率を表したものであり、成長前後の長さの変化量を正確に表したものではありません。

ア:長さに比べて幅の比率が小さくなる。
イ:長さに比べて幅の比率が大きくなる。
ウ:長さと幅の比率は変わらない。


@解説@
問:エ

葉Aは縦長、葉Bは横長。

最大幅(横)÷全長(縦)をするので、値が大きいと横長
①B、②A

③位置5まで広がる葉B
④位置3まで広がる葉A
組み合わせはエとなる。

問2:下記グラフ参照
表2をもとに計算する。

位置0:20mm×0%=0mm
位置1:20mm×25%=5mm
位置2:20mm×75%=15mm
位置3:20mm×100%=20mm
位置4:20mm×100%=20mm
位置5:20mm×100%=20mm
位置6:20mm×25%=5mm

問3:下図参照

図6は各位置において、どのくらい横幅が広がるかを表している。
縦軸が100%になると大人の葉(全長200mの成葉)で成長が止まる(横幅の最大値)。
葉の全長が20mmのときからはじめ、位置1ではグングン横幅が広がり、
成葉に近づくにつれて、広がる割合が小さくなる。
対して、位置2は比例的に広がっている。

■位置1
全長20mmのとき、図6より幼葉の横の割合は10%。
(2)より全長200mmの成葉における位置1の幅は5mm。
よって、5mm×10%=0.5mm(カ)
同様に全長40mmでは、5mm×50%=2.5mm(キ)
全長100mmでは、5mm×80%=4.0mm(ク)
■位置2
(2)より成葉の幅は15mm
15mm×10%=1.5mm(カ)
15mm×20%=3.0mm(キ)
15mm×50%=7.5mm(ク)

↑プロットするとこうなる。
素早い読解力と処理能力が問われた。

問4:ア
図6から最初の方では?と予測できてしまうが、、
割合ではなく増加量なので、先ほどの数値を利用する。
全長;20mm→40mm→100mm→200mm
位置1;0.5mm→2.5mm→4.0mm→5.0mm
位置2;1.5mm→3.0mm→7.5mm→15.0mm

20~40mmの差;【位置1】2.5-0.5=2.0mm【位置2】3.0-1.5=1.5mm
40~100mmの差;【位置1】4.0-2.5=1.5mm【位置2】7.5-3.0=4.5mm
100~200mmの差;【位置1】5.0-4.0=1.0mm【位置2】15.0-7.5=7.5mm
位置1で幅の増加量が多い期間は、葉の全長が20~40mmまで成長する期間。

問5:①イ、②ア
・葉の縦方向(位置0~6)は、葉の全長が伸びるとともに同じ割合で広がっていく。
・位置0は葉の先端なので横幅は0mm

①全長が20~40mmまで成長する期間
縦は2倍に伸びる。
位置1の横は0.5mm→2.5mmなので、5倍伸びる。
ということは横長に広がっていく。

②全長が100~200mmまで成長する期間
縦は2倍に伸びる。
位置1の横は4.0mm→5.0mmなので、5/4倍伸びる。
ということは縦長に広がっていく。

@余談@
グラフの数値処理がめんどい< `Д´>
後半は何となくこれじゃないか?と想像できてしまったが、
どこの数値をどう使うか、探すのに手間取ると時間オーバーになる。

ところで、どうして葉Cの先端部が横長から縦長へと変化するのか。
その仕組みと理由が設問にはあらわれなかった。

推測になりますが、葉を伸ばす方向は細胞分裂がよく行われる場所を変えたり、
分裂した細胞をどちらに伸ばすかで調整しているのではないでしょうか。

先端部が最初は横長に広がっていく理由ですが、動くことのできない植物は、
太陽光をいかに自分の葉に当てられるかが勝負となるので、
その植物にとって光合成の効率が最も良くなるような葉の形に変えるのだと思います。
若い葉っぱは植物の上部にできるので、横に伸ばした方が面積が素早く広げられる。
成長につれて新しい葉が自分の上にできるため、光が葉に当たらなくなっていくと、
葉Cを含む植物の他の葉と同じ形(先端がシュッと細くなる)にシフトする…のかな?(;´Д`)

■追記
後日、調べてみたら葉の先端が細くなる理由がわかりました!
葉っぱの先はなぜ尖っているのか(日本植物生理学会)
柴岡さんの回答によると、はじめは少数の細胞で細胞分裂を繰り返して葉が大きくなるのですが、
途中で細胞分裂を繰り返す場所を葉の根元に限るようになるそうです。
先端部は最初の少数の細胞で作られたからあまり大きくならず細くなり、
先端より下は細胞数が増え、細胞分裂でぐんぐん幅を広げたからとのことでした。
植物の葉の形にも奥深い科学の世界があったとは( ˘ω˘ )
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 成蹊中学過去問【理科】大問1解説

 ニホンジカはほぼ日本全国に生息し、地域によっていくつかのグループ(亜種)に分けられます。グループの中で九州・四国地方に生息するキュウシュウジカはオスの体重で50kgほどですが、本州にいるホンシュウジカは70~80kgぐらいで、北海道にいるエゾシカは130kgになります。食べ物は草や木の葉を中心に木の実や果実なども食べていますが、食料が少ない冬には樹皮や木の芽、落ち葉なども食べます。草や木の葉は繊維が多く消化しにくい食べ物なので、ウシと同じように胃で消化中の食べ物を、口にもどして再びかみ直す「反すう」という行動をします。
 ふつうはメスとオスが別々の群れで生活しています。メスの群れは母親と娘の血縁関係ですが、オスの群れは結びつきがゆるやかでその構成メンバーはかわりやすいです。子どもはメスの群れで育ちますが、オスは1~2歳で群れを出て他のオスの群れに合流します。繁殖の始まる9月頃にオスの群れは解体して、それぞれ単独行動になり他のオスへの攻撃行動がおこります。この攻撃行動によってオスには順位ができ、順位の高いオスがなわばりをつくり、10月頃なわばり内に入ってきた複数のメスと交尾をします。妊娠期間は約220日で、春にふつう1頭の子どもを出産します。
 ニホンジカはオスだけが枝分かれをした角をもちますが、この角は毎年生えるかわります。春先の3月頃に前年の角が落ち、それから新しい角がのび続け、4~5ヵ月たつと角の成長は止まります。成長中の角は袋角と呼ばれ表面が皮膚でおおわれていますが、成長が止まると表面の皮膚ははがれ落ちます。角は若いうちは短く枝分かれが少ないですが、年を重ねると枝分かれも増え大きく立派になります。
 近年ニホンジカは地域にもよりますが、生息数が増え食害などが問題になっています。例えば山口県では1950年代に県西部で約50頭しか確認できず、絶滅の恐れがある個体群として保護されていましたが、2017年度の県内生息数は推定17.600頭で増えすぎた結果、害獣として駆除の対象となっています。
 
(1)
次のア~オの動物を、ニホンジカと分類上近い順に左から並べなさい。
ア:メダカ イ:イノシシ ウ:ヤモリ エ:カマキリ オ:キツネ

(2)
ニホンジカの足跡として最もふさわしいものを選びなさい。

(3)
ニホンジカの首が長いことの良いところとして誤っているものを選びなさい。
ア:遠くから近づく天敵を早く見つけることができる。
イ:消化しにくい草や木の葉を首で消化することができる。
ウ:高いところにある木の葉を食べることができる。
エ:足を曲げずに水を飲むことができる。

(4)
ニホンジカの地域における体重の差から、一般的に動物の体の大きさと気温にはどのような関係があると考えられますか。次の(  )に当てはまる言葉を答えなさい。

『寒い地域に比べ暑い地域の方が体の大きさが(   )傾向がある。』

(5)
ニホンジカのように草や木の葉など繊維質で消化しにくい食物を食べる動物で、
特に発達している歯として最もふさわしいものを選びなさい。
ア:切歯(前歯) イ:犬歯(糸切り歯) ウ:臼歯(きゅうし;奥歯)

(6)
「反すう」の良いところとして誤っているものを選びなさい。
ア:消化中の食べ物に混じる石などのいらないものをはき出して捨てる。
イ:食べ物を分解するび生物と食べ物をよく混ぜ合わせる。
ウ:消化中で少しやわらかくなった繊維を細かくほぐす。
エ:消化液と食べ物をよく混ぜ合わせる。

(7)
交尾でオスからメスに渡されるものの名前を答えなさい。

(8)
ニホンジカの妊娠期間について述べた文として最もふさわしいものを選びなさい。
ア:ニホンジカの妊娠期間はヒトより長く、妊娠中に夏をこす。
イ:ニホンジカの妊娠期間はヒトより長く、妊娠中に冬をこす。
ウ:ニホンジカの妊娠期間はヒトより短く、妊娠中に夏をこす。
エ:ニホンジカの妊娠期間はヒトより短く、妊娠中に冬をこす。

(9)
次の図2、3は岩手県の山地におけるオスのニホンジカの年齢と角の成長についてのグラフで、図2は年齢と角の先端の数(枝分かれの様子)、図3は年齢と角の長さの関係を示しています。この図について述べた文として誤っているものを選びなさい。

ア:生まれた年は角が生えない。
イ:1歳も2歳も枝分かれがなく同じ長さの角をもつ。
ウ:5歳までは先端の数が増えて年齢とともに角が長くなる。
エ:3歳では先端が3本(2回枝分かれ)の角をもつものがいる。
オ:5歳では多くの個体で先端が4本(3回枝分かれ)の角となる。

(10)
本文より、ニホンジカの角の役割として最も重要と思われるものを選びなさい。
ア:肉食大型動物から身を守る。
イ:木の幹にこすりつけ樹皮をはがし食べる。
ウ:他の動物をおそい傷つける。
エ:他のオスと戦う。
オ:表面積を増やし体内の熱を発散する。

(11)
絶滅の恐れがある生物を示したリスト(データブック)を特に何と呼ぶか、答えなさい。

(12)
日本全国でニホンジカが増えて害獣となっていますが、
増えている理由として誤っているものを2つ選びなさい。
ア:天敵であるオオカミがいなくなったため。
イ:母シカは一度に多くの子どもを産むため。
ウ:温暖化で雪が減り冬期の子ジカの死亡率が下がったため。
エ:太陽光の紫外線が強くなり草や木の葉の栄養分が増えたため。
オ:山村の人口減少で使わなくなった田畑に食料となる草が生えたため。
カ:ニホンジカをねらう猟師が減ったため。
キ:森林が管理されず食料となる下草が増えたため。

(13)
次の図4は岩手県のシカの狩猟による捕獲頭数の年ごとの変化をオスとメスを別に表しています。
1994年からメスが現れる理由として最もふさわしいものを選びなさい。

ア:地球温暖化の防止のため
イ:外来生物の駆除のため
ウ:有害生物の駆除のため
エ:絶滅危惧種の保全のため
オ:生物多様性の保全のため

(14)
野生のニホンジカを近くで見たり触れたりすることができる場所として、奈良県の奈良公園が有名ですが、ここでは観光客から「しかせんべい」などのえさをもらう習慣があります。そのことで近年消化できないものを多量に食べてしまい、死んでしまうニホンジカがいることが問題になっています。

消化できないものとは、どのようなものだと考えられるか、答えなさい。


地元の人たちがどのようにすれば、ニホンジカが消化できないものを食べることを防げるようにできるか、答えなさい。


@解説@
(1)イ→オ→ウ→ア→エ
ニホンジカは脊椎動物の哺乳類。
遠いものから考えてみよう。
脊椎動物でないカマキリが最も遠い。(無脊椎動物-節足動物-昆虫)
次に遠いのは同じ脊椎動物のうち、水生生物でエラ呼吸をする魚類のメダカ。
続いて、爬虫類のヤモリ。
イノシシとキツネはどちらも哺乳類で迷う(;`ω´)
キツネはどちらかといえば見た目がイヌに近い。

イノシシはずんぐりむっくりしているが、なんとなくシカと目が似ている・・。
シカとイノシシは共に狩猟の対象に挙げられやすい動物である。
@@
ニホンジカ…哺乳類・偶蹄目(ウシ目)・シカ科
イノシシ…哺乳類・偶蹄目(ウシ目)・イノシシ科
キツネ…哺乳類・ネコ目・イヌ科

(2)エ
シカは蹄(ひづめ)を持っている。

生きもの写真家 安田守の自然観察な日々より。
↑シカ以外にも多種多様な生物の写真が掲載されている興味深いブログです(‘ω’)

ア:肉球っぽい。
イ:ウマ?蹄鉄(ていてつ)に見える。
ウ:カモ?
オ:クマ?

(3)イ
ア:首が長いと目線が高くなるから、天敵の察知に都合が良い。〇
ウ:リード文で『食べ物は草や木の葉を中心に~食べています』とあるので、
 首を伸ばして高いところにある木の葉を食べられる。〇
エ:首が短いと、
水を飲むために足を曲げなければならない。〇

イ:消化しにくい植物は、牛と同様に反芻(はんすう)をすると書かれてある。
 食べ物を胃から再び口に戻すので、首が長いと食道が長くなるのでやりづらいと思う。

(4)小さい
気温と体の大きさの傾向を答える。
キュウシュウジカ♂…50kg
ホンシュウジカ…70~80kg
エゾシカ…130kg
気温が暖かい地域にすむシカほど、体のサイズが小さい。
寒い場所は体温が奪われるので、産熱のために重量級になりやすい

ちなみに、恒温動物において、寒い地域に住む個体ほど、
体重が大きくなる傾向にあることをベルクマンの法則という。

2019年浦和明の星女子大問3問4(b)で見かけました。

(5)ウ

PET PETLIFEより。雑食のイヌの歯。
切歯(門歯)は前歯。噛み切る歯。
犬歯(糸切り歯)は肉食動物の牙。鋭く尖った歯。
臼歯(きゅうし)は奥歯。すりつぶす歯。

草食動物であるシカは、草をすりつぶして消化しやすくするために臼歯が発達している。
(門歯も草を噛み切るために、やや発達している)
対して、肉食動物は獲物の肉を切り裂けるよう、犬歯が発達している。

(6)ア
反芻は消化しにくい植物のセルロールを消化するために行われる。
その際、消化液だけでなく、微生物の力を借りている
消化に関するイ~エは正文。
アについて調べてみたところ、牛は一度口にしてしまったものを吐き出すのが苦手らしい(;^ω^)

(7)精子
聞き方が遠まわしな直球(;´∀`)

(8)イ
リード文では10月頃にメスと交尾し、妊娠期間は約220日で春に1頭の子供を妊娠するとある。
ということは、妊娠中に冬を越す。
ヒトの妊娠期間はどこにも書かれていない:;(∩´_`∩);:
前提知識として知っておきましょう。
人間の平均妊娠期間は約10ヶ月で、新生児の重さは3000gほど

(9)イ
ア:0歳は0本0cmなので角がない。〇
イ:1~2歳は先端が1本。枝分かれはないが、2歳の方が長い。×
ウ:1~2歳の先端の数は同じだが、全体の傾向として右肩上がり。〇
エ:先端の数は整数値のはずだが、グラフは平均値をとってい
ると思われる。〇
オ:〇

(10)ウ
鹿の角の主な役割。
『他のオスへの攻撃行動』から、オスとの戦いで使うものだと気づきたい。
立派な角を携えるオスは繁殖に有利。

(11)レッドリスト
某クイズ番組で答えられた大人が少なかった(´・_・`)
気になる方はコチラをどうぞ→環境省

(12)イ・エ
ア:天敵のオオカミが少なくなれば、食物連鎖の兼ね合いで鹿は増える。〇
イ:『ふつう1頭の子供を出産』とある。×
ウ:最も迷いやすい。寒さに強そうに思えるシカでも、
 体力の弱い子
ジカが冬の寒さに耐え切れず、死んでしまうことはある。〇
 温暖化が生態系に影響を及ぼす一例。
エ:紫外線が強くなると、陸上の生物は過酷な環境にさらされる:(っ`ω´c):×
オ:鹿は草を食べるので、耕作放棄地の草が増えたら鹿ふえる。〇
カ:『害獣として駆除の対象になっている』→猟師が減れば鹿ふえる。〇
キ:オと同様。適切な森林管理をしないで下草が増えると、エサが増えて鹿の死亡率は減少。〇

(13)ウ
ニホンジカは『害獣として駆除の対象』になったので、
子供を産むメスも駆除対象となった。

(14)①人間が捨てたプラスチックごみ。
②プラスチックごみをシカが食べないように掃除する。
*人が捨てたゴミが書きやすい。
プラゴミは他の中学校や高校入試でも頻出なので、是非おさえておきたい。

@ニホンジカ@

Private Zoo Gardenより。
ニホンといいつつ、ニホンの固有種ではないらしい。
あの角が毎年生え変わるとは意外でした(´-`).。oO

環境省より、ニホンジカ(本州以南)の個体数推定の結果。
劇的に増えたが、2014年度を境にやや減少傾向にある。
また増えるかもしれないので、今後の動向に注目ですね|д゚)

角がポロっと落ちる瞬間(*‘ω‘ *)w
難関中学(理科)解説ページに戻る

2020年度 早稲田中学過去問【理科】大問3解説

新品の乾電池、手回し発電機、豆電球、発光ダイオード(LED)、電流計、スイッチを用いて、
図1の①~⑤の回路を作り、実験1~実験4を行いました。
これについて以下の問いに答えなさい。
ただし、用いた豆電球とLEDはすべて同じ種類であるとします。
また、図2のように、LEDには長い足と短い足があることに注意しなさい。

【実験1】
①、②のスイッチを入れると、②の豆電球の方が明るく光りました。
このとき①、②の電流計は、それぞれ250mA、430mAを示しました。
【実験2】
③の手回し発電機のハンドルを時計回りに一定の速さで回すと、
豆電球は実験1の①と同じ明るさで光り、電流計は250mAを示しました。
ハンドルを回す速さをゆっくりと上げると、それにともなって豆電球は明るくなり、
電流計の示す値は大きくなりました。ある速さに達したところで、
豆電球は実験1の②と同じ明るさになり、電流計は430mAを示しました。
【実験3】
④のスイッチを入れると、LEDは光り、電流計は20mAを示しました。
また、⑤の手回し発動機のハンドルを一定の速さで回すと、
⑤のLEDは④のLEDと同じ明るさで光り、電流計は20mAを示しました、
この状態からハンドルを回す速さをゆっくりと下げると、それにともなってLEDは暗くなり、
電流計の示す値が小さくなりました。ある速さに達したところで、LEDは光らなくなり、
電流計は0mAを示しました。LEDが光らなくなった速さで
③の手回し発電機のハンドルを時計回りに回すと、豆電球は実験1の①よりも明るく光り、
電流計は300mAを示しました。
【実験4】
⑤のLEDを逆向き(短い足を手回し発電機の+側、長い足を電流計の+側)につなぎ、
手回し発電機のハンドルを時計回りに回しました。
すると、回す速さにかかわらずLEDは光りませんでした。電流計は常に0mAを示しました。

問1
実験1と実験2からわかることは何ですか。ふさわしいものを2つ選びなさい。
ア:豆電球は、電流の流れる向きに関係なく光る。
イ:豆電球は、大きな電流が流れるとより明るく光る。
ウ:豆電球は、つないだ乾電池の個数に関係なく同じ明るいで光る。
エ:手回し発電機のハンドルを回す向きを変えると、流れる電流の向きも変わる。
オ:手回し発電機のハンドルを速く回すほど、大きな電流を流すことができる。

問2
図3のような回路を作ったとき、光る豆電球をすべて選びなさい。

問3
図4のような4つの回路を作ったとき、光るLEDをすべて選びなさい。

問4
図5のような回路を作ったとき、光るLEDをすべて選びなさい。

問5
乾電池は使い続けると消耗することが知られています。
図1の②と④のスイッチを同時に入れると、豆電球の方がLEDよりも早く明かりが消えました。
新品の乾電池を用いて、図6のような回路を作ったとき、どのような現象が起きますか。
もっともふさわしいものを選びなさい。
ただし、乾電池の寿命は豆電球やLEDの寿命に比べて短いものとします。

ア:豆電球とLEDはいずれも光り、豆電球の明かりが先に消える。
イ:豆電球とLEDはいずれも光り、LEDの明かりが先に消える。
ウ:豆電球とLEDはいずれも光り、同時に消える。
エ:豆電球のみ光り、しばらくたつと消える。
オ:豆電球とLEDはいずれも光らない。


@解説@
問1:イ・オ
①~③の回路からわかることを選ぶ。
ア:どれも電流を流す方向は同じなのでわからない×。
イ:430mA流れる②の方が明るかった。〇
ウ:電池2個の②が明るい。×
エ:時計回りにしか回していない。×
オ:実験②の後段。〇

問2:ウ

アの手前にあるLEDの足が逆。
実験4の通り、LEDの足が長い方をプラスにつながないと電流は流れない。
また、LEDや豆電球は抵抗で、電流は抵抗を避けられるときは避けて通るのでイも光らない。

問3:エ
実験3を理解する。
1個のLEDは20mAの電流量で光る。
手回し発電機で20mAを流してLEDを光らせた後、
回転速度を落としたらLEDは光らなくなり、0mAとなった。
LEDが光らなくなった回転速度で今度は1個の豆電球につなげると、
乾電池1個のときより明るくなり、電流量は300mAになった!

なぜ、豆電球を明るくさせた回転速度でLEDは光らなくなったのか。
それは、LEDは最低限度の電圧をかけないと光らないから
手回し発電機は回転速度を上げるほど電圧が増す
豆電球1個のとき(同じ抵抗)で電流量を比較すると、電池1個が250mA、電池2個が430mA。
LEDが消えた回転速度の手回し発電機は300mA。
オームの法則により、抵抗値が同じであれば電流と電圧は比例関係
…ということは、LED1個を光らすには電池2個分以上の電圧が求められる

アとイは電池1個分の電圧なので×。ウは左の電池がプライマイ逆で電流が流れない。
エは電池2個分なのでLEDが光る。

問4:ウ

ア・オ・カはLEDの足から判断して流れない。
この3つを除外した回路図が右になる。
並列回路では電圧が同じ
電池2個分の電圧はウおよびイ+エにかかる。
イ+エはLEDが直列で2個なので、1個あたりは電池1個分の電圧→光らない。
よって、光るのはウだけ。
すべてを選びなさいで正答が1つだけの設問が3連続キタ…(;`ω´)

問5:イ
電池2個で豆電球は430mA、LEDは20mAと電流量が20倍以上異なり、
少ない電流量で光るLEDをつないだ乾電池の方が長持ちをする。

一方で、図6は並列回路。
電池2個分の電圧が双方に等しくかかるので、はじめは豆電球とLEDが光る。
電池が力尽きていくと、次第に電圧が落ちていき、
各回路にかかる電圧が同じように落ちていく。
すると、光るのに大きな電圧を要するLEDが先に消えることになる。
難関中学(理科)解説ページに戻る