2014 入試問題 一問一答解説【理科】

1 圧力や温度による気体の体積変化

問1　グラフをかく

表の値をかき入れ、つなぐだけの問題です。
問題文でも指示されているように、点をひとつひとつつないでいくのではなく、点をすべて打ってからなめらかにつなぐのがグラフをかくときのポイントです。

解答

問2　グラフから値を読み取る

グラフが正確にかけていれば、おもり3のときの空気の体積の値は12になります。
計算でも確認したいところですが、これは問3と合わせて行います。表の数値表記にしたがって、12.0と表記することも重要です。

解答　12.0

問3　大気の重さを求める

グラフをかいた段階で、反比例に似た形になっていることにほとんどの受験生が気づいたことと思います。おもりが0のときにも値があるのはなぜか？ピストンや大気の重さがあるからだろうと予測できるでしょう。
予測を裏付ける親切な説明が入っています。「押さえる力と空気の体積は反比例」、「ピストンの重さは無視してよいが、大気の重さは考える」あとはこれを処理するだけです。大気の重さを①としてまとめてみます。

重さ　①　　①＋1　①＋2　①＋3　①＋4　①＋5　①＋6
体積　30.0　20.0　　15.0　12.0　　10.0　8.6　　7.5

使いやすそうなところを選びます。体積30.0と15.0にしてみましょう。
重さと体積は反比例ですからこのときの重さは1：2になっているはずです。

①：①＋2＝1：2
この比例式を解くと、
①＝2
となります。

さらにこの値を問2に入れて確認してみます。
おもり0とおもり3の重さを比べると
重さの比　2：2＋3＝2：5　よって体積は
体積の比　5：2＝30：□
　　　　　　 □＝12　　となり、問2もOKといえます。

解答　2

問4　温度による空気の体積変化　表の値を埋める

表から規則性を見つけて空欄を埋める問題です。
規則性は非常に簡単で、15℃で1.6ずつ増えていることはすぐに見つけられるでしょう。
32.0＋1.6＝33.6
簡単すぎて不安になるので次の値でもします。
33.6＋1.6＝35.2
合っていますね。

解答　33.6

問5　絶対零度を見つける

それ以下にならない温度、いわゆる「絶対零度」の存在を知っている受験生もある程度いたことと思います。知らなくても解けますが。

空気の体積が0mLになればよいので
0℃　28.8mL
□ ℃　0.0mL
15℃で1.6mL減りますから
28.8÷1.6×15＝270
0℃から270℃下がればよいので－270℃、となります。
絶対零度が－273℃と知っていればさらに自信を持って答えられるでしょう。

解答　ウ

2実験操作・実験器具

I　混合物を分ける

ホウ酸と鉄クギとガラスの粉を分ける問題です。鉄を塩酸にとかしたくなった受験生もいたことと思いますが、塩酸は水溶液ですからホウ酸も（塩酸の水に）とけてしまいます。さらに、鉄がとけて塩化鉄に変化してしまうので×。
では、ホウ酸だけを水にとかそう！→悪くはありませんが、鉄をぬらすとさびてしまいます。この順序を確定するために「鉄クギをさびないようにホウ酸と分けて」という指示があるのです。

よって
まず磁石で鉄クギだけを取り出す→②
ホウ酸･ガラスの粉の混じったものに水を加えてホウ酸だけとかす→①
ろ過する→③、④

ここで問題文を確認すると「鉄クギとホウ酸を別々にびんに保存するための方法」とあります。
つまりろ過してろ紙に残ったガラスの粉は不要、ろ液を蒸発させてホウ酸を取り出すことが重要です。

解答　②、①、④

II　実験器具の扱い方

解答　A メスシリンダー　　B 上皿てんびん

液の中央部、平らになっているところを読む、めもりの1/10まで目分量で読み取る、以上のことが出来ればOKです。

解答　10.0

メスシリンダーをこすったり、ヒーターで強く加熱したりしてはいけない理由
（②）が変化してめもりが不正確になってしまうから
ヒーターで加熱→ぼうちょうが思い浮かぶはずです。体積、容積どちらでもよいと思います。

解答　体積（容積）

右に傾いている天びんを水平にするための調節ネジの扱い方を考える問題です。
これは、難しくはありませんがややこしい問題ですから慎重に取り組みましょう。
左右が苦手な場合は矢印を図に書き込むとよいと思います。水平になるものに○をつけることにします。

ア　左のネジを左回し　ネジは左にいく←
　　右のネジを右回し　ネジは右にいく←
重心が←になるので○

イ　左のネジは固定　
右のネジは左回し　ネジは右にいく→
重心が→になるので×

ウ　左のネジは左回し　ネジは左にいく←
　　右のネジは固定
重心が←になるので○

調整できないものを選ぶので
解答　イ

①重さが分からないものの重さをはかる
動かさないものを左に、上げ下ろしする方を右の皿に置きます。
この場合分銅を上げ下ろしするので、分銅が右です。

②決まった重さをはかりとる
今度はホウ酸を上げ下ろしするのでホウ酸が右、分銅は左です。

解答　イ

解答　（例）左右の皿を一方に重ねてしまう

3 天体

I　星・月

はくちょう座が見えますから、位置関係からPはわし座のアルタイルと分かるでしょう。

解答　アルタイル

図の星空は…と問われていますが、判断材料は星ではなく月です。三日月が地平線近くに見えています。これは夕方、西の空ですね。

解答　オ

やっと面白くなってきました。夏の大三角が夕方、西に見えています。
はじめの問題文には「はくちょう座は8月下旬の夜10時に天頂」という情報があります。

問2より図の時刻を夕方6時頃とすると、10時の4時間前ですから
15×4＝60°
8月下旬なら天頂（南中）よりも60°前（東）ということになります。

西の空へいくためには
60＋90＝150°
動く必要があります。

1ヶ月30°ですから
150÷30＝5ヵ月後
8＋5＝13
1月下旬、ということになります。

このように計算しなくても、その季節の星座は夕方東の空から上ってくるはず→夏の大三角と180°離れている星座→冬の星座（が夕方東にある）→冬！と判断してもかまいません。
冬にも夏の大三角が見えるのですね。見えたと思ったらすぐに沈んでしまいますが。

解答　エ

次の日に同じ位置に月がくる時刻。これは開成志望なら常識ですね。
「月の南中時刻は毎日48分遅くなる」南中に限らず同じ位置にくるのが48分遅くなります。
また、三日月は満ちていく途中の月です。

解答　ウ

II　金環日食

7時半頃でしたね。いつもより早く学校に行って、校庭や屋上で観察した受験生も多かったのではないでしょうか。

解答　ア

月と地球の距離から金環になるか皆既になるか判断する問題です。地球と月のきょりが遠いと金環、は分かっていると思います。アが金環、ウが皆既はすぐに判断できるでしょう。イは図をかいてみないと分かりません。見慣れた日食の図を、自分で再現できるか、という問題です。といっても、線を引くだけですが。太陽の端から出た光の線が、地球の手前で交差すれば金環、交差する前に地球に当たれば皆既です。

図から、イも金環だと分かります。
解答　ア、イ

地球から金環日食が観察できるのは、月の見かけの大きさが太陽の見かけの大きさより小さくなったときです。

月から地球と太陽を見た場合、
大きさは　太陽：地球＝70万：6400　約109倍
月からのきょりは　太陽：地球＝401：1　約401倍

※月で日食が起こるのは太陽・地球・月　と並んだときなので、月から太陽までのきょりは太陽～地球＋地球～月と考えます。
大きさよりもきょりの比が大きくなっていますから、月から見ると地球より太陽の方がずっと小さく見えるはずです。
よって、日食が起こった場合、地球が太陽を完全に隠すことになると考えられます。

解答　エ

問7の関連問題です。月食は月が地球の影に入って起こりますが、月から見た地球が大きく見えるということは、地球から見える「月に映った地球の影」も大きく見えるはず。
欠けている部分から地球の影を考え、月よりも大きな円になるものを選んでほしい問題です。

解答　イ

4木の枝のつき方のグラフ

問1　図の見方、数え方が分かれば簡単な問題です。

図3の0①の箇所を見ると、
上位1＋1＝2本　中位2＋2＝4本　下位0＋0＝0本　の枝がついています。
これと対応するのはウです。下位に1本も枝がついていないので見つけやすいでしょう。
同様に③④では
上位1＋1＝2本　中位2＋1＝3本　下位0＋1＝1本　これと対応しているのはイです。
不安な場合は⑦⑧と⑩⑪についても確認してみればよいでしょう。

解答　イ

問2　枝がある方向の数を比較する

「枝がある方向の数」を数えます。単純な枝の数ではありません。問題の意味を正確に。

上位　⑤以外の10方向
中位　0①③④⑤⑥⑨⑩の8方向
下位　②④⑦⑧⑪の5方向
上位＞中位＞下位

解答　ア

問3　別の図に置きかえる

図3の中から中位と下位の2つの図を、枝を線にかき変えて、1つの図に重ねてかいたらどうなるか、という問題です。
少し面倒に感じるかもしれませんが丁寧に見ていきましょう。枝が少ない下位の方から確認するとラクです。下位の枝は長いですから、②④⑦⑧⑪の5方向に長い枝がついているものを探します。エしかありません。
中位の枝から確認すると時間がかかりますので、攻め方で大きく差が出る問題です。
また、問題文をよく読まずに上位の枝を探したりすると、大きな時間ロスになります。

解答　エ

問4　図から言えること（正誤判断）

ひとつひとつ見ていくよりほかありません。

ア　中位の枝2本のところの下位の枝を数えます。
　　0→下位0本
　　①→0本
　　③→0本
　　⑤→0本
　　⑥→0本
　　⑨→0本
　　⑩→0本　　よって、○

イ　中位1本は
　　④→1本　　よって、○

ウ　中位0本は
　　②→1本
　　⑦→1本
　　⑧→1本
　　⑪→1本　　0本の場合はないので×

解答　ア○　イ○　ウ×

問5　データ処理

問題文にしたがって、値をまとめていく問題です。
表1を読んで、何をしているのか、まずは理解しましょう。
表2では上位と下位の枝の数を比較します。
（お）では上位に枝がある方向と同じ方向に枝がないものを数えます。
上位に枝ありのものを見ていきます。

　　0→下位なし
　　①→なし
　　②→1本
　　③→なし
　　④→1本
　　⑥→なし
　　⑦→1本
　　⑧→1本
　　⑨→なし
　　⑩→なし
　　⑪→1本

よって、下位に枝がないものは6方向になります。
（き）では上位に枝がある方向：同じ方向の下位に枝がない方向＝11：6　を分数で表せばよいので

解答　6/11

問6

上位と中位の枝が下位の枝に及ぼす効果は（う）と（き）を比較すればよいでしょう。
（う）より中位に枝があると、下位ではその7/8で枝がありません。ここから中位に枝があると下位の同じ方向にはほとんど枝がつかないといってよいでしょう。一方、（き）を見てみると、上位に枝があって下位に枝がないのは6/11、半分程度です。上位は中位より下位の枝に及ぼす影響が小さいことが分かります。中位のほうが下位に近い上、上位より枝が長いので、日光をよりさえぎります。当たり前ですが、実験結果を考察して答えを出してほしい問題です。

解答　ウ