2019年度　浦和明の星女子中学過去問【理科】大問１解説

問題ＰＤＦ
鉄が磁石に引きつけられたり、磁石同士が引きつけあったり反発しあったりする性質を磁性といいます。これに関する各問いに答えなさい。

問１
棒磁石と鉄の棒を使って、磁性を調べる実験を行おうとしました。
しかし、実験で使おうとした棒磁石と鉄の棒は同じ形で、赤一色でぬられていたため、
区別することができませんでした。そこで、どちらが棒磁石なのかを調べるため、
一方をＡ、もう一方をＢとして、次のア～カの操作を行いました。
どちらが棒磁石でどちらが鉄の棒か判断できる操作はどれですか。
適当なものをすべて選び、答えなさい。また、Ａ、Ｂのどちらが棒磁石だと考えられますか。

ア：図１のように、Ａを机の上においてＢを近づけた。するとＡが動き出しＢにくっついた。
イ：図２のように、Ｂを机の上においてＡを近づけた。するとＢが動き出しＡにくっついた。
ウ：図３のように、Ａを地面と平行に持ってＢの片方の端をＡの右端にくっつけた。
　　そしてＢをそのままぶら下げながら、Ａの中央までゆっくりとずらした。
　　するとＢは中央付近でＡから落下した。
エ：図４のように、Ｂを地面と平行に持ってＡの片方の端をＢの右端にくっつけた。
　　そしてＡをそのままぶら下げながら、Ｂの中央までゆっくりとずらした。
　　するとＡは中央付近でもＢにくっついたままだった。
オ：図５のように、ＡとＢを机の上に平行においた。そして平行にしたままＢをＡに近づけた。
　　するとＡが動きだしＢにくっついた。
カ：図６のように、ＡとＢを机の上に平行においた。そして平行にしたままＡをＢに近づけた。
　　するとＢが動きだしＡにくっついた。

問２
鉄のゼムグリップにピアノ線を結び、反対側を机に固定しました。
そして、棒磁石とゼムクリップをもちあげ、
ゼムクリップを空中で静止した状態にしました（図７）。

（ａ）棒磁石とゼムグリップの間に、それぞれ厚さ２ｍｍの木の板と
アクリル板を差しこむ実験を行いました（図８）。

ゼムグリップはどのようになりますか。もっとも適当なものを選びなさい。
ア：木の板を差しこんだときは落下し、
　　アクリル板を差しこんだときは空中に静止したままだった。
イ：木の板を差しこんだときは落下し、
　　アクリル板を差しこんだときも落下した。
ウ：木の板を差しこんだときは空中に静止したままで、
　　アクリル板を差しこんだときも空中に静止したままだった。
エ：木の板を差しこんだときは空中に静止したままで、
　　アクリル板を差しこんだときは落下した。

（ｂ）棒磁石やゼムグリップを加熱する実験を行いました。
次の（あ）、（い）は実験とその結果です。
（あ）、（い）から考えられるものをすべて選びなさい。

（あ）：図７の状態のまま、棒磁石だけをじゅうぶんに加熱したところ、ゼムグリップは落下した。加熱を止めて棒磁石が冷えてから棒磁石をゼムグリップに近づけたところ、ゼムグリップは着付けられなかった。
（い）：図７の状態のまま、ゼムグリップだけをじゅうぶんに加熱したところ、ゼムグリップは落下した。加熱をやめてゼムグリップが冷えて棒磁石をゼムグリップに近づけたところ、ゼムグリップは再び棒磁石に引きつけられた。

ア：棒磁石の磁性はじゅうぶんに加熱するとなくなるが、冷えると戻る。
イ：棒磁石の磁性はじゅうぶんに加熱するとなくなり、冷えても戻らない。
ウ：棒磁石の磁性はじゅうぶんに加熱しても変化しない。
エ：ゼムグリップの磁性はじゅうぶんに加熱するとなくなるが、冷えると戻る。
オ：ゼムグリップの磁性はじゅうぶんに加熱するとなくなり、冷えても戻らない。

（ｃ）鉄の針金を使って点Ａを中心に回転できる装置１とつくりました。
そして装置１の横に棒磁石を置き、針金の下２か所に火のついたろうそくを置きました（図９）。
図10は図９を上から見た図です。

上から見たとき、装置１はどのような動きをすると考えられますか。
もっとも適当なものを選びなさい。
ア：時計回りに少しずつまわり続ける。
イ：反時計回りに少しずつまわり続ける。
ウ：時計回りに少しまわり、その後反時計回りに少しまわることをくり返す。
エ：反時計回りに少しまわり、その後時計回りに少しまわることをくり返す。
オ：時計回りに少しずつまわり、１周まわる直前に動かなくなる。
カ：時計回りに少しずつまわり、１周まわった直後に動かなくなる。
キ：反時計回りに少しずつまわり、１周まわる直前に動かなくなる。
ク：反時計回りに少しずつまわり、１周まわった直後に動かなくなる。

（ｄ）アルミニウム板のふちに、外側がＮ極になるように強い磁石をはりつけ、
点Ｂを中心に回転できる装置２をつくりました。そして装置２の横に鉄板を置き、
磁石の下２か所に火のついたろうそくをおきました（図11）。
図12は図11を上から見た図です。

上から見たとき、装置２はどのような動きをすると考えられますか。
もっとも適当なものを選びなさい。
ア：時計回りに少しずつまわり続ける。
イ：反時計回りに少しずつまわり続ける。
ウ：時計回りに少しまわり、その後反時計回りに少しまわることをくり返す。
エ：反時計回りに少しまわり、その後時計回りに少しまわることをくり返す。
オ：時計回りに少しずつまわり、１周まわる直前に動かなくなる。
カ：時計回りに少しずつまわり、１周まわった直後に動かなくなる。
キ：反時計回りに少しずつまわり、１周まわる直前に動かなくなる。
ク：反時計回りに少しずつまわり、１周まわった直後に動かなくなる。

＠解説＠
磁石をつかった装置が面白い(*´｀*)
問１：判断できる操作－ウ・エ、磁石－Ａ
瓜二つの棒のうち、棒磁石と鉄の棒を判別する操作を選ぶ。わりと悩む（笑）

図１・２だと、動き出した理由がＡ・Ｂどちらにあるのかがわからない。
図５・６も、向きを変えただけでわからない。
図３では、端にくっついたＢがＡの中央付近で落ちた。
これは磁石の中央部から磁力線が出ないため。
磁力線はＮ極から出て、回り込み、Ｓ極に戻って、棒磁石の中を通り、再びＮ極から出る。
Ａの中央部から磁力線が出ないために、鉄の棒Ｂが落ちたといえる。
一方で、図４では、棒磁石Ａの先端が常に鉄の棒Ｂに接しているので落ちなかった。

問２：（ａ）ウ
２ｍｍ程度であれば、木の板でもアクリル板でも磁力は透過する。

（ｂ）イ・エ
実験結果だけで答える。
選択肢の構造がア～ウ、エ・オで分けられるので、各々から１つずつチョイス。
【ゼムクリップが落下】→磁性がない。
【ゼムクリップが引きつけられる】→磁性が戻る。
（あ）では、棒磁石を加熱すると磁性はなくなり、冷えても戻らない。
（い）では、ゼムクリップを加熱すると磁性はなくなるが、冷やすと戻る。
のちの問題でも使う知識なので取りこぼせない！

（ｃ）ア
選択肢が８択もあるので、まぐれ当たりは期待できない…。

ゼムグリップは前問でいう針金。
前問より、【針金を熱すると磁性はなくなる】。
棒磁石に近い３つの針金をピックアップ。

真ん中と下は磁性がなくなる。
上は加熱されていないので磁性があり、棒磁石に引きつけられる。
熱せられると磁性を失うが、その上の針金がまた棒磁石に引きつけられるので、
装置１は時計回りに周る。
また、前問より、【針金は冷やすと磁性が戻る】から、
１周まわる間に針金は風にあたって冷やされるので、
一連の現象は繰り返され、回転は継続する。

（ｄ）オ

今度は鉄ではなく、磁石を熱する。
【磁石は熱して磁性を失うと、冷やしても磁性は戻らない】

４つの磁石をＡ～Ｄとする。
加熱でＢとＣの磁性がなくなり、磁石Ａが鉄板を引き寄せ、
装置２は時計回りに回転する。
磁石は一度熱してしまうと冷やしても磁性が戻らないので、
前問のように回り続けることはない。

問題は、１周まわる直前に動かなくなる（オ）か、
１周まわった直後に動かなくなる（カ）のどちらか。
装置２が１周回ったというには、上図のＢが再び右端（Ｂの位置）にくればいい。
初期状態でＢとＣの磁性がなくなり、Ａから順に左にある磁石の磁性がなくなるので、
最後に磁性がなくなるのは磁石Ｄである。
Ｄが図のＡの位置からＢの位置に移ったとき、
Ｄの左側にあるＣはスタートの時点で磁性を失っているため、鉄板にくっつこうとしない。
Ｄが鉄板にくっつくと、装置２は惰性で（今までの勢いで）時計回りに動こうとするが、
本文では強い磁石とあるので、Ｄと鉄板がＢの位置でピタッとくっつき、
惰性の回転を止めてしまい、その後、Ｄの強い磁性がロウソクの火で消えてしまうと考えられる。
つまり、ＤがＢの位置にきたときに回転が止まり、Ｂが再び元の位置に戻らないので、
一周する前に回転が終わってしまう。
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