大問5

問題文

K さんは，電流による発熱について調べるために，次のような実験を行った。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 ～ ④ の順に操作を行った。
① 水 100 g を発泡ポリスチレンの容器に入れ，水温が室温と同じくらいになるまで放置し，そのときの水温を記録した。
② 抵抗の大きさが $2.0\text{ }\Omega$ の電熱線を電源装置，スイッチ，電圧計，電流計につないだ。この電熱線を，図のように ① で用意した容器に入れた。なお，図では電源装置，スイッチ，電圧計，電流計は省略してある。
③ 電熱線に $2.0\text{ V}$ の電圧を加えて，流れる電流の大きさを測定した。ときどきガラス棒で水をゆっくりかき混ぜながら，電圧を加えてから 1 分ごとに 5 分後まで，水温を測定した。
④ 電熱線に加える電圧を $4.0\text{ V}$，$6.0\text{ V}$ に変えて同様の操作を行った。表は，これらの結果をまとめている途中のものである。

（ア）

〔実験〕 における，電熱線と電源装置，スイッチ，電圧計，電流計のつなぎ方を示す回路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）

〔実験〕で電熱線に $4.0\text{ V}$ の電圧を加えて電流を流しているとき，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。

(i) 電熱線に流れている電流の大きさは何 A か。

1. 0.50 A
2. 1.0 A
3. 2.0 A
4. 4.0 A

(ii) 電熱線が消費する電力は何 W か。

1. 2.0 W
2. 8.0 W
3. 16 W
4. 32 W

（ウ）

表から，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。

(i) 〔実験〕において電熱線に 4.0 V の電圧を加えて 8 分間電流を流したとすると，水温は何 ℃ になると考えられるか。

1. 25.2 ℃
2. 25.8 ℃
3. 26.4 ℃
4. 27.0 ℃

(ii) 〔実験〕において電熱線に 8.0 V の電圧を加へて電流を流したとすると，(i)で求めた水温になるまでに何分間かかると考えられるか。

1. 1 分間
2. 2 分間
3. 4 分間
4. 6 分間

（エ）

身のまわりで湯を沸かす電気器具として電気ポットがある。次の [ ] は，K さんが電気ポットで湯を沸かしたときに水が得た熱量についてまとめたものである。文中の（ X ）にあてはまる数値として最も適するものを，あとの 1 ～ 5 の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. 21
2. 42
3. 63
4. 84
5. 98

解答・解説

（ア）1

電流計は直列に、電圧計は並行につなぎます。

（イ）(i)3　(ii)2

(i)オームの法則より、電流は電圧÷抵抗で求められるので$4.0V \div 2.0\text{ }\Omega=2.0A$となります。
(ii)電力量Ｗは電圧×電流で求められるので$4.0V \times 2.0A=8.0W$となります。

（ウ）(i)3　(ii)2

(i)1分間で0.8℃上昇しているので$8 \times 0.8=6.4$℃上昇するので、水温は$26.4$℃となります。
(ii)1分間で$2\times4^2=3.2$℃上昇するので、$6.4$℃上昇するのは、2分が答えとなります。

（エ）4

まず、電気ポッドが消費した電力量を求めます。
$800W\times 500秒=400000J=400kJ$だとわかります。
次に水が得た熱量は$336kJ$とのことなので、$336 \div 400 =0.84=84%$となります。

大問6

問題文

K さんは，3 種類の金属（亜鉛，銅，マグネシウム）のイオンへのなりやすさの違い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〕 図 1 のように，9 本の試験管 A ～ I に，3 種類の金属およびそれらのイオンを含む水溶液 $5\text{ cm}^3$ を入れた。金属の表面の変化を観察したところ，試験管 C，D，F では金属の表面に固体が出てきたが，その他の試験管では変化がなかった。

〔実験2〕 図 2 のようなダニエル電池を組み立て，次の ① ～ ③ の順に操作を行い，電子オルゴールが鳴るかどうかを調べた。表は，その結果をまとめたものである。なお，電子オルゴールは，a の端子と電池の ＋ 極を，b の端子と電池の － 極をつないだときに音が鳴り，逆につないだときには音が鳴らない。

① 電子オルゴールの a の端子と銅板をつなぎ，b の端子と亜鉛板をつないだ。
② 電子オルゴールの a の端子と亜鉛板をつなぎ，b の端子と銅板をつないだ。
③ ビーカー内の金属板と水溶液の組み合わせを変えて，電子オルゴールの a の端子と b の端子を金属板につないだ。

（ア）

〔実験 1〕の結果から，Kさんは「亜鉛は銅よりもイオンになりやすい」と判断した。このときに比較した試験管の組み合わせ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. A と E
2. B と D
3. C と G
4. F と H

（イ）

次の [ ] は，〔実験 1〕の試験管 F で起こった化学変化についての説明である。文中の（ あ ）～（ え ）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 ～ 8 の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. あ：銅 い：受け取って う：マグネシウム え：受け取って
2. あ：銅 い：受け取って う：マグネシウム え：失って
3. あ：銅 い：失って う：マグネシウム え：受け取って
4. あ：銅 い：失って う：マグネシウム え：失って
5. あ：マグネシウム い：受け取って う：銅 え：受け取って
6. あ：マグネシウム い：受け取って う：銅 え：失って
7. あ：マグネシウム い：失って う：銅 え：受け取って
8. あ：マグネシウム い：失って う：銅 え：失って

（ウ）

〔実験 2〕の ① の操作を行い，電子オルゴールが鳴っているとき，図 2 のビーカー内にある亜鉛イオン，銅イオン，硫酸イオンの数の変化についての説明の組み合わせ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. 亜鉛イオン：増加する 銅イオン：増加する 硫酸イオン：増加する
2. 亜鉛イオン：増加する 銅イオン：減少する 硫酸イオン：増加する
3. 亜鉛イオン：増加する 銅イオン：減少する 硫酸イオン：変化しない
4. 亜鉛イオン：減少する 銅イオン：増加する 硫酸イオン：変化しない
5. 亜鉛イオン：減少する 銅イオン：増加する 硫酸イオン：減少する
6. 亜鉛イオン：減少する 銅イオン：減少する 硫酸イオン：減少する

（エ）

K さんは，〔実験 2〕の結果から，〔実験 1〕を行ってわかった 3 種類の金属のイオンへのなりやすさの順番が正しいことを確認した。表の（ X ），（ Y ）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次の中から一つ選び，その番号を答えなさい。

1. X：鳴った Y：鳴った
2. X：鳴った Y：鳴らなかった
3. X：鳴らなかった Y：鳴った
4. X：鳴らなかった Y：鳴らなかった

解答・解説

（ア）2

Bでは変化は起きないが、Dでは亜鉛が解けているので2が適切です。

（イ）7

$Zn→Zn^+ + e^-$、$Cu^{2+} + 2e^-→2Cu$という変化が起きます。

（ウ）3

（イ）のような変化が起きるのd、亜鉛イオンが増加し、銅イオンが減少しますが、硫化物イオン（$SO₄^{2-}$）の量は変わりません。

（エ）3

bの端子に電子が流れればよいです。
銅と亜鉛とマグネシウムだと、マグネシウムが一番電子を放出してイオン化するので、Xでは鳴らず、Yだと鳴ります。

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大問7

問題文

K さんは，ネギの緑色の部分と白色の部分における光合成や呼吸の違い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〕 次の ① ～ ⑤ の順に操作を行った。
① 図 1 のように，ネギを切って，緑色の断片と白色の断片を，それぞれの質量がほぼ同じになるようにつくった。
② 6 本の試験管 ア ～ カ を用意し，ア と エ には緑色の断片を入れ，イ と オ には白色の断片を入れた。ウ と カ には断片を入れなかった。
③ 試験管 ア ～ カ に息を同じ量吹き込んでゴム栓をした。
④ 試験管 ア ～ ウ を光の当たる場所に，試験管 エ ～ カ を光の当たらない場所にそれぞれ 1 時間放置した。
⑤ 試験管 ア ～ カ のゴム栓を外し，少量の石灰水を入れて再びゴム栓をした。試験管をよく振り，石灰水の色の変化を調べた。表 1 は，その結果をまとめたものである。

〔実験 2〕 7 つのビーカー A ～ G を用意し，ビーカー A ～ F にネギの緑色の断片または白色の断片を，表 2 に示す質量となるように切り分けて入れた。なお，ビーカー G には断片を入れていない。ビーカー A ～ G 内の二酸化炭素濃度が $1.5\%$ になるように，ビーカーに二酸化炭素を入れて密閉した。ビーカー A ～ G を光の当たる場所に 1 時間放置した後，ビーカー内の二酸化炭素濃度を気体検知管で測定した。図 2 は，その結果を示したものである。

（ア）

次の [ ] は，〔実験 1〕の結果からわかることを K さんがまとめたものである。文中の（ X ），（ Y ）にあてはまるもの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。

試験管アでは，石灰水がにごらなかったことから二酸化炭素がなくなったことがわかる。その原因は，試験管アと（ X ）の比較から，光を当てたことだといわかる。また，試験管アと（ Y ）の比較から，ネギの緑色の部分のはたらきによって二酸化炭素がなくなったことがわかる。

X の選択肢 1. イ 2. ウ 3. エ 4. オ 5. カ
Y の選択肢 1. イ，ウ 2. イ，エ 3. ウ，エ 4. ウ，オ

（イ）

〔実験 1〕 から，K さんは，ネギは緑色の部分が光合成をしていると考えた。次に，〔実験 1〕の操作を一部変更することにより，「ネギの緑色の部分と白色の部分はそれぞれ，呼吸をしているか」を調べた。変更した操作の内容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. ①を行う前に，「実験で用いるネギを，暗い場所で一晩放置する」という操作を加える。
2. ③において，「試験管ア～カに息を吹き込まない」という変更をする。
3. ④において，「試験管を放置する時間を 24 時間にする」という変更をする。
4. ⑤で試験管に少量の石灰水を入れる前に，「ネギの断片を取り出し，ヨウ素液と反応させたときの色の変化を調べる」という操作を加える。

（ウ）

次の [ ] は，〔実験 2〕について K さんが振り返ってまとめたものである。文中の（ あ ）～（ う ）にあてはまるもの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，ビーカー A ～ F に入れたネギの体積は考えないものとする。

図 3 のように，ネギの栽培では，ネギに土を寄せて盛り上げる「土寄せ」が行われる。これは，ネギの日光が遮断された部分が白くなる性質を利用して，白色の部分を多くつくるために行われる。このとき，ネギの緑色の部分が少なくなると，光合成でつくられる栄養分が足りず，ネギが成長できなくなると考えられる。
図 2 から，ビーカー A ～ F におけるネギの光合成や呼吸による二酸化炭素濃度の増減を読みとれる。この結果から，例えば白色の部分の質量が 90 g であるネギの場合，緑色の部分の質量が（ あ ）g あれば，光合成で吸収される二酸化炭素と呼吸で放出される二酸化炭素が同じ量となることがわかるので，このネギが成長するためには，緑色の部分の質量が（ あ ）g より多い必要があると考えられる。
また，〔実験 2〕を行うなかで，「ネギの呼吸量は，緑色の部分と白色の部分で違いがあるのだろうか」という新たな疑問が生まれ，「ネギの呼吸による二酸化炭素濃度の増加量は，緑色の部分と白色の部分で違いはなく，断片の質量に比例する」という仮説を立てた。この仮説を確かめるためには，〔実験 2〕においてビーカー A ～ C に入れる緑色の断片の質量をそれぞれ 20 g，40 g，60 g に変更し，さらに「（ い ）」という変更をして同様の実験を行えばよい。その結果を示す図が（ う ）のようになれば，仮説が正しいと言える。

(あ) の選択肢

1. 1.8
2. 2.7
3. 5.4
4. 8.1

(い) の選択肢

1. ビーカー A ～ G に息を吹き込まない
2. ビーカー A ～ G を放置する場所を，光の当たらない場所にする

(う) の選択肢（1 ～ 3 の縦軸は，二酸化炭素濃度〔%〕を示している。）

解答・解説

大問8

問題文

K さんは，太陽の黒点に興味をもち，一定期間にわたって毎日同じ時刻に黒点の観察を行った。図 1 のように，天体望遠鏡に日よけ板と太陽投影板を取りつけ，直径 10 cm の円をかいた記録用紙を固定し，その円と太陽の像を合わせて黒点の像をすばやくスケッチした。図 2 は，観察を行った期間の記録用紙の一部を示したものであり，9 月 12 日には記録用紙の円のほぼ中心に黒点 A と黒点 B がみられた。これらについて，あとの各問いに答えなさい。

（ア）

太陽の黒点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. 黒点の温度は周囲よりも高く，黒点の数は太陽の活動が活発になると増加する。
2. 黒点の温度は周囲よりも高く，黒点の数は太陽の活動が活発になると減少する。
3. 黒点の温度は周囲よりも低く，黒点の数は太陽の活動が活発になると増加する。
4. 黒点の温度は周囲よりも低く，黒点の数は太陽の活動が活発になると減少する。

（イ）

太陽の像を記録用紙の円に合わせた後，黒点をスケッチしているあいだに，太陽の像が記録用紙の円からずれていった。この現象と同じ原因で起こる現象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. 冬の真夜中に見えたオリオン座が，夏には見えなくなった。
2. 夕方に西の空に見えた金星が，真夜中になると見えなくなった。
3. 7月に比べて 12 月は，日の出の方位が南寄りになった。
4. 月の形が，三日月になってから 12 日後に満月になった。

（ウ）

表は，地球の直径を 1 としたときの，太陽系の天体の直径をまとめたものである。9 月 12 日の記録における黒点 A の像はほぼ円形であり，その直径は約 $3.7\text{mm}$ であった。黒点 A の実際の直径は，表中のどの天体の直径に最も近いと考えられるか。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. 月
2. 火星
3. 地球
4. 天王星
5. 土星
6. 木星

（エ）

次の [ ] は，Kさんが，観察の結果をもとに太陽の自転周期を求めた方法についてまとめたものである。文中の（ X ），（ Y ）にあてはまるもの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，太陽の自転の向きと地球の公転の向きは，どちらも地球の北極側から見て反時計回りである。

図 2 における黒点の像の移動のようすから，太陽は自転していることがわかった。
また，9 月 12 日に記録用紙の円のほぼ中心にあった黒点 A と B が，7 日後の 9 月 19 日には西の端まで移動したことから，4 倍の日数である 28 日後には，これらの黒点は再び 9 月 12 日と同じ位置に戻ってくると考えられる。このことから，太陽の自転周期を求めた。
地球の公転周期を 365 日とすると，地球は太陽の周りを 1 日あたりほぼ $1^\circ$ 公転する。そのため，日がたつごとに，地球から見える太陽の面は変わっていく。9 月 12 日の 28 日後に，記録用紙上の黒点 A と B の像の位置が 9 月 12 日と同じになると考えると，この 28 日間で太陽はほぼ（ X ）自転したことになる。したがって，太陽の自転周期は約（ Y ）日と求められる。

X の選択肢

1. $28^\circ$
2. $(360 – 28)^\circ$
3. 1 回
4. 1 回と $28^\circ$

Y の選択肢

1. 26
2. 27
3. 29
4. 30

解答・解説

（ア）3

（イ）2

この現象は地球が西から東へ自転しているため、見かけ上、天体が東から西へ動く「地球の自転による日周運動」が原因です。
1は地球が太陽のまわりを公転しているため、季節によって見える星座が変わる現象「地球の公転による年周運動」です。
2は地球の自転によって、地球上の観測者から見て星が西の空に沈んでいく現象「地球の自転による日周運動」です。
3は地球の公転と地軸の傾きによって起こる、季節に伴う太陽の位置の変化「公転による現象」です。
4は月が地球のまわりを公転していることによって起こる、「月の満ち欠けの現象」です。

（ウ）4

記録用紙上での「太陽の直径（$100\text{ mm}$）」に対する「黒点Aの直径（$3.7\text{ mm}$）」の比率は、次のようになります。
$3.7 \div 100=0.0.37$
問題文より、実際の太陽の直径は地球の直径の $109$ 倍 です。そのため、地球を $1$ としたときの黒点Aの実際の直径は、
$0.037 \times 109=4.033$倍となるので、天王星が正解となります。

（エ）X：4　Y：1

X：地球が公転しているため、地球から見て黒点が同じ位置に戻るためには、太陽自身が「1回転（$360^\circ$）」に加えて地球の公転分である $28^\circ$ だけ余分に回る必要があります。
Y：28日間で太陽が回転したトータルの角度は、$$360^\circ + 28^\circ = 388^\circ$$となります。これをもとに、太陽が $360^\circ$（1回転）するのにかかる日数（自転周期）を比例式で求めます。$$28 \text{日} \times \frac{360^\circ}{388^\circ} \approx 25.979\dots \text{日}$$小数点以下を四捨五入すると、約 26 日となります。したがって、Yには 「1. 26」 があてはまります。

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