大問5

問題文

Ｋさんは，小球の運動について調べるために，次のような実験を行った。これらの実験とその結果について，あとの各問いに答えなさい。ただし，小球はコースに接したまま運動するものとし，小球にはたらく摩擦や空気の抵抗は考えないものとする。

〔実験 1 〕
図 1 と図 2 のように，斜面と水平面を組み合わせて，斜面の角度が小さいコース 1 と角度が大きいコース 2 を作り，水平な机の上に固定した。それぞれのコースの左端の点Ａと点Ｂは，水平面からの高さが等しい。なお，図 3 のように，それぞれのコースには目盛りがついており，コースの左端の点を 0cm として小球の位置を測定することができる。

まず，コース 1 の点Ａに小球を置き，静かに手をはなした後，1 秒あたり 10 回，同じ時間間隔で小球を撮影した。撮影した画像から，撮影 1 回ごとの小球の位置を読みとり，撮影から次の撮影までの移動距離および平均の速さを求めた。
次に，コース 2 の点Ｂに小球を置き，静かに手をはなした後の小球の運動を同様に調べた。表 1 は，コース 1 の結果をまとめている途中のものである。

〔実験 2 〕
斜面と水平面の他に，曲面も自由に組み合わせて新たに複数のコースを作り，〔実験 1 〕と同様の実験を行った。表 2 は，それらのコースのうちコース 3 について，左端の点 C から運動を始めた小球が，コース 3 上の点Ｄ，点Ｅを通過したのち，右端の点Ｆに達するまでの小球の速さの変化のようすを，コース 3 の区間ごとにまとめたものである。

(ア)

〔実験 1 〕において小球がコース 1 の斜面を運動しているときの，小球にはたらく力についての説明として最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 小球の運動の向きにはたらく力の大きさは，時間とともに大きくなる。
2. 重力と垂直抗力の合力の大きさは，0 Ｎである。
3. 重力の斜面に平行な分力と，斜面に垂直な分力は，同じ大きさである。
4. 重力の斜面に垂直な分力は，垂直抗力とつり合っている。

(イ)

〔実験 1 〕において小球がコース 1 を運動しているとき，3 回目の撮影から 4 回目の撮影までの小球の平均の速さとして最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 3.6 cm/s
2. 9.0cm/s
3. 12.6 cm/s
4. 36cm/s
5. 90cm/s
6. 126cm/s

(ウ)

表 1 から，コース 1 の斜面を運動する小球が水平面に達したのは，何回目と何回目の撮影の間と考えられるか。最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 5 回目と 6 回目の間
2. 6 回目と 7 回目の間
3. 7 回目と 8 回目の間
4. 8 回目と 9 回目の間

(エ)

〔実験 1 〕において，コース 2 における次の（ⅰ），（ⅱ）は，コース 1 のときと比べてどのようになるか。最も適するものをあとの 1 ～ 3 の中からそれぞれ一つずつ選び，その番号を答えなさい。

（ⅰ）小球が斜面を運動するときの，小球の速さが時間とともに増加する割合

（ⅱ）小球が水平面を運動するときの速さ

1. 大きくなる
2. 小さくなる
3. 同じになる

(オ)

次の 1 ～ 6 は，〔実験 2 〕で作った複数のコースを真横から見て示したものである。表 2 から，コース 3 を示す図として最も適するものを 1 ～ 6 の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

解答・解説

(ア)　4

(イ)　6

1秒間に10回撮影するので、撮影の1回の間隔0.1秒です。
このときに$28.8-16.2=12.6cm$進んでいるので、速さは$12.6\div0.1=126cm/s$となります。

(ウ)　3

移動距離が一定になっている、8回目と9回目の直前に水平面に達したと考えられます。

(エ)　（ⅰ）1　（ⅱ）3

角度が急になることでかかる大きさは大きくなるので、速さが時間とともに増加する割合は増えます。
また、水平面の高さが同じなので、速さは同じになります。

(オ)　2

大問6

問題文

Ｋさんは，お湯に入れるとシュワシュワと泡を出しながら溶ける入浴剤（発泡入浴剤）を手作りできることを知り，その成分となる炭酸水素ナトリウムとクエン酸の反応について調べるために，次のような実験を行った。これらの実験とその結果について，あとの各問いに答えなさい。

〔実験 1 〕 水 50cm3 を入れた三角フラスコに炭酸水素ナトリウムとクエン酸を少量ずつ加えたところ，気体が発生した。この気体を集めて確認したところ，二酸化炭素であることがわかった。

〔実験 2 〕 手のひらに炭酸水素ナトリウムとクエン酸を混ぜ合わせたものをのせて，少量の水をかけたところ，化学変化が起こり，手のひらが冷たく感じた。

〔実験 3 〕 次の①～④の順に操作を行った。
① 表のように，炭酸水素ナトリウムとクエン酸を合計 10.0g になるようにはかり取ってビーカーＡ～Ｆに入れた。
② 水 50cm3 を入れたビーカーと，表のビーカーのうち 1 つを一緒に電子てんびんにのせ，全体の質量を測定した。
③ ビーカー内の水 50cm3 をもう一方のビーカーに加えた。二酸化炭素が発生した場合は，反応が完全に終わるまで待った。その後，再び全体の質量を測定し，質量保存の法則により，発生した二酸化炭素の質量を求めた。
④ 表のすべてのビーカーについて同様の操作を行った。グラフ 1 は，ビーカーＡ～Ｆに入れた炭酸水素ナトリウムの質量と，発生した二酸化炭素の質量の関係をまとめたものである。

〔実験 4 〕 含まれる炭酸水素ナトリウムとクエン酸の質量がわからない発泡入浴剤を用いて，次の①～③の順に操作を行った。
① 水 50cm3 を入れたビーカーと，発泡入浴剤 2.0gを入れたビーカーを一緒に電子てんびんにのせ，全体の質量を測定した。
② ビーカー内の水 50cm3 をもう一方のビーカーに加えたところ，二酸化炭素が発生した。反応が完全に終わった後，再び全体の質量を測定し，質量保存の法則により，発生した二酸化炭素の質量を求めた。
③ 発泡入浴剤の質量を 4.0g，6.0g，8.0g，10.0gと変えて同様の操作を行った。グラフ 2 は，その結果をまとめたものである。

(ア)

〔実験 1 〕について，二酸化炭素の（ⅰ）集め方，（ⅱ）色やにおい，（ⅲ）確認方法をそれぞれａ，ｂから選んだ組み合わせとして最も適するものをあとの 1 ～ 8 の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

（ⅰ）集め方
ａ 上方置換法
ｂ 下方置換法

（ⅱ）色やにおい
ａ 無色，無臭
ｂ 無色，特有のにおい

（ⅲ）確認方法
ａ 空気中で気体に火をつけると，音を立てて燃えて，水ができる
ｂ 気体を石灰水に通すと，石灰水が白くにごる

1. （ⅰ）ａ （ⅱ）ａ （ⅲ）ａ
2. （ⅰ）ａ （ⅱ）ａ （ⅲ）ｂ
3. （ⅰ）ａ （ⅱ）ｂ （ⅲ）ａ
4. （ⅰ）ａ （ⅱ）ｂ （ⅲ）ｂ
5. （ⅰ）ｂ （ⅱ）ａ （ⅲ）ａ
6. （ⅰ）ｂ （ⅱ）ａ （ⅲ）ｂ
7. （ⅰ）ｂ （ⅱ）ｂ （ⅲ）ａ
8. （ⅰ）ｂ （ⅱ）ｂ （ⅲ）ｂ

(イ)

次の は，〔実験 2 〕の化学変化についてまとめたものである。文中の（ Ｘ ），（ Ｙ ），（ Ｚ ）にあてはまるものの組み合わせとして最も適するものをあとの 1 ～ 4 の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

〔実験 2 〕において手のひらが冷たく感じたことから，この化学変化は（ Ｘ ）反応だと考えられる。この化学変化では，（ Ｙ ）エネルギーが（ Ｚ ）エネルギーに変換されている。

1. Ｘ：発熱 Ｙ：化学 Ｚ：熱
2. Ｘ：発熱 Ｙ：熱 Ｚ：化学
3. Ｘ：吸熱 Ｙ：化学 Ｚ：熱
4. Ｘ：吸熱 Ｙ：熱 Ｚ：化学

(ウ)

〔実験 3〕と同様の実験を，炭酸水素ナトリウムとクエン酸の質量の合計を 10.0g に保ったまま，ビーカーＡ～Ｆとは異なる質量の組み合わせにして行うとすると，発生する二酸化炭素の質量が最も大きくなるときの炭酸水素ナトリウムとクエン酸の質量はそれぞれ何 g だと考えられるか。最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 炭酸水素ナトリウム 4.0g，クエン酸 6.0g
2. 炭酸水素ナトリウム 4.8g，クエン酸 5.2g
3. 炭酸水素ナトリウム 5.5g，クエン酸 4.5g
4. 炭酸水素ナトリウム 6.0g，クエン酸 4.0g

(エ)

グラフ 1 とグラフ 2 から，〔実験 4 〕で用いた発泡入浴剤に含まれる炭酸水素ナトリウムの質量の割合として最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。ただし，この発泡入浴剤に含まれる炭酸水素ナトリウムの質量の割合は 50％以下であり，炭酸水素ナトリウムはすべてクエン酸と反応したものとする。

1. 23％
2. 28％
3. 33％
4. 38％
5. 43％

解答・解説

(ア)　6

二酸化炭素は空気より重い、無色無臭の気体です。

(イ)　4

(ウ)　3

グラフの点を結んで交わる点に注目します。

(エ)　4

グラフ1より、二酸化炭素2.0ｇが発生するのは炭酸水素ナトリウムが3.8ｇのときです。
グラフ2より、二酸化炭素2.0ｇが発生するのは発砲入浴剤の質量が10.0ｇのときなので、$3.8\div10.0\times100=38%$が答えとなります。

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大問7　生物

問題文

Ｋさんは，土の中の微生物のはたらきについて調べるために，次のような実験を行った。これらの実験とその結果について，あとの各問いに答えなさい。

〔実験〕 次の①～③の順に操作を行った。

① 落ち葉の下にある土を採取し，水を加えてよく混ぜ，しばらく放置して上澄み液を作った。
② 図のように，ビーカーＡには上澄み液を入れ，ビーカーＢにはＡと同じ体積の水を入れた後，ビーカーＡ，Ｂにデンプンのりを同じ体積ずつ加えて混ぜた。

③ ビーカーＡ，Ｂにアルミニウムはくでふたをして 7 日間放置した。放置し始めた直後と，1 日後から 7 日後まで 1 日ごとに，ビーカーＡ，Ｂ内の液をそれぞれ 2 本ずつの試験管に取り，次の［　］中の操作ア，操作イを行った。

操作ア：試験管にヨウ素液を数滴加えて，色の変化を観察する。
操作イ：試験管にベネジクト液を数滴加えて加熱し，色の変化を観察する。

表 1 と表 2 はそれぞれ，操作アと操作イの結果をまとめたものである。なお，表 1 と表 2では，試験管内の液の色の変化の大きさから，ヨウ素液やベネジクト液による反応の強さを「＋＋＋」（とても強い），「＋＋」（強い），「＋」（弱い），「－」（反応なし）の 4 段階で記録した。

(ア)

〔実験〕の③において，ビーカーＡ，Ｂにアルミニウムはくでふたをした理由として最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. ビーカー内の明るさを一定に保つため。
2. ビーカー内に空気中の微生物が入らないようにするため。
3. ビーカー内の温度を一定に保つため。
4. ビーカー内の酸素と二酸化炭素の濃度を一定に保つため。

(イ)

次の は，〔実験〕の操作アに関するＫさんと先生の会話である。これについて，あとの（ⅰ），（ⅱ）の問いに対する答えとして最も適するものをそれぞれの選択肢の中から一つずつ選び，その番号を答えなさい。

Ｋさん 「表 1 から，土の中の微生物がデンプンのりを分解したと考えられます。」
先 生 「本当にそうでしょうか。土には微生物の他にも様々な成分が含まれています。ビーカーＡとＢの比較からは，（ Ｘ ）ことはわかりますが，土の中の微生物がデンプンのりを分解したかどうかまではわかりません。」
Ｋさん 「なるほど。それでは，微生物がデンプンのりを分解したことを確かめるために，〔実験〕の①，②において，採取した土をよく加熱してから作った上澄み液を入れたビーカーＣを用意し，ビーカーＡ，Ｂと同じ体積のデンプンのりを加え，同様の実験を行います。ビーカーＣ内の液に対して，ビーカーを放置してから 7 日後まで操作アを行い，（ Ｙ ）という結果になれば，この結果をビーカーＡと比較することによって，土の中の微生物がデンプンのりを分解したことが確かめられますね。」
先 生 「そうですね。土に含まれる微生物は熱に弱く，微生物以外の成分は熱に強いことを利用した実験ですね。」

（ⅰ）（ Ｘ ）にあてはまるものはどれか。

1. 水がデンプンのりを分解した　
2. 水も土の中の微生物も，デンプンのりを分解した
3. 上澄み液がデンプンのりを分解した
4. 上澄み液はデンプンのりを分解しない

（ⅱ）（ Ｙ ）にあてはまるものはどれか。はどれか。

1. すべて「＋＋＋」
2. 「＋＋＋」から「－」にしだいに変化する
3. すべて「－」
4. 「－」から「＋＋＋」にしだいに変化する

(ウ)

Ｋさんは，〔実験〕の後，イで考えた実験を行い，土の中の微生物がデンプンのりを分解したことを確かめた。またその際，ビーカーＣ内の液に対して，ビーカーを放置してから 7 日後まで操作イもあわせて行ったところ，その結果はビーカーＢと同じであった。これらの実験の結果から考えられることとして最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 土の中の微生物がデンプンおよび土の中に含まれていた糖を分解した。
2. 土の中の微生物がデンプンを分解して糖ができたが，やがて糖も分解された。
3. 土の中の微生物がデンプンを分解し，やがてデンプンが尽きると，微生物は死滅した。
4. 土の中の微生物がデンプンを分解して糖ができたが，やがて糖から再びデンプンが合成された。

(エ)

Ｋさんは，〔実験〕の後，土の中の微生物が分解者としてはたらくことを学んだ。次の 中のａ～ｄの生物のうち，分解者としてはたらくものの組み合わせとして最も適するものをあとの 1 ～ 6の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

ａ イヌワラビ
ｂ シイタケ
ｃ ミミズ
ｄ モグラ

1. ａとｂ
2. ａとｃ
3. ａとｄ
4. ｂとｃ
5. ｂとｄ
6. ｃとｄ

解答・解説

大問8

問題文

次の［　］は，Ｋさんが日本付近で起こる地震について調べたことをまとめたメモである。これについて，あとの各問いに答えなさい。

1 日本付近にあるプレートについて
図 1 のように，日本付近には 4 枚のプレートがあり，これらの境界付近で地震が多く発生する。

2 地震計による地面のゆれの記録について
図 2 は，地震計を模式的に示したものである。この地震計は，地震によって地面が上下にゆれたとき，（ ）ために，地面のゆれが記録紙に記録されるしくみになっている。
図 3 は，ある地震における，震源からの距離が異なる 2 つの地点Ａ，Ｂでの地震計の記録である。これらの記録から，地点Ａでも地点Ｂでも，最初に小さなゆれ（初期微動）が始まり，続いて大きなゆれ（主要動）が始まったことがわかる。これらのゆれが始まった時刻を読みとると，地点Ａ，Ｂと震央との距離の比がわかる。

(ア)

図 1 中の断面 ［Ｘ］ー［ Ｙ］ におけるプレートのようすと，プレートが動く向きを矢印で示した模式図として最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

(イ)

文中の（　　　）にあてはまるものとして最も適するものを次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. おもりと記録紙が，地面のゆれとともに動く
2. おもりと記録紙が，地面のゆれに対してほぼ動かない
3. おもりは地面のゆれとともに動くが，記録紙はほぼ動かない
4. 記録紙は地面のゆれとともに動くが，おもりはほぼ動かない

(ウ)

図 4 は，文中の下線部における地点Ａと地点Ｂの地図上の位置関係を模式的に示したものである。図 4 中の 1～ 5 の地点のうちいずれかがこの地震の震央であるとすると，どの地点が震央と考えられるか。最も適するものを一つ選び，その番号を答えなさい。ただし，この地震は震源が浅いものとし，この地震におけるＰ波とＳ波の伝わる速さはそれぞれ一定であるものとする。また，図 4に示した地点の標高はすべて 0m であるものとする。

(エ)

図 5 は，図 3 の地震とは別の地震について，地震が震源で発生してから，様々な地点でＰ波とＳ波が観測されるまでの時間を示したものである。この地震では，震源からの距離が 12kmである地点ＣでＰ波を観測してから 5 秒後に，各地に緊急地震速報が出された。
この地震について，次の（ⅰ），（ⅱ）の問いに対する答えとして最も適するものをそれぞれの選択肢の中から一つずつ選び，その番号を答えなさい。ただし，緊急地震速報は各地に瞬時に伝わるものとする。

（ⅰ）震源からの距離がそれぞれ 15km，25km，35km，45km である 4 つの地点のうち，緊急地震速報が出された後にＳ波が届く地点はいくつあるか。

1. 1 つ
2. 2 つ
3. 3 つ
4. 4 つ

（ⅱ）図 5 から，震源からの距離が 120km である地点ＤにＳ波が届くのは，緊急地震速報が出されてから何秒後と考えられるか。ただし，この地震におけるＰ波とＳ波の伝わる速さはそれぞれ一定であるものとする。

1. 13 秒後
2. 20 秒後
3. 33 秒後
4. 40 秒後

解答・解説

(ア)　1

太平洋プレートが北アメリカプレートの下に入り込みます。

(イ)　4

(ウ)　1

(エ)　（ⅰ）3　（ⅱ）3

P波の速度は$60km\div10s=6km/s$、S波の速度は$60km/div20s=3km/s$です。
地点CにP波が届くのは2秒後、そこから5秒後に緊急地震速報が発令されるので、7秒後にS波が届く地点を考えればよいです。
よって、$7s\times3km/s=21km$となり、3つが答えとなります。
地点DにS波が届くのは$120km\div3km/s=40s$なので、$40-7=33$秒後が答えとなります。

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