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2022年度 灘中学過去問【理科】大問3解説

地球のまわりには空気が取り巻いており、この空気を地球の大気と呼んでいます。大気中の、特に地表に近い部分では、風がふいたり、雲ができて雨が降ったりと、さまざまな天気の変化が起こっています。地球の大気はどれくらいの高さまであるのでしょうか。

問1
雲は、できる高さと形などによって、10種類に分けられています。次の①~④の説明にあてはまる雲を、下のア~カからそれぞれ選び、記号で答えなさい。
①最も高い位置にできる雲のひとつである。雨を降らせることはない。
②うね雲とも呼ばれ、波打ったような形をしている。
この雲が次々と出てくると、その後の天気がくずれることがある。
③ひつじ雲とも呼ばれる。この雲がすぐに消えると、晴れることが多い。
④むくむくと空高くにわき上がる雲である。雷をともなった大雨を降らせることがある。
ア:高積雲、イ:乱層雲、ウ:巻積雲、エ:積乱雲、オ:層積雲、カ:層雲

問2
空気にも重さがあります。ある高さで、1m2の平面の上に乗っている空気の柱の重さを、その高さでの大気圧といい、高さが0mとなる海水面1m2の上に乗っている空気の柱の重さは10トン(10000kg)にもなります。一方で、大気圧は、その高さよりも上にある空気の柱の重さによって決まるので、高い場所ほど大気圧は小さくなります。図1に示すように、5.5km高くなるごとに、大気圧の大きさは半分になっていくことが知られています。地球の全表面が海水面と同じ高さであると仮定したとき、高さ11kmより下にあるすべての大気の重さは、地球全体の大気の重さのおよそ何%になりますか。整数で答えなさい。

問3
海水面付近では、空気1Lの重さは1.3gであることが知られています。実際には、上空ほど空気1Lの重さは小さくなりますが、もし、空気1Lの重さが1.3gのまま上空まで変わらないとしたら、地球の大気は、海水面からどれくらいの高さまであることになりますか。最も近いものを次のア~カから選び、記号で答えなさい。
ア:80m、イ:800m、ウ:8km、エ:80km、オ:800km、カ:8000km

問4
大気の高さが初めて推定されたのは、今から1000年ほど前と言われています。その方法を説明した次の文の①~③にあてはまる数値を整数で答えなさい。必要であれば、下図の直角三角形の3辺の長さの比を用いなさい。ただし、図は正確ではありません。

 地球の大気は、太陽の光を受けると明るくなるという性質があるため、日の出前に東の地平線付近の空が明るくなる「薄明はくめい」という現象が起こります。この「薄明」が始まってから日の出までの時間の長さを計測することによって、大気の高さを推定しました。ここでは、春分の日に、薄明が始まってから日の出までの時間を72分とします。

 図2は、地球の赤道上のGに人が立ったようすを、北極点の上空から見たものです。Gでの地平線はBCで表され、太陽がBにきたとき、Gでは日の出となります。一方で、Gで薄明が始まった瞬間の太陽の位置をAとします。Aから出た太陽の光は地上のEを通りDに達します。このDが大気の上の端であると考えたのです。
 太陽は24時間で地球のまわりを1周しますから、72分間では( ① )度回転します。したがって、地球の中心をHとすると∠EHG=( ② )度になります。地球の半径を6400kmとすると、FD=( ③ )kmとなり、この値が求める大気の高さとなります。


@解説@
問1:①ウ、②オ、③ア、④エ
覚えるのが憂鬱になる十種雲形(;´*`;)

日本気象協会より。層だの積だの紛らわしい名前が多い(´°ω°`;)
積乱雲が一番わかりやすい。夏の入道雲もこれで、下はとんでもない天候になる。
乱層雲は一般的な雨雲で、“乱”がつく雲は雨を降らす
”巻”がつくと上層にできる雲で、高度が高いからか分厚くない。
巻雲は「すじ雲」とよばれる。巻積雲は「いわし雲」や「うろこ雲」。
巻層雲はさっきの巻雲と一体何が違うのか(;°;ω;°;)
一般的に“層”がつくと横に広がり、”積”がつくと丸っこちい
“高”は”巻”の下。高積雲は「ひつじ雲」。うろこ雲やひつじ雲が大きくなると雨のサイン。
高層雲は”層”とあるので横に広がる。
層積雲が「うね雲」ともいうそうで、これが次々出てくると天気が崩れる可能性があるらしい…。
積雲は「わた雲」。層雲は最も下層にできる霧状の雲。
お手元の教科書で振り返ってください。

問2:75%

高さが5.5km高くなるたびに大気圧の大きさは半分になる。
高さ11kmの大気圧を①とすると、高さ5.5kmでは②、高さ0kmでは④。
【大気圧=ある高さで1m2の平面の上にある空気の柱の重さ】

④が海水面1m2の上にある空気の柱の重さ10トンである。
『地球の全表面が海水面と同じ高さにある』と仮定する→全表面が0km
海水面1m2を地球の全表面に拡大して
地球全体の大気の重さを④とすると、
地球の全表面における高さ0~11km未満の大気の重さは③。
その割合は、③÷④=75%

@@

色と形で気象予報士!より。
対流圏の高度を11kmとする記載があるのは、大気圧が5.5kmごとでおよそ半分になるから。
対流圏と成層圏のあいだを対流圏界面という。地表の温度が高いと対流圏界面が上がるので、
季節や場所によって対流圏の高さは異なるが約10kmという認識で良いと思う。
地球全体の大気の質量の約75%が対流圏に集まっている。

問3:ウ
単位換算。
手際よく処理しないと桁ミスが発生するし、めまいがする(*_*)

空気の柱の質量は10t=10000kg
これは底面積が1m2あたりの重さである。
空気の質量は1L=1000cm3=1.3g
柱の高さを求めたい。

まず、1mあたりの空気の重さを求める。
1m3=100×100×100cm3なので…
1mあたりの空気の重さは、1.3g×(100×100×100)/1.000=1300g=1.3kg
1kmあたりの空気の重さは、1.3kg×1000=1300kg
空気の柱の高さは、10.000kg÷1300kg=100÷13=7.69…≒8km

問4:①…18、②…18、③…64

少しおさらいします。
太陽がAにくると、地点Gにいる人物の視界に太陽の光がはいるので薄明が起こる。
BCは地点Gの地平線で、Bに太陽がくると地点Gで日の出となる。
Dを大気の上の端と考えるので、大気の高さはDFで表される。

太陽は1時間(60分)で15°まわるから、72分間では15×72/60=18°回転する。

∠ADB=18°となるが、これは地球から見た太陽の見かけ上の動きである。
実際は太陽は動かず、地球が自転している。
図は北極側から見たもので、地点
Gが地点Eまで反時計回りして日の出となる。
∠EHG=18°

∠DHE=18÷2=9°
地球の半径6400kmをHE(HF)=【100】とすると、
大気の高さFD=【101】-【100】=【1】
FD=6400×1/100=64km

 

@大気の高さ@
問3では1L=1.3gが上空でも変わらないとの条件付きで8km。
問4では薄明を利用して64km。
値が全然違うんですけど、結局、大気の高さはどのくらいなのか?┐(´~`)┌

空と宇宙の境目はどこですか?(ファン!ファン!JAXA!)

上のページによりますと、結論からいえば一意的な定義はないそうです。
国際航空連盟という民間団体は高度100kmから上を宇宙としていますが(カーマンライン)、アメリカ空軍や連邦航空局、NASAでは80kmを境界線としています。しかし、NASAのなかでもミッションコントロールセンター(管制施設)では空気抵抗が大きくなる76マイル(およそ122km)を大気圏再突入としています。一方で、熱圏の外側にある
外気圏は高度500kmを超え、学術的にはスペースシャトルやISSが飛行する高度400kmでもまだ大気圏内らしいです。つまるところ、大気の高さは考え方によって変わる感じでしょうか。

ちなみに、宇宙条約2条では宇宙空間の領有が禁止されていますが、どこまでが各国の主権が及ぶ領空で、どこからが領有が禁止される宇宙なのか、いまだ明文化はされていません。人工衛星が軌道に乗る高度はとても高く、日本のJAXAが開発した超低高度の人工衛星「つばめ」でも高度が167.4kmらしいので、現段階では曖昧な状態でも差し迫った問題はありません。これから宇宙開発が進んで各国の利害対立がより鮮明になったとき、宇宙がどこから始まるかについて議論されると思います。そう遠い未来の話ではないかもしれませんね。
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2022年度 灘中学過去問【理科】大問1解説

図1のような小さな圧力センサーを使って実験をします。
圧力センサーは、その上にたとえば50gのおもりをのせると「50g」と表示される装置です。

 図2のように、正三角形ABCをかいた軽い板を用意し、各頂点A、B、Cの真下にそれぞれセンサーを並べて、その上に板を乗せます。3個のセンサーを頂点と同じ記号A、B、Cで区別しておきます。板の重さは無視します。
 板の上に何も置かないときはセンサーの表示はA、B、Cの順に(0g、0g、0g)です。たとえば頂点Bに50gのおもりを置いたときは、表示は(0g、50g、0g)です。以下では、単位を省いてA、B、Cの順に数字を並べて(0、50、0)のように表すことにします。
 いま、Bに50gのおもりを置き、辺BC上でBからCまで少しずつ、そのおもりの場所を変えながらセンサーの表示を読み取りました。その結果が図3のグラフです。

問1
次の文の①、②にあてはまる数値を答えなさい。

『図4のように、辺BCを2:3に分ける点Pに50gのおもりを置く。このとき、センサーの表示は(0、①、②)となる。このおもりの置き方は、点Bに①gのおもりを置き、点Cに②gのおもりを置いた場合と同等である。つまり1個のおもりを適切な2個のおもりに置きかえることができる』

問2
点Aに30gのおもりを置き、点Pに60gのおもりを置いた場合、センサーの表示はどうなりますか。( 、 、 )の形で答えなさい。

問3
問2と同じ表示をおもり1個だけを置いて実現するためには、何gのおもりをどの場所に置けばよいですか。おもりの重さを答え、場所を図示しなさい。
(図示のしかたは図示例にならいなさい。以下同様)
 

問4
おもり1個だけを置いてセンサーの表示が(50、30、70)になるようにするためには、何gのおもりをどの場所に置けばよいですか。おもりの重さを答え、場所を図示しなさい。

問5
辺AB、BC、CAのそれぞれのまん中の点を順にD、E、Fとします。点D、E、Fにおもりを1個ずつ置いて、問4の表示を実現するためには、それぞれ何gのおもりを置けばよいですか。


@解説@
問1:①30、②20
図3のグラフをみると、50gのおもりが
BC上を移動しているとき
Aは常に0gで、おもりの重さはBとCに配分されている

配分の割合はおなじみの方法。
Pを支点にして距離がBP:PC=2:3だから、重さは逆比でB:C=3:2
B=50×3/5=30
C=50-30=20

問2:(30、36、24)
問題文より頂点Bに50gを置いたら(0、50、0)だったので、
頂点Aにおいた30gは全部Aにのしかかる
辺BC上のP60gは先ほどと同じ処理をする。
B=60×3/5=36
C=60-36=24
(30、36、24)

問3:おもりの重さ…90g、おもりの場所…下図

逆の流れをする。
B36gとC24gを集めてP60gなので、
A30gとP60gを集めて90g。
場所は重りの比の逆比で60:30=②:①
APを2:1に内分する点に90gをのせる。

問4:おもりの重さ…150g、おもりの場所…下図

B30gとC70gを集めて100g。距離は⑦:③。
A50gと100gを集めて150g。距離は△2:△1。

問5:D…10g、E…50g、F…90g
ここで差が開くか。

Bに置いた50gがBCの中点にきたとき、BとCではそれぞれ25gが表示された。

D・E・Fに置いたおもりの重さは両サイドの頂点に半分ずつ配分される。
A=D/2+F/2=50 …①
B=D/2+E/2=30 …②
C=E/2+F/2=70
①を2倍すると、D+F=100 …③
②を2倍すると、D+E=60 …④

また、板全体にかかる重さは、D+E+F=A+B+C=50+30+70=150 …⑤
③、⑤より、E=150-100=50
④、⑤より、F=150-60=90
D=150-(50+90)=10
Dに10g、Eに50g、Fに90g置けばいい。

@別解@

A+B-C
=(D/2+F/2)+(D/2+E/2)-(E/2+F/2
=D
D=50+30-70=10g
ようは、Dの両隣り(A50とB30)を足して対角(C70)をひく

考え方としては、以下の感じだと思う。
辺AB上にあるDはAとBから影響を受け、Cからの影響は受けない
AとBから捉えるとこれらの一部がDに集まるが、残りのAとBはC方向(EやF)に向かい、
向かった分の和がC70gに相当するので、D=50(A)+30(B)-70(C)=10gが成り立つ。

同様に、E=B+C-A=30+70-50=50g
F=A+C-B=50+70-30=90g
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2022年度 筑波大学附属駒場中学過去問【理科】大問6解説

同じ角材を2本と同じ木片をたくさん用意して、次の準備と実験1~6を行った。
【準備】角材は重さが木片の9倍で、線を引いて9つに区分して、A、B・・・、Iと名前をつけた。実験は、いずれも水平な机の上に木片を1つ置いて台とし、その上に木片や角材をのせて行う。

【実験1】

台の上に角材をのせた。台の右はしから角材の右はしまでの長さが27cmをこえると、角材はかたむいた(図1上)。次に、台の上に木片をのせた。台の右はしから木片の右はしまでの長さが3cmをこえると、木片はかたむいた(図1下)。

【実験2】

Eが台の上に重なるように角材をのせた(図2)。次に、F~Iのいずれかを1つ選び、その上に重なるように木片を積んでいく。その結果、Fを選んだ場合は積んだ木片の数が( ① )になったところで角材はかたむいた。また、G、H、Iでは、積んだ木片の数がそれぞれ( ② )、( ③ )、( ④ )になったところで角材はかたむいた。

【実験3】

Fが台の上に重なるように角材をのせると、角材はかたむいた。そこで、Iの上に重なるように木片を積んで調整すると、積んだ木片の数が( ⑤ )~( ⑥ )のときだけ、角材は水平のままだった(図3)。

【実験4】

Gが台の上に重なるように角材をのせると、角材はかたむいた。そこで、Iの上に重なるように木片を積んで調整すると、積んだ木片の数が( ⑦ )~( ⑧ )のときだけ、角材は水平のままだった(図4)。

【実験5】

Eが台の上に重なるように角材をのせた。その上にもう1本の角材のFが台の上に重なるように、また、下の角材のAと上の角材のBが重なるようにのせると、2本の角材は水平のままだった(図5)。そこで、下の角材のIの上に重なるように木片を積んでいくと、木片の数が( ⑨ )になったところで、角材はかたむいた。

【実験6】

Eが台の上に重なるように角材をのせた。その上にもう1本の角材のIが台の上に重なるように、また、下の角材のAに上の角材のEが重なるようにのせると、角材はかたむいた。そこで、下の角材のIの上に重なるように木片を積んで調整すると、積んだ木片の数が( ⑩ )~( ⑪ )のときだけ、角材は水平のままだった(図6)。

続けて、木片の数が(⑪)のまま、以下の2つの操作を行った。
〔操作1〕

上にのせた角材だけを右に少しずつ動かした(図7)。すると、動かした長さが( ⑫ )cmをこえたところで、角材はかたむいた。

〔操作2〕

上にのせた角材だけを左に少しずつ動かした(図8)。すると、動かした長さが( ⑬ )cmをこえたところで、角材はかたむいた。

(1)
【実験2】の文中の①~④に入る整数をそれぞれ答えなさい。

(2)
【実験3】と【実験4】の文中の⑤~⑧に入る整数をそれぞれ答えなさい。
ただし、⑤<⑥、⑦<⑧とする。

(3)
【実験5】と【実験6】の文中の⑨~⑪に入る整数と、⑫と⑬に入る値をそれぞれ答えなさい。
ただし、⑩<⑪とする。


@解説@
なんでこんなに多いのか(;°;ω;°;)
過去問にも類題がでている。
(1)①…10、②…4、③…2、④…2
木片にも重さはある。

Fに木片を積んでいくと右に傾くので、支点は台の右上で考える
B~EとF~Iは支点をはさんで同じだから、これらを相殺しておく。

残ったAの支点から重心までの距離を考える。
図1より重心は木片の真ん中。
計算しやすいように木片1つの横の長さを②とすると、
支点からFの重心までの長さは①、支点からAの重心までの長さは⑨。
A:F=⑨:①
→Aは木片1個。1×⑨(A)=9×①(F)
Fに木片9個積んだら角材は水平。10個目で右に傾く。

以下、同様。
支点は台の右上。左右で同じ部分を相殺。
Gの場合、支点から重心までの距離は、A:G=⑨:③=③:①
1×③(A)=3×①(G)
Gに3個乗せると水平。4個目で右に傾く。

Hの場合は、A:H=⑨:⑤
Hに2個乗せると2×⑤=10で9をオーバー、右に傾く。
Iの場合は、A:I=⑨:⑦
Iに2個乗せると2×⑦=14で9をオーバー、右に傾く。

(2)⑤…2、⑥…5、⑦…6、⑧…15

下限から考える。
Iに木片を乗せないと左に傾くので、支点は台の左上
左右の4個分の相殺。
支点と重心の距離は、左:右=⑨:⑦
Iに2個乗せると左に傾かなくなる。

上限を考える。
Iに乗せすぎると右に傾くので、支点は台の右上
左右で3個ずつ相殺。
左は3つ余るので支点からの距離を合計する。
⑪+⑨+⑦=㉗
左:右=㉗:⑤
5個まではセーフ。
6個乗せると6×⑤=30で27をオーバー⇒右に傾く。

原理がわかってしまえば、あとは時間との勝負。
下限は台の左上が支点。3個ずつ相殺。
左:右=㉗:⑤
6×⑤=30で27を超すので下限は6個。

上限は台の右上支点で2個ずつ相殺。
左:右=㊺:③=15:1
15個目までセーフ。16個目から右に傾く。

(3)⑨…6、⑩…6、⑪…12、⑫…2、⑬…3

支点は台の右上で、4個ずつ相殺。
2階部分の木片9個分を重心に集める。左側は2階の角材と1階のAが残る。

簡略するとこんな感じ。
?=(1×⑨+9×③)÷⑦=36/7
?が木片36/7個分で左右がつり合うから、6個目で右に傾く。

まずは下限から。支点左で4個ずつ相殺。
9×⑦÷⑨=7個
右のIは相殺しきれていないので-1すること!
積むべき木片の数は6個。

時間が足りないのでサクサクいきたい。
右に支点で4個ずつ相殺。
左は支点から⑨のところに10個分。
10×⑨÷⑦=90/7
90/7個分の木片で左右がつり合う。
90÷7=12…6なので、12個目まで水平。

具体的な長さを求めるので割合をやめる。
2階部分を右にズラすから支点は右側、4個ずつ相殺。
初期状態では支点から27cmのところに木片10個分の重さがかかっている。

9個の木片が可変なので、これを右側にいくつズラすとつり合うか。
以下、木片の個数を〇で表す
(⑫×21-①×27)÷⑨=25cm
木片9個を27-25=2cm右にズラすとつり合う。それを超えると右に傾く。

・・・・

左に傾く、左支点。
4つずつ相殺。⑬×27÷⑨=39cm
39-21=18cmで何度計算しても18なのに、四谷大塚の答えは
『四谷間違ったか?( ゚A゚)ダサー』って思ったら、

これがあった・゚・(゚`Д´゚)・゚・

1階Aの左端に2階の重心、すなわち、2階Eの真ん中がくればよいので、
四谷の言うとおり、左3cmを超すと2階部分だけが落ちます。
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2022年度 開成中学過去問【理科】大問3解説

次の文章は1909年にノーベル化学賞を受賞したドイツの化学者オストワルドが、はじめて化学を学ぶ子どもたちに向けて1903年に書いた著書「化学の学校」の一節です(ただし、読みやすいように一部を変えています)。先生と生徒の会話文をとおして、化学という学問はあらゆる物質の学問であり、化学を学ぶことは森の中を散歩するように楽しいことだと教えています。後の問いに答えなさい。

生徒 それではいったい物質とは何ですか。
先生 それは一言では言えない。では君が実際物質というものを知らないのか、
  それともそれをうまく言えないのか、ひとつ試してみよう。これは何ですか。
生徒 砂糖だと思います。
先生 なぜそう思う?
生徒 そうですね。ビンの中の砂糖にそっくりだからです。ちょっとなめさせて下さい。
 ―あ、これは砂糖です。甘い味がします。
先生 まだそのほかに砂糖を識別する方法を知っていますか
生徒 はい、指につけるとベトベトします。これも実際ベトベトします。
先生 実際に君が何かしら物質を手に渡されて、それが砂糖かどうかと聞かれたときには、いつもそういう方法で判定することができます。すなわちまず外観や味により、またさらに粘着性によってそれを知るわけです。この識別のめじるしのことを、その物の性質と呼びます。わたしたちは砂糖をその性質によって知るのです。砂糖は一つの物質です。すなわちわたしたちは物質をその性質によって認識するのです。―ところで君は物質のもつすべての性質が物質の認識に役立つと思いますか。
生徒 そう思います。性質がわかっていれば―
先生 ではひとつみてみよう。砂糖にはただ一種しかないでしょうか?―そうではない。
 氷砂糖というものを知っているでしょう。あの大きな塊になっている砂糖。
 それから粉砂糖。あの白砂のような粉状のもの。どちらも砂糖です。
 というのは氷砂糖を乳鉢の中で砕くと粉砂糖ができるからです。
生徒 あ、なるほど、両方とも同じものなんですね!
先生 両者は「同一の物質」砂糖です。しかしその性質のうち一つは変わってしまいました。物体のもつ形も一つの性質です。これは勝手に変えることができます。しかし物質は依然として変わらずにいます。また分量についても同様です。たとえビンの中に砂糖がいっぱい入っていようが、あるいはほとんど空っぽであろうが、その中にあるものはいつも砂糖です。すなわち形と分量とは物質を認識すべき性質とはならないのです。―砂糖は温かいか、冷たいか?
生徒 わかりません。―どちらにでもなるんではありませんか!
先生 そうです。温かいとか冷たいとかは物質の認識に役立つ性質ではありません。
生徒 それはそうですね。考えてみると砂糖は大きくも小さくも、
 温かくも冷たくも自由にできますね。
先生 そうですね。それでようやくはっきりしましたね。物の性質の中には変えることのできないものがあります。砂糖が甘みをもつことや指にベトつくことは、いつも砂糖に見られることがらです。しかしその大きさや、形や、その温度は変えることができます。どんなものでも一定の物質は一定不変の性質をもっています。そしてどんなものでもこの一定不変の性質をもっているものには、その物質の名前があたえられます。このさい、その物質が温かくても冷たくても、大きくても小さくても、またその他どんな可変の性質をもっていようと、それは関係しないのです。しばしば物はその用途や形によってその物質とは異なった名前がつけられていますが、そんな場合にもそれは一定の物質からできていると言います。
生徒 どうも全部はわかりません。
先生 これは何ですか。またあれは?
生徒 針とハサミです。
先生 それらは物質ですか?
生徒 よくわかりません。―どうも、物質じゃないようです。
先生 わかりにくいときには、いったいこの物は何からできているかと考えてみればよい。
 するとたいがい物質の名前が頭にうかびます。針とハサミは何からできていますか。
生徒 鉄です。では鉄は物質ですか。
先生 そうです。鉄のひとかけらはやはり鉄です。たとえ大きくても小さくても、
 冷たくても温かくても鉄にちがいありません。
生徒 それならば紙も物質であるはずです。それは本も紙からできていますから。
 木質も机を形成しているので物質です。そしてレンガも物質です。
 暖炉はレンガからできていますから。
先生 最初の二例は正しい。でも最後のはいけない。レンガは砕いてもなおレンガですか?そうではない。レンガという名前はある形をそなえたものにあたえられているもので物質ではあり得ない。ところでレンガは何から作りますか。
生徒 粘土から。
先生 粘土は物質ですか。
生徒 そうです―いや―やはりそうです。というのは粘土を砕いてもやはり粘土のままでいます。
先生 まったくその通り。そのやり方で、当分のうちは疑問が起きても用が足ります。すなわち、まず何から物ができているかと考え、そして答えを得たならば、さらに砕いた場合にもそのままでいるかどうかを考える。そのとき何ら変わりがなければそれが物質なのです。
オストワルド著/都築洋次郎 訳『化学の学校』上(岩波書店)

問1
下線部①に関連して、別々の試験管にとった食塩水と炭酸水を識別するためにある方法で実験したところ、次のような結果になりました。ある方法とはどんな方法ですか。5文字以内で答えなさい。
結果
「片方の試験管の中には白い粒だけが残ったが、もう片方は何も残らず空になった」

問2
下線部②について、ここで述べられている「可変の性質」の例として適当なものを、
次のなかからすべて選びなさい。
ア:20℃の水100cm3に溶けるミョウバンの最大の重さ
イ:氷ができはじめる温度
ウ:砕いた氷砂糖のひとかけらの体積
エ:アンモニアのつんとするにおい
オ:窓ガラスの表面温度

問3
下線部③の例として「ドライアイス」があります。ドライアイスを温めると気体に変わります。
この気体は、石灰水を白くにごらせる性質があります。
「ドライアイス」を形成している物質の名前を答えなさい。

問4
下線部④のやり方によって物質と考えられるものを次のなかからすべて選びなさい。
ア:ガラス イ:ペットボトル ウ:割りばし エ:コップ オ:銀

問5
この文章に登場する「先生」は、物質かどうか決めたいとき、
まずどうすればいいと言っていますか。最も適当なものを選びなさい。
ア:その物をどのように利用しているかを考える。
イ:その物が何からできているかを考える。
ウ:その物がどこでできたかを考える。
エ:その物がいつできたかを考える。

問6
この文章に登場する「先生」は、化学であつかう「物質」は何をもっていると言っていますか。
文章中から7文字で抜き出しなさい。


@解説@
*設問レベルはどれも易ですが、問題文が面白かったので取り上げました。
問1:加熱する
炭酸水には気体の二酸化炭素が溶けている。
加熱して水を飛ばすと、炭酸水は何も残らないが食塩水は食塩が残る。
なお、食塩は無機物で焦げない。

問2:ウ・オ
大きさや形、温度といった可変の例を選ぶ。
ア:ミョウバンの溶解度。溶解度は水100cm3(100g)に対して何g溶けるかの割合。
 これは物質によって決まっている性質で変えられない。
 再結晶は物質ごとの溶解度の差を利用して物質を分離する。
イ:氷ができはじめる温度→水の凝固点
 1気圧のもとで食塩などを混ぜなければ0℃で不変。
ウ:体積(大きさ)は変えられる。砕く前も後も砂糖。
エ:刺激臭はアンモニアの性質。つんとしなかったら、それはアンモニアではない。
オ:温度だから自由に変えられる。

問3:二酸化炭素
簡単すぎる(;^ω^)
ドライアイスは二酸化炭素が固体になったものです。
二酸化炭素は石灰水を白く濁らせます。
固体⇒気体の状態変化は昇華、気体⇒固体は凝華という。

@状態図@
二酸化炭素の液体も存在する。

固体・液体・気体の状態変化は温度と圧力に依存する
どのように変化するか示したグラフが状態図である。
うえは二酸化炭素の状態図で1気圧のラインは固体と気体が接しているので液体にならない。
圧力をあげて特定の温度にすると、液体の二酸化炭素がおがめる。
ちなみに、三重点では固体・液体・気体が共存する。
超臨界流体は液体と気体の性質をあわせもつという謎の状態らしい(;´・ω・)??

問4:ア・オ
ア:ガラスを砕いてもガラス。
イ:ペットボトルは飲み物を飲む容器、つまり用途に応じて与えられた名。
こなごなに砕いたら破片は、もはやペットボトルとはいえない。
物質名はプラスチックの一種であるPET(ポリエチレンテレフタレート)。
ウ:さすがに割り箸を物質と考える生徒はいないだろうよ(; ゚Д゚)
細かくしたらは割り箸ではなく木屑。

農林水産省より。セルロースだけ覚えておこう。
植物細胞の細胞壁は主にセルロースでできている。
エ:ペットボトルと一緒。コップも物質名ではなく、人間の用途による

オ:銀は銀。元素記号はAg。

@ガラスの正体@
ガラスは知っているけど、いまいちガラスが何なのかわかりくい。

ガラスの主な原料はケイ砂(しゃ)とよばれる砂。
ケイ砂の主成分は二酸化ケイ素(SiO2)で、硬くて融点が高い。
ガラスは用途に応じていくつか種類がある。
二酸化ケイ素のみを高温処理して冷やすと、光ファイバーに利用される石英ガラス。
加熱前に炭酸ナトリウムや石灰石を混ぜるとソーダ石灰ガラス(一般的なガラス)。

硬いガラスもフッ化水素酸というものに浸すと溶けてしまう。
ガラス瓶では保存ができないので、代わりにポリエチレンの容器を使う。
ちなみに、このフッ化水素酸。スプーン1杯分で死亡例があるほどのヤバイ劇薬らしい(( ;゚д゚))

問5:イ
針とハサミがでてきたあたり。
『いったいこの物は何からできているかと考えてみればよい』
…とモロ出しに書かれてある。。
理科が苦手なサボがいうのもなんだが、
御三家・
開成の立場からもう少しひねるべきだと思うのだが(´~`)

問6:一定不変の性質
ここも取れる。
化学は物質を研究する学問。
おのおのの物質がもつ一定不変の性質を頼りに、
我々はそれが一体何の物質なのか認識することができる。
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2022年度 開成中学過去問【理科】大問2解説

 太郎さんはゴムの性質を調べたところ、ゴムは加熱すると縮むことを知りました。そこで、バルーンアートで使う細長い風船を用いて以下のような実験を行いました。後の問いに答えなさい。ただし、割り切れない場合は小数第2位を四捨五入し、小数第1位まで答えなさい。

 バルーンアートで使う風船に空気を入れると風船の一部が膨らみ、風船全体は膨らみませんでした。風船に入れる空気の量を2倍にすると膨らんだ部分の長さが2倍になり、太さはほとんど変わりませんでした。さらに、膨らんでいない部分がなくなるまで風船に空気を入れても、膨らんだ部分の太さはほぼ変化しませんでした。膨らんでいない部分がなくなったところで空気を入れるのをやめました。空気を抜くと、しぼんだ風船の長さは48.6cmでした。しぼんだ風船にドライヤーで温風をあてたところ、長さは36cmになりました。その後、膨らんでいない部分がなくなるまで風船に空気を入れると長さが162cmに、空気を抜くと再び48.6cmになりました。続けて温風をあてると長さが36cmに戻りました。以下の実験では、ドライヤーの温風をあてて36cmに戻した後の風船を使いました。ただし、膨らんだ部分の太さはどこも同じで長さだけが変化するものとし、膨らんでいない部分の空気の体積は考えないものとします。また、空気を右端に移動させるときには、風船の膨らんだ部分がそのまま右へずれていくものとします。

 風船の長さの半分まで空気を入れて膨らませました。残りの半分は膨らむことはなく、風船の長さは99cmになりました(図1)。その後、空気を抜きました。

問1
空気を抜いた後の風船の長さは何cmですか。

 風船の長さの2/3まで空気を入れ、その半分を右端に移動させました(図2)。真ん中のしぼんでいる部分にだけドライヤーで温風をあててから空気をゆっくり抜きました。ただし、空気を抜くときにドライヤーをあてた部分は膨らむことはありませんでした。

問2
空気を右端に移動させた直後の風船の長さは何cmですか。

問3
空気を抜いた後の風船の長さは何cmですか。

 空気を入れない風船と、膨らんでいない部分がなくなるまで空気を入れた風船をそれぞれ冷凍庫に入れ、充分に時間を経過させました。その後、それぞれの風船を取り出し、室温になるまで待ちました。空気を入れた方の風船は空気を抜くと、長さが戻りきらず51.6cmになりましたが、ドライヤーで温風をあてると再び長さが36cmに戻りました。空気を入れなかった方の風船は冷凍庫から取り出しても長さは変化しませんでした。また、室温になってから空気を入れても、冷凍庫に入れる前の風船と変化の仕方は同じでした。

 風船の長さの半分まで空気を入れ、風船を冷凍庫に入れて充分に時間を経過させました。その後、風船を取り出して室温になるまで待ち、空気を抜きました。

問4
空気を抜いた後の風船の長さは何cmですか。

 風船の長さの1/3まで空気を入れ、冷凍庫に入れて充分に時間を経過させました。その後、風船を取り出し、室温になってから風船の中の空気を右端に移動させました(図3)。最後に空気をゆっくり抜きました。空気を抜いているとき、風船は膨らむことはありませんでした。

問5
空気を抜いた後の風船の長さは何cmですか。

 風船を2つ用意し、A・Bとしました。Aの風船に空気を入れ、Bの風船にはAの2倍の量の空気を入れました。Aの風船の空気を右端へ、Bの風船の空気の半分を右端へそれぞれ移動させたところ、Aの風船の長さが80.1cm、Bの風船の長さが111.6cmになりました(図4)。
 
問6
Aの風船で、初めに空気を入れた部分の長さは何cmですか。
空気を入れる前の長さで答えなさい。


@解説@
問1:42.3cm
ドライヤーの温風をあてると、初期状態の36cmにリセットされる
空気を全部入れてから抜き、温風をあてると48.6cmから36cmに縮んだ。
言い換えれば、空気を全部入れた場合は初期状態から12.6cm伸びている
空気を半分入れた場合、空気を入れなかった部分は初期状態のままなので、
空気を抜いた後は初期状態から12.6÷2=6.3cm伸びている。
よって、36+6.3=42.3cm

問2:124.2cm
空気を全部入れると、162-36=126cm伸びた。
空気を2/3まで入れた場合は、126×2/3=84cm伸びるので、
36+84=120cm

・・と、ここで終わりたくなるが、図2をよく見てみよう。
空気を右端に移動した後、若干伸びている
空気を移動させる前の右側の部分は初期状態のままだが、
空気が入っていたところは内側から圧力を受けてゴムが伸びており
最後の空気が入っていない真ん中は初期状態ではない

前問より空気を全部入れた場合、空気を抜いた後は12.6cm伸びていた。
空気が入っていない真ん中は、12.6×1/3=4.2cm伸びている。
したがって、120+4.2=124.2cm

@おさらい@
膨らませたところだけでなく、空気を通過させたところも伸びる。
膨らませていない、かつ空気が通過していない部分は初期状態のまま。

問3:44.4cm

真ん中以外の3分の2がドライヤー未加工。
初期状態から12.6×2/3=8.4cm伸びている。
よって、空気を抜いた後(ドライヤー前)は、36+8.4=44.4cm

問4:43.8cm
空気を全部入れて冷やして抜くと51.6cm。
空気を入れないで冷やすと36cmのまま。
伸びた長さは51.6-36=15.6cm
空気半分の場合は、15.6×1/2=7.8cm伸びる。
36+7.8=43.8cm
(*36と51.6の平均である)

問5:49.6cm

3分の1は冷凍で伸びる。
15.6×1/3=5.2cm
残りの3分の2は室温で空気を移動させて伸びる。
『室温になってから空気を入れても変化の仕方は同じ』なので、
12.6×2/3=8.4cm
よって、36+5.2+8.4=49.6cm

問6:10cm

差の111.6-80.1=31.5cmはどこか?
3分の1ずつに区切って考える
右端の空気の固まりは一緒。
空気を移動させた真ん中も一緒。
ということは、左端の空気が通過して伸びたAと空気が入っているBの差が31.5cm。

初期状態から空気を全部入れると、36cmから162cmに膨らんだ。
162÷36=9/2倍
初期状態を基準に空気を抜いた後の伸び率は、48.6÷36=27/20倍

9/2と27/20を最小公倍数20で統一する。
初期状態を【20】とすると、空気を通過させたAは【27】、空気を入れて膨らんだBは【90】。
差の【63】が31.5cmにあたる。
Aに入れた空気の部分の長さ【20】は、31.5×20/63=10cm

@ガフ・ジュール効果@
一般的に物質を熱すると膨張し、冷やすと収縮するが、ゴムの場合は逆らしい。。

ゴムバンドで固定した鏡が背面の壁にUFOを映している。
ゴムバンドを冷やすとゴムが伸び、鏡が前に傾いてUFOが下にさがる。
ゴムバンドを暖めるとゴムが縮み、鏡が後ろに傾いてUFOが上にあがる。
ガフ・ジュール効果(ゴフ・ジュール、グー・ジュール)というそうです。

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2022年度 栄光学園中学過去問【理科】解説

 栄一君の家では、庭でいろいろな野菜を育てています。
庭では野菜の花も咲きます。栄一君は水やりなどの手伝いをしています。

問1
キュウリの花は何色ですか。次の中から正しいものを選びなさい。
ア:白 イ:黄 ウ:緑 エ:むらさき オ:赤

問2
大きくなった根を主に食べる野菜を、次の中からすべて選びなさい。
ア:ニンジン イ:ダイコン ウ:レンコン エ:ジャガイモ オ:サツマイモ


 あるとき、栄一君は水やりを2日間忘れてしまいました。この2日間、雨は降りませんでした。3日目に気がついて、あわてて様子を見に行くと、土の表面はかわいていて、野菜の葉がしおれていました。心配になった栄一君は水をたっぷりやりました。次の日、野菜を見ると、葉はしっかりしていて、いつもの元気を取りもどしていました。「植物ってすごいなぁ。どのくらいしおれると、元にもどらなくなるのだろう?」栄一君は疑問に思ったので、実験してみることにしました。

【実験1】
 お店で豆苗(とうみょう;エンドウマメの苗)を買ってきました。ふくろの中にたくさんの苗が入っていて根がからまっている(写真1)ので、根を傷つけないように1本ずつ取り外しました。苗には豆(種子)がついているのでそれを取り外し(写真2)、根をアルミ箔で包みました(写真3)。この状態で豆苗を置いておくと、豆苗はだんだんと乾燥していきます。午前8時にそれぞれの苗の重さを量り、以降4時間ごとに重さを量りました。栄一君がねている間の記録はありません。結果を表1に示し、表1をグラフにしたものを図1に示します。アルミ箔の重さは除いてあります。

問3
表1や図1からわかることをまとめた次の文章を読み、空らんに適当な数字や語句を入れなさい。

 豆苗Aの重さは、はじめの4時間で( 1 )g減少し、32時間後から36時間後までの4時間では( 2 )g減少している。豆苗A以外の苗も、はじめの4時間に比べて32時間後から36時間後までの4時間のほうが減少量は( 3 )くなった。


 4本の苗は実験開始時の重さがちがうので、重さの減り方のちがいについては、表1や図1からではわかりにくいです。そこで栄一君は、それぞれの苗の最初の重さを100として、重さの変化を比率で表すことにしました。それが表2です。また、表2の豆苗A、豆苗B、豆苗Cについてグラフにしたものが図2です。

問4
表2の空らん〔 あ 〕と〔 い 〕に入る数値を、
小数第一位を四捨五入して、整数で答えなさい。

問5
豆苗Dについてのグラフを、解答らんの図にかきいれなさい。
グラフの点は△で示しなさい。

問6
最初の重さを100としたときの豆苗の重さについて述べた、次の文について、
正しいものには〇、まちがっているものには×を書きなさい。

ア:実験開始直後と比べて、実験開始4時間後の重さが最も軽くなった豆苗も、実験開始48時間後の重さが最も軽くなった豆苗も、豆苗Cである。

イ:重さの変化を比率で表したとき、豆苗Aと豆苗Dでは、数値が100から70になるまでにかかった時間は、数値が70から40になるまでにかかった時間の半分以下である。

ウ:重さの変化を比率で表したとき、それぞれの時刻の値が最も大きい豆苗と値が最も小さい豆苗を比べると、実験開始4時間後よりも8時間後のほうが値の差が大きくなっている。しかし、24時間後を過ぎると差は小さくなり始め、48時間後には8時間後よりも差は小さくなっている。


 栄一君は、根をアルミ箔で包まなかった場合にどうなるかも調べました。表3は、根をアルミ箔で包まずに乾燥させた豆苗Eの重さの変化です。最初の重さを100として、重さの変化を比率で表しています。

問7
豆苗A~豆苗Dの結果と豆苗Eの結果を比べて、根をアルミ箔で包まなかった場合、どのようなことが起こったのか、あなたの考えを説明しなさい。なお、豆苗は根を包む以外は同じ環境で乾燥させたとします。

 下の写真4は乾燥を始めた直後の苗のようす、
写真5、写真6は乾燥を始めてから24時間後と48時間後の苗のようすです。


 豆苗が乾燥していく様子を観察できたので、次に栄一君は、乾燥した豆苗に水をあたえて、しおれた豆苗の重さがどの程度もどるのか、重さを量ってその変化を調べようと思いました。
 栄一君は教科書を参考にして、水を入れた三角フラスコに乾燥させた苗を立てて水を吸わせようとしましたが、問題が生じてうまくいきませんでした。そこで栄一君は水の吸わせ方を工夫して、48時間乾燥させた豆苗にも、根から水を吸わせることに成功しました。

問8
下線部の「問題」とはどんなことだと思いますか。写真4~6を参考にして答えなさい。また、この問題を解決して根から水を吸わせるために、あなたならどのような工夫をするか説明しなさい。三角フラスコ以外の道具を使ってもかまいません。必要なら図をかいてもよいです。


【実験2】
 実験1と同じように1本ずつ取り外した苗を、たくさん用意しました。すべての苗の豆(種子)を取り外し、重さを量ったあと根をアルミ箔で包んで、しばらく乾燥させました。乾燥時間は豆苗ごとに変えました。乾燥を終えた豆苗は、アルミ箔を外して再度重さを量った後、根を水につけて、これ以上重さが増えなくなるまで十分に吸水させ、重さを量りました。結果の一部を表4に示します。

 表4には10本分の値しか示されていませんが、実際には90本ほどの苗を量りました。すべての苗の結果を、横軸に乾燥後の重さを最初の重さで割った値、縦軸に吸水後の重さを乾燥後の重さで割った値をとって図に表したものが図3です。

問9
図3中の矢印で示した値で、表4の豆苗①~⑩のうちのどれかです。
どの豆苗のものか、番号で答えなさい。

問10
図3について、乾燥後に吸水して完全に最初の重さにもどった場合のグラフはどのような曲線になりますか。解答らんの図にかきいれなさい。

 栄一君がこの実験を始めたきっかけは、水やりを忘れて野菜をしおれさせてしまったことでした。あわてて水をあげると、次の日には葉がしっかりして元気を取りもどしていました。植物の生命力におどろくとともに、いったいどこまでたえられるのかという疑問がわいたのでした。もう一日水やりを忘れていたら枯れてしまったのかもしれません。
 植物がしおれるのは、乾燥して水分が減ったからです。しおれてしまっても再び水をやれば、水を吸って元通りに回復することもあるのです。乾燥させすぎれば、元にはもどらないこともあります。

問11
栄一君の「どのくらい乾燥させると元にもどらなくなるのか、どれくらいまでなら元にもどるのか。」という疑問に対して、図3と問10でかきいれた曲線を参考にして答えなさい。


@解説@
問1:イ

花ざかりの森より。キュウリの花は黄色でした。

問2:ア・イ・オ
中学受験ならではの問題。
根を食べる野菜⇒ニンジン・ダイコン・サツマイモ
ジャガイモとレンコンは茎(地下茎)。
レンコンは漢字で『蓮根』(蓮ハスの根)と書くのに茎(#-∀-)

問3(1)0.48(2)0.04(3)小さ
(1)表1より、1.45-0.97=0.48g
(2)0.29-0.25=0.04g
(3)0~4時間後は0.48g減少、32~36時間後は0.04g減少。
ほかの豆苗も前半より後半の減少量が小さくなっている。

問4:あ…60、い…25
表1の数値を用いる。
豆苗Dは0時間のときは1.12g、12時間後は0.67g、36時間後は0.28g。
百分率に直す。
あ…0.67÷1.12=0.598…≒60(%)
い…0.28÷1.12=0.25=25(%)

問5:

表2(豆苗D)の数値を△でプロットしていく。
他と同じように折れ線で結べばいい。

問6:ア…×、イ…〇、ウ…〇
ア:4時間後も48時間後も最も軽いのはA。×
イ:時間ロスを食い止めるため、大雑把かつ的確に判断したい。

100~70の時間は、70~40の時間の半分以下。〇
ウ:最大値-最小値の差を求める。
4時間後⇒79(D)-67(A)=12
8時間後⇒66(D)-48(A)=18
24時間後⇒43(D)-28(A)=15
48時間後⇒21(D)-14(A)=7
4時間後よりも8時間後の方が差は大きく、24時間以降は差が小さくなっている。〇

問7:アルミ箔を包んだ豆苗より重さが減る。
これは根の表面積が大きいため、豆苗から水分が蒸発しやすかったからだと思われる。

プロットしてみると、傾向は似ているが全体的にA~Dより重さが減っている。
葉と茎だけでなく、根からの蒸発が追加されたので軽くなった。
根毛のある根は空気と触れる表面積が広く、その分、体外への蒸発が促進されたと思われる。

問8:問題点―しおれた豆苗が水に浸かってしまい、空気に触れにくくなる。
解決方法―水でぬらした脱脂綿で根を包む。

書きやすかったと思う。
しなびてヘタっている豆苗は茎がか細く、体を支えきれていない。
そういうときは塗らした脱脂綿でやさしく根を包み込む。

問9:⑦

*〔乾燥後〕÷〔最初〕=約0.24
〔最初〕の4分の1弱が〔乾燥後〕に相当するものをしぼると⑥・⑦が怪しい。
〔吸水後〕÷〔乾燥後〕=約2.3
〔乾燥後〕を2.3倍すると〔吸水後〕に相当するものは⑦。

問10:下図

通過すべき点をで示したが、実際の解答には不要。

実験結果は使わない。
横軸の0.1は〔最初〕から0.1倍した値なので、10倍すれば元に戻る。しかし、縦軸に10はない。
横軸が0.2のときは、2/10=1/5の逆数である5倍で元に戻る→(0.2、5)を通過
横軸が0.3のときは、3/10の逆数である10/3倍で元に戻る→(0.3、3.33…)を通過
以下、(0.4、2.5)(0.5、2)(0.6、1.66…)(0.7、1.42…)を通過するようにプロットし、
これらをなめらかな曲線でつなぐ。

問11:最初の重さのおよそ40%を下回ると元に戻らない個体が多くなる。
植物への水の供給をストップさせてから12時間以内に水やりをすれば元に戻る可能性は高い。

青線から離れている豆苗は乾燥させすぎた結果、おそらく死んだ細胞ができて元に戻れなかった。
横軸の0.4あたりからポツポツ発生するので、最初の重さの約40%に相当する重さ、
言い換えれば、体全体の60%ほどの重さに相当する水(
+α)を失ってもギリギリ耐えうる。

大塚製薬
人間は成人の場合、体重の約60%が水分。
うえのページによると、失われる水が2%でのどの渇きを覚え、5%で頭痛、
8~10%で痙攣、20%以上で死亡となっている。
0.6×0.2=0.12、つまり、体重の12%に相当する重さの水分を失うと死にいたる。
60%の喪失でも完全回復しうる植物の生命力がいかにたくましいかがわかる
(ちなみに、血液は人間の体重の1/13、全血液量の1/3以上を失うと生命の危機に瀕し、
1/2以上を失うと心停止にいたるようなので、1/13×1/2=1/26
つまり、体重の26分の1(3.84%)に相当する重さの血液を失うと心停止)

答案は図3と問10の曲線を参考にして答えるが、
表2で豆苗A~Dが40を超えているラインが実験開始12時間後のところなので、
12時間以内に水をやれば元に戻ると書いても大丈夫だと思う。

もっとも、どれほどの乾燥に耐えうるかは植物の種によって再生能力が異なり、
同種の植物であってもなかなか数値で断定することは難しいと思われる。
あくまで豆苗の場合の”目安”と考えておく。
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2022年度 麻布中学過去問【理科】大問2解説

 「和食」が日本の伝統的な食文化として保護、継承されるべきものであるとユネスコ(国際連合教育科学文化機関)が認められ、2013年に無形文化遺産に登録されました。この理由の1つに発酵食品や発酵調味料の豊富さがあるといえます。みなさんは発酵という言葉になんとなく体に良いという印象を持っているでしょう。ここで発酵について考えてみましょう。
 私たちにとって特に大切な栄養素である炭水化物(でんぷんや砂糖の仲間)、たんぱく質、脂質、無機質(ミネラル)、(A)を五大栄養素といいます。でんぷんはブドウ糖という砂糖の仲間が、たんぱく質はいろいろなアミノ酸が、それぞれたくさん結びついた大きな物質です。
 微生物が酵素という物質をつくって炭水化物やたんぱく質を分解することで、私たちにとって役に立つものができることを発酵といいます。その一方で、役に立たないものができることを腐敗といいます。つまり発酵も腐敗も、微生物が生きるために行っている、大きな物質を小さな物質にする活動で、私たち人間が呼び分けているに過ぎないのです。
 私たちは物を食べるときに味を感じます。この味は長い間、甘味、塩味、酸味、苦味の4つの基本要素であるとされてきました。しかし、アミノ酸の一種であるグルタミン酸の仲間を食べたときに感じる味が、この4つでは説明できないことに池田菊苗(きくなえ)博士が気づきました。そして5つ目の基本要素として旨味の存在を1908年に主張し、2002年についに認められました。

問1
空欄(A)に入る栄養素の名前をカタカナで答えなさい。

問2
私たちは、腐敗物を酸味、毒物を苦味として感知しているといえます。一方、体に必要なものを甘味や旨味として感知しているといえます。甘味と旨味は五大栄養素のうち何を感知しているといえますか。それぞれ答えなさい。

 和食の中心にあるのは、発酵調味料の味噌と醤油だといえるでしょう。特に味噌は、かつては多くの家庭でつくられており、その出来をおたがいに自慢しあっていたようです。自慢することを手前味噌というのはその名残であると考えられます。ここで、味噌づくりで利用している酵母菌と麹(こうじ)菌という微生物に着目してみます。
 酵母菌はブドウ糖を分解し、エタノールというアルコールと、気体の( B )ができる発酵を行う微生物で、お酒やパンをつくるときにも使われます。パンをつくるときに使う酵母菌は一般的にはイースト菌とも呼ばれ、パンに独特の香りがあるのはエタノール、パンがふくらむのは(B)ができるためです。
 麹菌はカビの仲間ですが、日本で伝統的に使われている麹菌は世界的にも珍しい、毒をつくらないカビです。そして、でんぷんを分解してブドウ糖にする酵素や、たんぱく質を分解してアミノ酸にする酵素をつくって発酵を行い、お酒をつくるときにも使われます。
 味噌の中でも最も多くつくられている米味噌のつくり方を紹介します。
(1)白米を炊いて柔らかくする。
(2)(1)の米に麹菌を加えて発酵させる。これを麹という。
(3)大豆を炊いて柔らかくし、十分に冷えてからつぶす。
(4)(3)の大豆に塩を加え、麹菌を含む多くの微生物が死滅する濃度にし、
 (2)の麹を加える。
(5)麹菌がつくった、たんぱく質を分解する酵素が大豆のたんぱく質を分解し、アミノ酸にしていく。また、塩に強い酵母菌や乳酸菌が一部生き残っていて、これらも発酵を行い、さらに複雑な味にしていく。

問3
味噌などの発酵食品が消化や吸収されやすいといわれる理由を答えなさい。

問4
味噌が腐敗しにくく、長く保存できる理由を答えなさい。

 私たちの身の回りにある物質の多くは、原子というとても小さな粒からできています。原子には炭素原子、水素原子、酸素原子などの種類があり、炭素原子と水素原子と酸素原子の1個あたりの重さの比は、12:1:16です。それらの原子がつながって分子となり、その分子が非常に多く集まって目に見える大きさの結晶になっています。
 例えば、ブドウ糖の結晶を細かく分けていくと、ブドウ糖の分子になります。この分子は炭素原子6個と水素原子12個と酸素原子6個からできています。また、エタノールの分子は炭素原子2個と水素原子6個と酸素原子1個からできています。

問5
前段落の下線部について、炭素原子を〔炭〕、水素原子を〔水〕、酸素原子を〔酸〕として、
この変化を図で表すと、下のように、ぶどう糖の分子1つから、エタノールの分子2つと
(B)の分子2つができます。X、Y、Zに入る数字を答えなさい。
ただし、原子は増えたり減ったりしません。また、空欄(B)に入る物質の名前を答えなさい。

問6
ブドウ糖1分子とエタノール1分子と(B)1分子の重さの比を、
最も簡単な整数比で答えなさい。

問7
ブドウ糖の水溶液に少量の酵母菌を加えてよく混ぜ、全体の重さが1kg、ブドウ糖の濃度が20%の水溶液をつくりました。これを発酵させると、発生した(B)がすべて空気中に出ていき、44g軽くなりました。
 まだ残っているブドウ糖の重さと、エタノールの濃度をそれぞれ答えなさい。ただし、この間に水やエタノールの蒸発はなかったものとします。また、答えが割り切れない場合は、小数第二位を四捨五入して小数第一位まで答えなさい。


@解説@
問1:ビタミン
家庭科の教科書もちゃんと読んでおきましょう(;’∀’)
五大栄養素→炭水化物、タンパク質、脂質、無機質(ミネラル)、ビタミン
三大栄養素は前半の3つ。
>>ハウス食品(山本研究員)より
『ミネラルと並んで、微量でもその役割はとても重要で、ヒトの体内で三大栄養素の代謝を助ける、いわば“潤滑油”のような働きをしています。そんなビタミンが不足すると、病気になったり、成長に障害が出たりします。ほとんどのビタミンは体内で作りだすことができません』
現在は13種類のビタミンが認められているようです。

問2:甘味—炭水化物、旨味—たんぱく質
読解問題です。
炭水化物(でんぷんや砂糖の仲間)』『でんぷんはブドウ糖という砂糖の仲間
甘味→甘い→砂糖の仲間→炭水化物
『たんぱく質はいろいろなアミノ酸が結びついた物質』
アミノ酸の一種であるグルタミン酸の仲間を食べたときに感じる味が旨味
旨味→グルタミン酸→アミノ酸の一種→たんぱく質

問3:微生物がつくった酵素が炭水化物やたんぱく質を分解するから。
これも読解問題。どうすれば食べ物は消化・吸収されやすくなるか。
前段落より『でんぷんはブドウ糖が、たんぱく質はアミノ酸がたくさん結びついた大きな物質』
『微生物が酵素という物質をつくって炭水化物やたんぱく質を分解する』
大きなカタマリである炭水化物やたんぱく質を細かくすれば、消化されやすくなる。

問4:高い塩分濃度により微生物が死滅するため。
リード文より、微生物が分解することで人間に有益なものができる⇒発酵
無益なものができる⇒腐敗と人間の都合で呼び分けている。
腐敗がしにくいのは無益なものをつくる微生物が死んだから。
大豆に塩を加えて微生物を死滅させた点とつなげて記述する。

@浸透圧@
去年の麻布中でも出題されている。


大問3より。野菜の表面にある『特別な膜』とは半透膜のこと。

塩事業センターより。
セロハンのように、水は通すが食塩のような大きい粒は通さない膜を半透膜という。
半透膜を境に左右で濃度差があると、
濃度を一定にするために
水が半透膜を超えて濃度の高い塩水側へ移動する

この移動を押し返してストップさせるために必要な圧力を浸透圧という。

生物の細胞をおおう細胞膜は半透膜の性質を持っている
周囲の塩分濃度が高くなると、水は体の外へ移動して脱水状態になる。
生物が生きていくには液体の水が不可欠なので(物質の運搬や体内環境の調整など)、

塩で水を抜くと微生物は死に絶える。

@微生物はどこから来るのか@
どんなに衛生環境を良くしようとしてもスープは腐っていく
腐敗が起こるということは、微生物がいつのまにかスープに混入しているということ。どんなに手を尽くしても腐るのは、微生物は何も無いところから湧き出てくるのではないか?古代ギリシア時代の哲学者アリストテレスが提唱した、生物は親なしで生まれることがあるという考え(自然発生説)は科学の世界でも長らく信じられていたらしい…。密閉容器では腐敗しないとわかっていたが、これは空気の入れ替えがないために微生物が増殖できなかったためだと説明された。のちに自然発生説は科学的ではないと疑問視する者が現れる。

19世紀に登場するフランスの細菌学者パスツールは次のような実験をおこなった。まず、フラスコ内に微生物の栄養となる培養液を入れる。次に、フラスコの首を熱で伸ばし、うえのように2回折れ曲がった奇妙な形状にする(白鳥の首フラスコという)。最後に培養液を煮沸して微生物を殺菌。この状態で数ヶ月間放置しても腐敗は起こらなかった。培養液と外の空気はつながっているが、微生物が管内の坂を登ることができず、フラスコの奥へ侵入できなかったためである。フラスコの首を切ったり、フラスコを傾けて培養液を首に流すと微生物は繁殖した。こうして、微生物は内部で自然発生せず、外からやってくることを実証した。
パスツールは様々な細菌研究に着手しており、狂犬病のワクチン開発にも成功している。

問5:X—1、Y—0、Z—2、B—二酸化炭素
化学反応式。

ブドウ糖の炭素は6個。
エタノールで4個使われたから、B1つあたりの炭素は、(6-4)÷2=1個。
水素12個はすべてエタノールに使われた。
水素は、(6-2)÷2=2個
気体Bは炭素原子1つ、酸素原子2つ⇒二酸化炭素(CO2)。

問6:ブドウ糖…90、エタノール…23、(B)22
原子1つあたりの重さの比は炭素:水素:酸素=12:1:16
これに原子の数をかけて足せばいい。

ブドウ糖…12×6+1×12+6×16=180
エタノール…12×2+1×6+16×1=46
気体B(CO)…12×1+16×2=44
ブドウ糖:エタノール:CO2=180:46:44=90:23:22

問7:ブドウ糖の重さ…110g、エタノールの濃度…4.8%
前問の解答を用いる。
注意点は、1分子あたりの重さであること!
反応式では1個のブドウ糖から2個のエタノールとCO2に分解される。

問5の問題文の通り、『原子は増えたり減ったりしない』。
反応前と反応後の原子の合計数は【90】で等しい。

本問ではCO2が44g発生したから、反応したブドウ糖は90g、発生したエタノールは46g。
反応前のブドウ糖は、1000g×20%=200gだから、
残っているブドウ糖の重さは200-90=110g

反応後の全体の重さは、1000-44=956g
エタノールの濃度は、46÷956×100=4.81…≒4.8%

@質量保存の法則@
化学変化の前後で物質全体の質量は変わらないことを質量保存の法則という。
発見者はフランスの化学者ラボアジェ。
ブドウ糖の発酵を化学反応式で表すと、以下のようになる。
6126(ブドウ糖)→2C25OH(エタノール)+2CO2(二酸化炭素)
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2022年度 海陽中等教育学校・特別給費過去問【理科】大問1解説

感染症について、次の文章を読み、あとの問いに答えなさい。

 2020年1月頃から世界中で新型コロナウイルスが流行し、多くの死者を出しています。人類と感染症とのたたかいは古く、エジプトでは天然痘に感染した跡のあるミイラが出土しています。また、14世紀の中世ヨーロッパではペストによって人口の約1/3が死亡したと言われ、20世紀に入ってもスペイン風邪によって約4000万人が死亡しました。最近の日本でも昭和20年代までは不治の病として結核が流行していましたが、抗生物質の発見、実用化によって死亡者数、死亡率は大きく減少しました。抗生物質とは、他の微生物が増えるのを防ぐ物質のことであり、微生物が生産しています。最初に発見された抗生物質であるペニシリンは細胞壁が作られるのをさまたげる効果があります。細胞壁とは、細菌や植物がもつ細胞膜の外側にあるものです。細菌の細胞壁の合成はいくつかの段階に分かれていますが、ペニシリンはその最後の段階をさまたげ、最終的には細菌が死んでしまいます。

問1
新型コロナウイルスなどのウイルスと、結核菌やペスト菌などの細菌類の大きさについて
正しいものを選びなさい。
ア:ウイルスと細菌は、ほぼ同じ大きさ
イ:ウイルスの方が細菌よりも10倍ほど大きい
ウ:ウイルスの方が細菌よりも500倍ほど大きい
エ:細菌の方がウイルスよりも10倍ほど大きい
オ:細菌の方がウイルスよりも500倍ほど大きい

問2
ペニシリンには人に対する副作用がほとんどありません。
その理由を答えなさい。

問3
ペニシリンで死んでしまう菌(野生型菌)とは異なり、ペニシリンによって死なないペニシリン耐性菌(耐性菌)が発見されました。耐性菌はペニシリンを異なる物質に変化させているようでした。このことを確認するためには、どのような結果が得られればよいでしょうか。次の文中の空らんにあてはまる言葉の組み合わせとして正しいものを選びなさい。

 菌を育てるための2つの培地(容器)にペニシリンを入れ、一方に野生型菌、もう一方に耐性菌を入れた。ある程度の時間がたった後に2つの培地の( ① )を比較すると、野生型菌よりもペニシリン耐性菌の方が( ② )なっているはずである。

ア:①培地に残っているペニシリンの量 ②多く
イ:①培地に残っているペニシリンの量 ②少なく
ウ:①菌体内に取り込まれたペニシリンの量 ②多く
エ:①菌体内に取り込まれたペニシリンの量 ②少なく
オ:①菌の数 ②多く
カ:①菌の数 ②少なく


 ペニシリンは飲み薬ですが、すべての薬が飲みこんで吸収され、細菌に感染した組織に届くとは限りません。通常の飲み薬の場合、飲みこんだ後は腸で吸収され、血液の中に入り、それぞれの組織に運ばれます。図1は薬A~Cを飲みこんだ後の、腸内での濃度、血液中での濃度、組織内での濃度の変化を表したものです。薬A~Cは役目を終えた後はすべて体外へ排出、または体内で分解されるものとします。

問4
薬A~Cはどういった目的で用いられる薬であると考えられますか。
次の中からそれぞれ選びなさい。
ア:出血のある手術をする際に細菌感染を予防する。
イ:組織内に長期間留まることで、細菌感染を予防する。
ウ:細菌感染した組織へ移動し、細菌を死なせる。
エ:腸内に存在する細菌を死なせる。

問5
体内に最も取りこまれにくいのは、薬A~Cのどれですか、記号で答えなさい。
また、そのように考えた理由を答えなさい。

問6
腸から体内への取りこまれにくい薬を取りこませる方法の一つとして、血管への注射があります。ほとんどの場合、注射する血管は静脈です。静脈のほうが動脈と比べて都合がいいからですが、その理由を静脈の特徴に注目して1つ答えなさい。


 現在、新型コロナウイルスの流行で、抗体検査やPCR検査など検査に関する言葉を耳にする機会が増え、医療に関わりのない多くの人も使う用語となりました。

問7
PCR検査と抗体検査の説明として正しい文の組み合わせを選びなさい。
①PCR検査で陽性の場合、現在新型コロナウイルスに感染している可能性がある。
②PCR検査では、過去に新型コロナウイルスに感染していたかがわかる。
③抗体検査で陽性の場合、現在新型コロナウイルスに感染している可能性がある。
④抗体検査では、過去に新型コロナウイルスに感染していたかがわかる。
⑤PCR検査で陰性でも抗体検査で陽性になる場合がある。
⑥PCR検査で陽性でも抗体検査で陰性になる場合がある。
⑦PCR検査と抗体検査で違う結果になることはほとんどない。

ア:①④⑤ イ:②③⑤ ウ:②③⑦ エ:①④⑤⑥ オ:②③⑤⑥ カ:①②④⑦
キ:①②④⑤⑥ ク:①③④⑤⑥ ケ:②③④⑤⑥


 PCR検査で感染していると判定されたら陽性、感染していないと判定されたら陰性という言葉で表されます。また、本当は感染しているのに検査では陰性と判定された場合を偽陰性、本当は感染していないのに検査では陽性と判定された場合は偽陽性と表現します。つまり、検査は正確性が完全ではありません。感染した人を正しく陽性と判定できる割合を感度、感染していない人を正しく陰性と判定できる割合を特異度といいます。表1はそれらをまとめたものです。

問8
人口100万人の都市で、全員がPCR検査を受けたとします。PCR検査の精度について、感度が70%、特異度が99.9%、新型コロナウイルスに感染している人の割合を0.1%として、(1)~(4)の問いに答えなさい。
(1)
この都市に住む100万人のなかで、新型コロナウイルスに感染していない人数を求めなさい。

(2)
新型コロナウイルス感染者の中で陰性と判定された人(偽陰性者)の人数を求めなさい。

(3)
新型コロナウイルスに感染していないのに検査結果で陽性と判定された人(偽陽性)の人数を求めなさい。

(4)
検査結果が陽性となった人の中で、本当に感染している人は何%ですか。
小数第2位を四捨五入し、小数第1位まで答えなさい。


@解説@
問1:オ?(エ?
*しょっぱなからクセがある。
なんとなく細菌の方がウイルスより大きいと察せるんじゃないかな?

大幸薬品より。1mmの1000分の1が1μm(マイクロメートル)。
1μmの1000分の1が1nm(ナノメートル)。
これによると、ウイルスの大きさは細菌の20分の1、強いて50分の1ほどなのですが…、
他も調べてみたら50分の1~100分の1が多く、10とも500ともとれない数値でバラけていた(;´・ω・)
10分の1だとウイルスが大きすぎるし、500分の1だと小さすぎるし悩みどころ。。
細菌やウイルスの種類によると思うが、10倍ではない(と思う)のでオにしました。
ウイルスは電子顕微鏡を使わないと視認できない。

@ウイルスは生物でない?@
細菌は細菌類でれっきとした生物だが、ウイルスはそうとは言えない。
生物の定義には様々な見解があるようだが、異論のない範囲では、
①細胞で構成されている
②代謝(ATPという物質でエネルギーのやり取りをして化学反応)を行う
③複製行為をする

ウイルスは自己のDNAを持ち、他の生物に寄生して増殖する。
しかし、細胞で構成されておらず、代謝もしない。
ウイルスは生物のようで生物ではない、でも生物っぽい…という曖昧な立ち位置にいる

■追記■

天下の農林水産省では10倍でした。エ説濃厚に。。
数値の並びをせめて50倍or5000倍くらいにして欲しかった。

■追記2■
現役の外科医の方からお問い合わせを頂きました。地球の大きさをヒトとすると、男の子が細菌で、サッカーボールがウイルスの大きさになぞらえると言われているようです。
地球:男の子:サッカーボール=ヒト:細菌(バクテリア):ウイルス
男の子の10分の1がサッカーボールではないので、オが正答ですね。

問2:人の細胞には細胞壁が無いから。
読解問題。
世界初の抗生物質であるペニシリンは細胞壁が作られるのをさまたげる効果がある。
細胞壁とは、細菌や植物がもつ細胞膜の外側にあるもの。
ということは、ヒトの細胞には細胞壁がない。

個別指導塾マナビバより、植物細胞と動物細胞。
昨年の千葉県公立高校入試の1問目で細胞壁が出題されました。
細胞壁の成分は主にセルロースで固い。
骨格のない植物は細胞壁を備えた細胞を積み上げて体を支えている。

草食動物はセルロースを分解する微生物を体内に宿しているので、草を消化できる。
ちなみに、ペニシリンはフレミングがアオカビ(チーズ作りに利用される菌類)から発見した。

問3:イ
耐性菌はペニシリンを別の物質に変化させているという。
ペニシリン耐性菌の方が『培地に残っているペニシリンの量は少なく』、
『菌体内に取り込まれたペニシリンの量は少なく』『菌の数は多い』。
あとはどれが一番確認しやすいか
菌はサイズが小さいので、体内のぺ二シリンの量や菌の数は測定しづらい。
となると、培地に残っているペニシリンの量が最も把握しやすい。

@薬剤感受性試験@
培地に残ったペニシリンの量をどうやって測定するかですが、
それっぽい検査方法を発見したので紹介します。
薬剤感受性試験という抗菌薬の有効性を図るテストです。

東京都芝浦食肉衛生検査所より。
治療目的で抗菌性物質を使用した牛や豚は、法令で定められた期間(薬物が体外に排出される期間)を経ないと出荷できないようで、当該物質が体内に残っていないかを検出する事例です。

はじめに家畜の肝臓、腎臓、筋肉の一部を採取・粉砕して、その液体をろ過して得た抽出液をディスクと呼ばれる乾燥ろ紙にしみ込ませます。つづいて、寒天培地に細菌を培養します。細菌が増殖した部分は上写真のように白く濁ります。ディスクを真ん中に置きます。もし、抽出液に抗生物質が残っていると、ディスクの周辺にある細菌が死んで透明な円ができます。これを阻止円といい、この阻止円が大きいと抗生物質が多いことになります。阻止円の直径を測定すれば抗生物質のおよその量を知ることができます。写真では筋肉に抗生物質が多く含まれています。
本問は先にペニシリン、後から細菌を入れていますが、同じことができるように思えます。

問4:A—ウ、B—ア、C—エ
薬の効用を当てるという…。

わかりやすいものから判定していく。
薬Cは腸内で濃度が高まる時間が12時間ほど継続している。
腸で効果を発揮するから、「腸内に存在する細菌を死なせる」。

組織で活性化する薬Aは、濃度が高まるのが12時間、最大濃度が4時間。
イとウですごい悩む(;`ω´)
感染予防としては効果の時間が短いように思えるので殺菌。

薬Bは血液中で活性化している。血液に関係するのは「出血のある手術の際の感染予防」。
手術中は切開で血管が空気に触れるので、微生物が付着して感染リスクが高くなる。
血液中の濃度が高い薬Bで抗菌する。
解説に自信がないので、なにか独自の見解がございましたら、
コメント欄かお問い合わせよりお知らせ願います。


問5:C
(理由)体外である腸内でしか薬の濃度が上がっていないため。
*解答はグラフの結果通りだが、ノーヒントだと小学生には厳しいと思う。。
つまるところ、『体内』がどこを示すかということ。
実は、食べ物が通る消化管や空気が通る気管は体外である。
体の中にあるが、口(入口)と肛門(出口)をつなぐ1本道は外とつながっている。
一方で、体内は細胞がぎっしり詰まって体液で満たされているところ
腸は体外にあたる。小腸の内壁にある柔毛から吸収されて体内の世界に入る。
これを知らないと書きづらい。

問6:(例)血管の壁が薄いので注射針が通りやすく、出血量が少ない。
(例)静脈は心臓に近い血管で、薬の成分を全身の組織に素早く運べる。
*動脈は高い血圧に耐えられるよう、弾力に富んだ厚い壁で覆われている
一方、静脈は動脈と比べて壁が薄いので、針が通りやすい。
動脈は血流が速く、注射を打つと止血の問題もある。
また、動脈は体の奥側を通っており、静脈は体の表面を通っている点
静脈に打たれる理由の1つである。

他にも、動脈に打つと〔注射した部位⇒毛細血管⇒静脈⇒心臓〕と移動するが、
静脈の場合はそのまま心臓に向かい、大動脈を通じて全身の組織に運ばれる点から、
薬の効能を素早く行き渡らせるには静脈の方が都合が良い。

問7:ク
耳にタコができるほど聞いたワードだが、ここまで突っ込まれるとは:;(∩´_`∩);:
PCR検査は、検査時点で新型コロナウイルスに感染しているかを調べる

国際環境経済研究会より。
PCR検査は唾液を採取して、コロナウイルスの遺伝子を検出する。DNAは二重らせん構造をしているが、加熱すると1本ずつの鎖にはがれる。この鎖には配列パターンがあり、特定の配列でないとくっつかない性質がある。かかる性質を利用して、コロナウイルスに見られる特徴的な配列パターンを人工的に作ったDNAの断片(プライマー)を使い、はがれた1本鎖(さ)にプライマーをくっつける。酵素の力で残りの部分を複製。二重らせんに再度、熱を加えて1本鎖にしてプライマーをくっつけて複製
。これを繰り返すと培養の難しい少量のウイルス遺伝子を大量に増やして、その存在を検出することができる。

一方で、抗体検査は過去に新型コロナウイルスに感染していたかを検査する。ヒトには体内に侵入してきた異物を排除して、身の安全を図る免疫機能が備わっている。新型コロナウイルスにかかるとそれを撃退する専用の抗体が作られるので、血液を採取して抗体の有無を検査すれば過去に感染していたかを把握することができる。
ちなみに、ワクチンは弱毒化や無害化したウイルスを接種
することで人為的に免疫を獲得させる

■選択肢判定■
PCRでは現在の感染確認を調べる(①)。
後ろの問題のように偽陰性がでることもあるので、あくまで感染の可能性。
抗体検査では過去の感染状況を把握するが(③)、
抗体が作成されてもウイルスが死滅していなかったり、再度感染しているかもしれない(④)。
現在感染していなくても過去に感染していたら、PCRで陰性、抗体検査で陽性になる(⑤)。
現在感染しており、抗体が作られていなければ、PCRで陽性、抗体検査で陰性になる(⑥)。

問8①999000人
計算4題が続く。特給合格を狙うには全問正解を目指したい。
感染者は、100万×0.1%=0.1万人=1000人
感染していない人は、100万-1000=999000人

②300人

感度は70%⇒陽性:偽陰性=
感染者は1000人だから、偽陰性者は1000×/=300人

③999人
特異度は99.9%⇒陰性:偽陽性=△999△1
感染していない人は999000人だから、偽陽性者は999000×△1/△1000=999人

④41.2%
陽性者は1000-300=700人
検査結果が陽性となった人数は、△1=700+999=1699人
このうち、本当の感染者の割合は、700÷1699×100=41.20…≒41.2%
半分もない…(;^ω^)
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2021年度 市川学園中学過去問【理科】大問1解説

次の文章は、宮﨑駿・亀岡修『小説 天空の城ラピュタ<後編>』の一部です。舞台は19世紀後半のヨーロッパです。パズーという少年とシータという少女が、タイガーモス号という飛行船からワイヤーでつながれたグライダー状の凧に乗っています。二人はゴリアテという飛行船を警戒して、タイガーモス号よりも上空から見張りを始めたところです。なお、出題に際して、本文には表記を一部変えたところがあります。

その他の登場人物
ドーラ:タイガーモス号の船長
アンリ、シャルル、もぐらのじいさん:タイガーモス号の船員

シータは雲の上にある凧から、①彼方に夜明けの兆を見た。オレンジ色の光が少しずつ星々を飲み込みはじめている。
「パズー、夜明けよ。……でも変だわ、夜明けが〔 1 〕からくるなんて」
タイガーモス号は真東に進んでいるはずです。それともゴリアテとの遭遇のとき方向を失ったのか―—。
 パズーはその疑問をドーラに伝えた。
「えっ?北に向いているって?」
「ママ、コンパスはちゃんと東を指しているよ」
アンリは何度も計器盤をのぞき、
「間違いないよ」
珍しく確信を持って応えた。
「まさか……」
ドーラは眉間にしわを寄せ目を閉じ、心を落ち着けて船体の動きに全神経を集中させた。異常な感覚が足に伝わってきた。
「流されている……」
愕然としたドーラは、カッと目を見開き、唸り声を上げた。
「針路が狂っちまった」
ドーラにも読めなかった得体の知れない空気の流れが生じているらしい。おそらく凧は北に向き、船は東を向いたまま北に流されている。
「見て、あれを!」
受話器からシータの悲鳴に似た声が漏れた。
「どうしたんだい、ゴリアテかい?」
ドーラの呼び掛けにも返事がない。
「どうした、何があった!」
ドーラの叫びに、ようやくパズーの震える声が返ってきた。
②雲です
「なに、雲?」
<雲くらいで騒ぐな>
というには、あまりにも緊張した声だった。
「も、ものすごく大きな」
「こっちに近づいてくるわ!」
二人の声は、はっきりと恐怖を物語っている。
二人の眼前、急速に明るさを増しつつある空に、すさまじい雲のかたまりが幅数キロメートルに渡って沸き立っていた。頭上遥か、見上げるくらい盛り上がったその雲の頂は朝日を受け、見たこともない不気味な色に染まっている。
シータはそのかたまりに圧倒され、体を硬直させている。パズーも全身が粟立ち、目を逸らすこともできず、その雲を凝視した。
二人が「雲が寄ってくる」と思ったのも無理はない。しかし、本当には船の方が空の水脈(みお)に流されている。
タイガーモス号よりはるかに質量の軽い凧が、スーッと雲のかたまりに吸い寄せられた。パズーの背筋に戦慄が奔った。
「パズー、そいつは低気圧の中心だ。二人ともしっかり掴まっているんだよ。もう収容できないからね!」
パズーを励まし、次いで機関室に最大出力を命じたドーラは、
③船を風に立てな!面舵だ、早くしな!」
舵輪に取り付いているシャルルにハッパをかけた。シャルルは顔が血ぶくれるくらい力を籠めたが、舵輪はビクともしない。
「ママ、引きずり込まれる!」
いまや、はっきりと体で感じられるくらい、船は横向きに流されていた。主翼がぎしぎしと音を立てており、船体の布はビリビリと小刻みに震動し、プロペラが引き波にカラカラと空を切った。
「どんどん吸い寄せられます!」
パズーの悲鳴だ。
「踏ん張りな!」
ドーラもそれ以外、返す言葉がない。
「舵が、舵が動かねえ!」
「シャルル、いつものクソ力はどうしたんだい!」
「ウォー」
シャルルが吠えた。
「ドーラ、エンジンが焼けちまう!」
機関室でも、もぐらのじいさんが叫んでいた。
「じいさんの泣きごとなんざ聞きたかないね!なんとかしな!」
雲の上に出られれば、もっと状況がつかめるだろう。だが、ますますぶ厚くなる雲の中を④船は傾(かし)いだまま吸い寄せられている

(1)
下線部①について、日の出や日の入りの薄暗い(薄明るい)状態を薄明(はくめい)といい、
特に1等星が見える程度までの明るさを常用薄明といいます。
夜明け時の常用薄明について正しいものはどれですか。
ア:日の出前の90分間くらい
イ:日の出前の30分間くらい
ウ:日の出後の30分間くらい
エ:日の出後の90分間くらい

(2)
〔 1 〕に当てはまる方向はどれですか。
ア:右 イ:左 ウ:後ろ エ:正面 オ:上

(3)
下線部②について、この雲は高度10km程度にまで成長している積乱雲の一種です。
積乱雲の内部や周辺の説明として正しいものはどれですか。
ア:空気が集まってきているので、この雲は高気圧の中心付近にある。
イ:この雲の厚さはうすく、常に中心部には空洞がつくられる。
ウ:この雲の中や周辺では、上から見て左回りに吹いている。
エ:この雲の外側では、雷が発生しやすい。
オ:この雲の下では、風は強いが雨はあまり降らない。

(4)
(3)の積乱雲のとき、タイガーモス号は高度3000mを維持して飛行していました。
パズー達の乗った凧は、タイガーモス号の真上で100mほど高い位置を飛行していたとします。
パズーは、45°程度で雲を見上げたとき、この雲の頂上周辺を見ることができました。
パズーから雲までの距離はどのくらいになりますか。
ア:1~2km イ:3~5km ウ:7~10km エ:15~20km

(5)
下線部③について、船を立てるとは、水の流れなどを基準に、
船首を一定の方向に向けて固定することを意味します。
このときのタイガーモス号の状況について述べた、
次の文の〔 2 〕〔 3 〕に入る言葉の組み合わせとして、正しいものはどれですか。

タイガーモス号は〔 2 〕の風の中、東を向いており、
〔 3 〕に雲から離れようとしている。

(6)
下線部④について、このときのタイガーモス号周辺の様子として正しいものはどれですか。
ただし、タイガーモス号の向きや風向きは以下の通りとします。


@解説@
(1)イ
聞いた事のないワードが・・。
日の出後だと太陽がでてしまい、星が見えづらくなるので日の出前。
『1等星が見える程度の明るさ』だから、日の出に近いイが正答となる。

トリセツより。薄明かりにはどうやら3段階あるそうです。
市民薄明が常用薄明のことで、太陽の中心高度が地平線に対して-50分~-6度の範囲にあり、
照明なしでも
屋外で活動するのに足りる薄明りを指します
(分は角度の単位で、1分=1度の60分の1の大きさ)
マイナスがつくので太陽の中心が地平線より下にあるときから始まり、
太陽光が大気の屈折で地表に届くことで薄明になります。

(2)ア
ほぼ読解問題。
方位の情報が書かれてある文を探す。

『タイガーモス号は真東に進んでいるはずである』
コンパスもちゃんと東を指している。なのに、パズーがいる凧は北を向いている。
タイガーモス号は予定通り東に進んでいるが、凧は風を受けて北に変わってしまった。
北を向く凧の右側に夜明け(太陽)があらわれる。

(3)ウ

台風を思い浮かべるとやりやすい。台風は積乱雲の一種。
ア:台風は熱帯低気圧。×
イ:積乱雲は縦に長い。×
ウ:舞台はヨーロッパなので北半球。北半球では反時計回りに吹く。〇

日本気象協会より。厳密にいうと、上昇気流にのった空気は台風の上部で時計回りに吹く
選択肢で『この雲の中や周辺』と限定するのはこういうことだと思う。
エ:雲の中で氷の粒がこすれあって帯電。この静電気が積もりに積もって落雷が発生する。×
オ:豪雨。×

(4)ウ

凧は3.1km、雲頂(雲の頂上)が10km。
仰角(ぎょうかく;見上げる角度)が45°→直角二等辺三角形を作成。
等辺の長さは6.9km。「程度」とあるから、これに近い7~10km。

(5)エ
船体が北に流されているということは南寄りの風(南側から吹く風)。
雲は北側にあるから、船を南向きに動かして雲から離れようとしている。
(面舵は右に進路をとる。東の右側は南)

(6)イ

雲はタイガーモス号の北。
残るア・イの判定は、青枠の3つの矢印に注目する。
巨大なタイガーモス号を横向きに引っ張るほどの強い南風なのでイが適当である。

風は高気圧から低気圧に向かって吹くが、北半球ではコリオリの力で働いて、
低気圧では中心に向かって反時計回りに、高気圧では中心から時計回りに渦をまく。
高気圧の左側で南風が起こるので、北にある低気圧に引き寄せられやすい。

 

@コリオリの力@
『北半球の低気圧では中心に向かって反時計回りに、高気圧では中心から時計回りに渦をまく』
ということは、北半球では風は進行方向の右側に曲がる
これは地球の自転により、コリオリの力(転向力)という見かけの力が働くからである。
コリオリの力の説明ではキャッチボールの例えがよく使われる。

車の荷台に乗った2人がキャッチボールをする。
車が同じ方向に同じ時速20kmで進んでいるとすると、
人もボールも同一方向に時速20kmで動くのでキャッチボールは成功する
もし、どちらかの車の速度が時速20kmより速くなったり遅くなれば、
このキャッチボールは成功しない。

赤道にいるAが北にいるBに向かってボールを投げる。
地球の自転でAとBは右側に移動しているが、
赤道上にいるAの方がBよりも速い速度で動いている
Aが投げたボールもAと同じ速い速度で右に動く
すると、ボールは相対的に遅いBよりも右に動くので、右にカーブを描く。
これがコリオリの力である。見かけの力であり、特別な力が働いているわけではない。
南半球では左右が逆になるので、進行方向の左側に曲がる。

ちなみに、お風呂の栓を抜いたときの渦の方向が北半球と南半球で逆になる、
という話はデタラメである。
コリオリが働くにはA地点とB地点で相当程度の速度差があること、
言い換えれば、
緯度の差がそれなりに大きくなければ働かない。
渦潮程度でもさほど働かないので、ましてや浴槽レベルであれば限りなくゼロ。
渦の向きは容器の形状や水の出し方による。
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2021年度 立教新座中学過去問【理科】大問4解説

太郎:明日からは新年だ。初日の出は見られるかな。
父:日本全国晴れの予報なので初日の出が見られそうだ。
ニュースで日の出情報が出ているぞ。

太郎:あれ?札幌と大阪の日の出の時刻がほとんど一緒だ。
 東の方が日の出時刻は早いんじゃないの?
父:そうとも限らないんだ。東京と、ほぼ緯度が同じである鳥取、
ほぼ経度が同じである秋田の3地点を選んで日の出や日の入りと昼の長さを表にまとめてみたよ。

太郎:本当だ。日の出の時刻は東の方がかならず早いと決まっている訳ではないんだね。
 あれ?鳥取の経度が空欄になっているよ。
父:じゃあ、計算で求めてみようか。
 地球は24時間で360°回転するので、( ② )分で1°回転するね。
 東京と鳥取の春分の日の出時刻の差から2地点の経度差を求めてごらん。
太郎:わかった。鳥取の経度は( ③ )°だね。
父:その通り。じゃあ、日の出と日の入りがどのように起きるのかを考えてみよう。
 日の出や日の入りは、もちろん地球の自転によるものなんだけれど、
 実は地球の公転にも関係しているんだ。
 図1は地球の公転を表していて、公転の向きは( ④ )、Xの位置は( ⑤ )になるね。
 Xの地球を図2のように拡大してみると、Xの地球は( ⑥ )の方向に自転をしているため、
 地球上の地点Pは( ⑦ )になるんだよ。

太郎:そっかぁ。場所や時期によって日の出・日の入りの時刻が異なっているのがわかったよ。

(1)
表2の①に適する昼の長さを答えなさい。

(2)
会話文中の②、③に適する数値を答えなさい。
ただし、割りきれない場合は小数第2位を四捨五入して小数第1位まで求めなさい。

(3)
会話文中の④~⑦に適する語句を、次の語群からそれぞれ選びなさい。
<語群>
④:(ア)a  (イ)b
⑤:(ア)夏至 (イ)冬至
⑥:(ア)c  (イ)d
⑦:(ア)日の出(イ)日の入り

(4)
太郎さんは、冬至の日の出や日の入りの時刻が同じ地点を点線でむすんだ図を作成しました。
冬至の日の出や日の入りを表す図とその時間経過の方向として適する組み合わせを、
以下のなかからそれぞれ選びなさい。ただし、図中の矢印eとfは時間経過の方向を示しています。

(ア)図A・方向e (イ)図A・方向f (ウ)図B・方向e (エ)図B・方向f
(オ)図C・方向e (カ)図C・方向f (キ)図D・方向e (ク)図D・方向f

(5)
北半球を説明する文として適切なものを、次のなかから3つ選びなさい。
ア:夏は低緯度の地点ほど、昼が長い
イ:冬は高緯度の地点ほど、昼が長い
ウ:同緯度の地点では、昼の長さはほぼ同じである
エ:夏は同緯度において、東の地点の方が日の出が早い
オ:冬は同緯度において、東の地点の方が日の入りが遅い
カ:夏は同経度において、北の地点の方が日の入りが早い
キ:冬は同経度において、北の地点の方が日の出が遅い
ク:同経度では、北の地点の方が必ず日の出が早い


@解説@
(1)14時間34分

19:00-4:26=14時間34分

(2)②4③134.2
②24時間で360°回転する。これを1°回転あたりの分に直す。
24×60÷360=4分
③春分の日において、鳥取の日の出・日の入り時刻は東京の22分後。
経度1°あたり4分差なので、
22÷4=5.5°
鳥取の経度は東京よりも小さい点に注意!
139.7-5.5=134.2°

(3)④ア⑤ア⑥ア⑦ア
全部アで躊躇するが、基本問題ゆえ必答。

公転の向きは北極側からみて反時計回り。
Xは北半球が照らされる面積が広い⇒北半球は昼の時間が長い夏至。
自転の方向も北極側からみて反時計回り。
Pは夜から朝に向かうので日の出。

(4)日の出―オ、日の入り―ウ

冬至に近い元日の初日の出時刻を見ると、
日の出は右下の東京が最も早く、左上の福岡が最も遅い。

表で確認すると、
日の出:東京⇒秋田⇒鳥取
日の入り:秋田⇒東京⇒鳥取
東京と秋田が逆転している。

自転の方向から時間経過の方向はe。
先のような順番になるには、日の出が図Cで日の入りが図B。

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なぜ、斜め線になるのか?

先ほどの夏至・冬至の地球で地軸を縦方向に変える。
すると、日の出ライン(日の入りライン)が斜め線に変わる。
留意点は、こちら側からみたときの夏至は日の出だが、冬至は日の入りであること!
夏至(日の入り)は夏至(日の出)の反対側から地球を見るので斜め線が逆になる。

(5)ウ・エ・キ
ア~ウ/エ~オ/カ~クから、それぞれ1つずつ選ぶ。

夏至の場合。赤道は昼夜の長さが等しく12時間ずつ。
北半球では高緯度になるほど昼が長くなる。
ある緯度から以北では、太陽が一日中沈まない白夜になる。

逆に冬至は低緯度ほど昼が長い。
ある緯度から以北では、太陽が一日中のぼらない極夜になる。
また、同緯度では地球の自転から昼と夜の長さがほぼ同じ。(ウ)

夏至(日の出)と冬至(日の入り)は、ともに右下ライン。
同緯度では東にあるBの方が早い。(エ)

夏至(日の入り)と冬至(日の出)は、ともに右上ライン。
同経度では北にあるCの方が遅い。(キ)

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これを社会で出したのが開成ってとこです(#^ω^)

2019年度 開成中学過去問【社会】解説

大問2問20です。
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