平成30年度 東京都 高校入試問題 理科
次の 各問に 答えよ。
[問1] ヒキガエルの 体を つくる 細胞の 染色体の 数は 本で ある。 図1は, ヒキガエルの 受精卵が 細胞 分裂を する 様子を 観察 した スケッチで ある。 細胞が 個に なった ときの 胚の 細胞 個に ある 染色体の 数と して 適切なのは, 次の うちでは どれか。
図1
ア 本
イ 本
ウ 本
エ 本
次の 各問に 答えよ。
[問1] ヒキガエルの 体を つくる 細胞の 染色体の 数は 本で ある。 図1は, ヒキガエルの 受精卵が 細胞 分裂を する 様子を 観察 した スケッチで ある。 細胞が 個に なった ときの 胚の 細胞 個に ある 染色体の 数と して 適切なのは, 次の うちでは どれか。
図1
ア 本
イ 本
ウ 本
エ 本
[問2] ある 地点で 投影板を 取り付けた 天体望遠鏡を 使い 太陽を 観察 し スケッチ した ところ, 黒点は 図2のようで あった。 同じ 地点で 同様に 太陽を 観察 し スケッチ した ところ, 図2で 観察 した 黒点が, 3日後には 図3のように 移動 し, 6日後には 図4のように 移動 して いた。 観察から 分かる 太陽の 運動と, 太陽のように 自ら 光を 放つ 天体の 名称を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
図2
図3
図4
| 観察から 分かる 太陽の 運動 | 太陽のように 自ら 光を 放つ 天体の 名称 |
ア | 自転 | 恒星 |
イ | 公転 | 恒星 |
ウ | 自転 | 惑星 |
エ | 公転 | 惑星 |
[問3] 図5のように, 電球, 焦点 距離が の 凸レンズ, スクリーンを,光学台に 一直線上に 置いた。 電球と 凸レンズの 間の 距離が , 凸レンズと スクリーンの 間の 距離が に なるように 固定 した とき, スクリーンに はっきりと 像が 映った。
スクリーンに 映った 像を 電球の 実物と 比べた とき, 像の 見え方と, 像の 大きさを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
図5
| 像の 見え方 | 像の 大きさ |
ア | 上下 同じ 向き | 実物より 小さい。 |
イ | 上下 同じ 向き | 実物より 大きい。 |
ウ | 上下 逆向き | 実物より 小さい。 |
エ | 上下 逆向き | 実物より 大きい。 |
[問4] 表1は, 水 に ミョウバンを 溶かして 飽和水溶液に した ときの 溶けた ミョウバンの 質量を 示した もので ある。 の 水 に ミョウバン を 溶かした。 この 水溶液を 冷やして いくと, 溶けて いた ミョウバンが 結晶と して 出て きた。 水溶液の 温度が に なった とき, 出て くる 結晶の 質量と して 適切なのは, 次の うちでは どれか。
表1
水の 温度 [] | ミョウバンの 質量 [] |
ア
イ
ウ
エ
[問5] 水平な 台の 上で 一直線上を 運動 して いる 力学 台車の 運動を, 秒間に 回 打点 する 記録タイマーを 用いて 記録 した ところ, 図6のように なった。 図6の 記録テープに 位置と 位置を 付け, 位置から 位置までの 間隔を 測定 した ところ で あった。 記録 した 位置から 位置までの 力学 台車の 運動と, 平均の 速さを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
図6
| 力学 台車の 運動 | 平均の 速さ 〔〕 |
ア | 速さが 一定の 割合で 増える 直線 運動 | |
イ | 速さが 一定の 直線 運動 | |
ウ | 速さが 一定の 割合で 増える 直線 運動 | |
エ | 速さが 一定の 直線 運動 |
[問6] 炭酸水素ナトリウムを 加熱 する 実験を 安全に 行う ための 装置の 組み立て方を 次の , から 一つ, 加熱 した ときに スタンドに 固定 した 試験管内に 発生 する 液体が 水で ある ことを 調べる ために 使う 指示薬を 次の , から 一つ, それぞれ 選び, 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の ア~エの うちでは どれか。
塩化コバルト紙
リトマス紙
ア ,
イ ,
ウ ,
エ ,
[問7] 音の 振動は, 鼓膜で とらえられ, 信号と して 神経を 通って, 脳に 伝わる。 音などの 刺激を 信号と して 脳に 伝える 神経の 名称と, 脳や 脊髄から なる 神経の 名称を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| 音などの 刺激を 信号と して 脳に 伝える 神経の 名称 | 脳や 脊髄から なる 神経の 名称 |
ア | 運動 神経 | 中枢 神経 |
イ | 運動 神経 | 末梢 神経 |
ウ | 感覚 神経 | 中枢 神経 |
エ | 感覚 神経 | 末梢 神経 |
生徒が, 登山の 際に 気付いた ことに ついて, 科学的に 探究 しようと 考え, 自由 研究に 取り組んだ。 生徒が 書いた レポートの 一部を 読み, 次の 各問に 答えよ。
<レポート1> 仕事の 大きさと 仕事率に ついて
ケーブルカーで 山頂の 駅まで 移動 し 休憩所に 着いた。 休憩所の 管理人から, ケーブルカーの 開通 以前は, 飲み物などの 荷物を 人が 背負って 徒歩で 運んで いた ことを 聞いた。 そこで, ケーブルカーを 利用 して 荷物を 運ぶ 場合と 徒歩で 荷物を 運ぶ 場合の 仕事の 大きさと 仕事率に ついて 調べる ことに した。
麓の 駅から 山頂の 駅までの 区間では, 標高差が ある。 この 区間の 所要 時間は, ケーブルカーを 利用 すると 分で あり, 徒歩で 登ると 分で ある ことが 分かった。
[問1] <レポート1>から, 質量 の 荷物を 麓の 駅から 山頂の 駅まで 運ぶ とき, ケーブルカーを 利用 した ときと 徒歩の ときの, 仕事の 大きさの 関係に ついて 述べた ものと, 仕事率の 関係に ついて 述べた ものを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| 仕事の 大きさの 関係 | 仕事率の 関係 |
ア | ケーブルカーを 利用 した 方が 倍 大きい。 | 等しい。 |
イ | ケーブルカーを 利用 した 方が 倍 大きい。 | ケーブルカーを 利用 した 方が 倍 大きい。 |
ウ | 等しい。 | 等しい。 |
エ | 等しい。 | ケーブルカーを 利用 した 方が 倍 大きい。 |
<レポート2> 雲の でき方に ついて
山頂に 着いた とき, 山頂よりも 低い 位置に 雲が 広がって 見えた。 そこで, 雲の でき方に ついて 調べる ことに した。
雲の でき方に ついて 調べた ところ, 以下の ことが 分かった。
① 空気の かたまりが 上昇 すると, 気圧や 温度が 変化 する。
② 空気の 温度が 変化 する ことに より, 空気に 含みきれなく なった 水蒸気は 水滴に なり, 雲が できる。
③ 雲が できる 高さは, 空気の かたまりに 含まれる 水蒸気量や 上空の 温度に よって 異なる。
[問2] <レポート2>から, 山の 麓に ある 水蒸気を 含む 空気の かたまりが, 山の 斜面に 沿って 上昇 した ときの 雲の でき方に ついて 述べた ものと して 適切なのは, 次の うちでは どれか。
ア 空気の かたまりは, 上昇 するほど 周囲の 気圧が 低く なる ため, 膨張 して 温度が 露点より 上がり, 雲が できる。
イ 空気の かたまりは, 上昇 するほど 周囲の 気圧が 低く なる ため, 膨張 して 温度が 露点より 下がり, 雲が できる。
ウ 空気の かたまりは, 上昇 するほど 周囲の 気圧が 高く なる ため, 収縮 して 温度が 露点より 上がり, 雲が できる。
エ 空気の かたまりは, 上昇 するほど 周囲の 気圧が 高く なる ため, 収縮 して 温度が 露点より 下がり, 雲が できる。
<レポート3> 加熱式 容器に 利用 されて いる 加熱の 仕組みに ついて
加熱式 容器に 入れた 弁当を 持って 山に 登った。 この 容器は, 容器に 付いて いる ひもを 引くと, 火を 使わずに 弁当が 温まる もので ある。 そこで, 加熱式 容器に 利用 されて いる 加熱の 仕組みに ついて 調べる ことに した。
加熱式 容器の 底は 二重 構造で あり, 底には 酸化カルシウムと 水が 別々の 袋に 入って いた。 容器から 出て いる ひもを 引くと 酸化カルシウムと 水が 徐々に 混ざり, 化学 変化が 起こる。 この 化学 変化に よって, 弁当が 温まる ことが 分かった。 また, 鉄粉と 活性炭と 少量の 食塩水を 混ぜた ときの 反応も, 同様の 熱の 出入りが 起こる ことが 分かった。
[問3] <レポート3>から, 酸化カルシウムと 水の 化学 変化が 起こる ときの 熱の 出入りと, 鉄粉と 活性炭と 少量の 食塩水を 混ぜた ときに 起こる 反応で, 鉄が 化合 する 物質の 名称を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| 酸化カルシウムと 水の 化学 変化が 起こる ときの 熱の 出入り | 鉄粉と 活性炭と 少量の 食塩水を 混ぜた ときに 起こる 反応で 鉄が 化合 する 物質の 名称 |
ア | 周囲に 熱を 放出 する。 | 酸素 |
イ | 周囲から 熱を 吸収 する。 | 酸素 |
ウ | 周囲に 熱を 放出 する。 | 炭素 |
エ | 周囲から 熱を 吸収 する。 | 炭素 |
<レポート4> 落ち葉と 微生物の 働きに ついて
登山道の 脇には 倒木が あり, たくさんの 落ち葉が 重なって いた。 倒木には キノコが, 落ち葉には カビが 生えて いた。 そこで, 倒木や 落ち葉などに 生えて いる キノコや カビの 働きに ついて 調べる ことに した。
キノコや カビは 菌類の 仲間で あり, 倒木や 落ち葉, さらに 落ち葉の 下の 土の 中に 含まれて いる 栄養分を 取り入れて 生きて いる ことが 分かった。
[問4] <レポート4>から, キノコや カビの 特徴と, 自然界に おける 菌類の 働きを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| キノコや カビの 特徴 | 自然界に おける 菌類の 働き |
ア | 単細胞の 生物で, 分裂で 殖える。 | 有機物を 取り入れ, 二酸化炭素や 水などの 無機物に 分解 する。 |
イ | 単細胞の 生物で, 分裂で 殖える。 | 無機物を 取り入れ, デンプンや タンパク質などの 有機物を つくり出す。 |
ウ | 多細胞の 生物で, 体は 菌糸で できて いる。 | 有機物を 取り入れ, 二酸化炭素や 水などの 無機物に 分解 する。 |
エ | 多細胞の 生物で, 体は 菌糸で できて いる。 | 無機物を 取り入れ, デンプンや タンパク質などの 有機物を つくり出す。 |
地層の 観察に ついて, 次の 各問に 答えよ。
<観察1>を 行った ところ, <結果1>のように なった。
<観察1>
水平な 地表面を と して, 地表面からの 高さ の 露頭を 観察 し, 露頭の 地層の 重なり方, 露頭に 見られる それぞれの 地層を 形成 する 岩石や 土砂などを スケッチ した。
<結果1>
(1) 図1は, 露頭の スケッチを 模式的に 表し, 地層の 特徴を 加えた もので ある。
図1
(2) 地層③は, 下の 方に 大きな 粒の れきが 見られた。 また, 上の 方の 粒の 粗い 砂の 中に カキの 貝殻の 化石が あった。
(3) 地層④と 地層⑤は 水平な 地表面に 対して 同じ 傾きで 傾いて いた。
次に, <観察2>を 行った ところ, <結果2>のように なった。
<観察2>
(1) 地層①, ⑤の 一部を 採取 し, 試料と した。
(2) 地層①の 試料を 蒸発皿に とり, 水を 加えて 指で 押しつぶすように して 洗い, 水を 捨てた。 水を 入れ替えて 濁らなく なるまで 繰り返し 洗い, 乾燥 させた。 残った 粒を ペトリ皿に 移し, ルーぺで 観察 し, スケッチ した。
(3) 地層⑤の 試料を 別の ペトリ皿に 入れ, 薄い 塩酸を かけた。
<結果2>
(1) 図2は, <結果2>の (2)で 残った 粒を スケッチ した もので ある。
図2
濃い 緑色で 柱状の 鉱物や 白色で 平らな 面が ある 鉱物などが 観察 できた。 観察 した 試料に 含まれる 無色 鉱物と 有色 鉱物の 割合は, 無色 鉱物の 含まれる 割合の 方が 多かった。
(2) 地層⑤の 試料は 泡を 出しながら 溶けた。
次に, <観察3>を 行った ところ, <結果3>のように なった。
<観察3>
<観察1>の 露頭に ついて, 地層が 堆積 した 当時の 環境や 年代を 博物館や インターネットで 調べた。
<結果3>
地層②から クジラの 骨の 化石が 見つかって いた ことが 分かった。 また, 地層⑤から サンゴの 化石が 見つかって いた ことが 分かった。
[問1] <結果2>の (1)から 分かる 地層①の でき方と, <結果2>の (1)で 得られた 鉱物の 種類や 割合を 手掛かりに 推定 できる ことを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| <結果2>の (1)から 分かる 地層①の でき方 | <結果2>の (1)で 得られた 鉱物の 種類や 割合を 手掛かりに 推定 できる こと |
ア | 火口から 噴き出た 火山灰が, 降り積もって できた。 | 地層が 堆積 した 当時の 地形 |
イ | 火口から 噴き出た 火山灰が, 降り積もって できた。 | 火山の 形 |
ウ | マグマが 地下の 深い ところで ゆっくり 冷えて 固まって できた。 | 地層が 堆積 した 当時の 地形 |
エ | マグマが 地下の 深い ところで ゆっくり 冷えて 固まって できた。 | 火山の 形 |
[問2] <結果2>の (2)から 分かる 地層⑤の 岩石の 名称と, 地層⑤の 岩石の でき方を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| <結果2>の (2)から 分かる 地層⑤の 岩石の 名称 | 地層⑤の 岩石の でき方 |
ア | チャート | 軽石や 火山灰が 海底に 堆積 して できた。 |
イ | チャート | 生物の 死骸 (遺骸)が 海底に 堆積 して できた。 |
ウ | 石灰岩 | 軽石や 火山灰が 海底に 堆積 して できた。 |
エ | 石灰岩 | 生物の 死骸 (遺骸)が 海底に 堆積 して できた。 |
[問3] <結果3>から, 地層②が 堆積 した 地質 年代 (地質 時代)を 次の , から 一つ, 同じ 地質 年代 (地質 時代)に 生息 して いた 生物を 次の ~から 一つ, それぞれ 選び, 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の ア~エの うちでは どれか。
古生代 新生代
ビカリア アンモナイト サンヨウチュウ フズリナ
ア ,
イ ,
ウ ,
エ ,
[問4] <結果1>と <結果3>から 分かる, 地層④と 地層⑤が 堆積 した 時期に 起きた 大地の 変化に ついて 述べた ものを 次の , から 一つ, 地層②と 地層③の それぞれが 堆積 した 環境の 違いに ついて 述べた ものを 次の , から 一つ, それぞれ 選び, 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の ア~エの うちでは どれか。
ただし, この 地域では 地層の 上下の 逆転は ない ものと する。
地層⑤の 上に 地層④が 堆積 した 後, 大きな 力が 働き 地層⑤と 地層④が 重なった まま 傾いた。
地層⑤が 堆積 した 後, 大きな 力が 働き 地層⑤が 傾き, その 上に 地層④が 堆積 した。
地層③が 河口や 海岸に 近い 海で 堆積 したのに 比べ, 地層②は 河口や 海岸から 遠い 海で 堆積 した。
地層③が 河口や 海岸から 遠い 海で 堆積 したのに 比べ, 地層②は 河口や 海岸に 近い 海で 堆積 した。
ア ,
イ ,
ウ ,
エ ,
植物の 体の つくりと 働きを 調べる 実験に ついて, 次の 各問に 答えよ。
<実験1>を 行った ところ, <結果1>のように なった。
<実験1>
(1) 図1のように, 三角フラスコに 赤インクで 着色 した 水を 入れ, 茎を 切った ツユクサを 挿した。
図1
(2) (1)の 三角フラスコを 明るく 風通しの よい 場所に 時間 置いた 後, 葉を 図2のように, 茎を 図3のように かみそりの 刃で 薄く 切り, それぞれの 断面を 顕微鏡で 観察 した。
図2
図3
<結果1>
葉の 断面の スケッチは 図4, 茎の 断面の スケッチは 図5のようで あった。
図4
図5
[問1] <結果1>に おいて 赤く 染まった 部分の 名称を 次の , から 一つ, ツユクサの 葉と 同じ 特徴を もつ 植物を 次の , から 一つ, それぞれ 選び, 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の ア~エの うちでは どれか。
師管 道管 タンポポ トウモロコシ
ア ,
イ ,
ウ ,
エ ,
次に, <実験2>を 行った ところ, <結果2>のように なった。
<実験2>
(1) 葉の 枚数や 大きさ, 色, 茎の 太さの 条件を そろえた ツユクサを 本 用意 し, 茎を 切って 長さを そろえた。
(2) 全ての 葉に ついて, 表側に ワセリンを 塗った ものを ツユクサ, 裏側に ワセリンを 塗った ものを ツユクサ,表側と 裏側に ワセリンを 塗った ものを ツユクサ, ワセリンを 塗らなかった ものを ツユクサと した。
なお, ワセリンは, 水や 水蒸気を 通さない ものと する。
(3) 個の 三角フラスコに 同量の 水を 入れ, ツユクサを 挿した ものを 三角フラスコ, ツユクサを 挿した ものを 三角フラスコ, ツユクサを 挿した ものを 三角フラスコ, ツユクサを 挿した ものを 三角フラスコと した。 その 後, 図6のように 三角フラスコ内の 水の 蒸発を 防ぐ ため 三角フラスコ~の それぞれの 水面に 少量の 油を 注いだ。
図6
(4) 少量の 油を 注いだ 三角フラスコ~の 質量を 電子てんびんで 測定 した 後, 明るく 風通しの よい 場所に 時間 置き, 再び 電子てんびんで それぞれの 質量を 測定 し, 水の 減少量を 調べた。
<結果2>
| 三角フラスコ | 三角フラスコ | 三角フラスコ | 三角フラスコ |
水の 減少量 |
[問2] <結果2>から, 葉の 蒸散の 様子に ついて 述べた ものと, 葉の 裏側からの 蒸散の 量を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の 表の ア~エの うちでは どれか。
ただし, ワセリンを 塗る 前の ツユクサ~の 蒸散の 量は, ツユクサの 蒸散の 量と 等しい ものと し, また, ツユクサの 蒸散の 量と 等しい 量の 水が 吸い上げられる ものと する。
| 葉の 蒸散の 様子 | 葉の 裏側からの 蒸散の 量 |
ア | 蒸散は, 葉の 表側より 裏側の 方が さかんで ある。 | |
イ | 蒸散は, 葉の 裏側より 表側の 方が さかんで ある。 | |
ウ | 蒸散は, 葉の 表側より 裏側の 方が さかんで ある。 | |
エ | 蒸散は, 葉の 裏側より 表側の 方が さかんで ある。 |
[問3] ツユクサが 葉で 光合成を 行う 際に 必要な 二酸化炭素は, 葉や 茎から 取り入れられる ことに ついて 確かめようと 考え, 〈仮説〉を 立てた。
〈仮説〉
葉の 枚数や 大きさ, 色, 茎の 太さ, 長さの 条件を そろえた ツユクサを 本 用意 し, 水を 入れた 三角フラスコに 挿し, 一昼夜 暗室に 置く。 翌日, 暗室から 取り出した 本の ツユクサを, それぞれ ツユクサ,ツユクサと する。 ツユクサには, 葉の 表側と 裏側 及び 茎に ワセリンを 塗り, ツユクサには, ワセリンを 塗らない。 ツユクサと ツユクサに それぞれ ポリエチレンの 袋を かぶせた 後, 中に 息を 吹き込み 図7のように 密封 する。 ツユクサと ツユクサに 光を 時間 当てる。 光を 時間 当てた ツユクサと ツユクサの 袋の 中の 気体を, それぞれ 気体, 気体と する。
図7
① 気体と 気体を 石灰水に 通すと, 石灰水の 変化は 表1のように なる。
② 光を 時間 当てた ツユクサと ツユクサの 葉を 一枚ずつ 取り, それぞれ 熱湯に つけて 柔らかく した 後, 温めた エタノールで 脱色 する。 脱色 した 葉を 水で 洗い, ヨウ素液に 浸した ときの 葉の 色の 変化は 表2のように なる。
表1と 表2の 両方の 結果が 得られると, ツユクサが 葉で 光合成を 行う 際に 必要な 二酸化炭素は, 葉や 茎から 取り入れられると 言える。
表1
表2
〈仮説〉の 表1の (1) と (2) , 表2の (3) と (4) に それぞれ 当てはまる ものと して 適切なのは, 下の アと イの うちでは どれか。
表1
(1) ア 変化 しない。 イ 白く 濁る。
(2) ア 変化 しない。 イ 白く 濁る。
表2
(3) ア 変化 しない。 イ 青紫色に なる。
(4) ア 変化 しない。 イ 青紫色に なる。
水溶液と 金属を 用いた 実験に ついて, 次の 各問に 答えよ。
<実験1>を 行った ところ, <結果1>のように なった。
<実験1>
(1) 図1のように, 薄い 塩酸を 入れた ビーカーに 電極と して 亜鉛板と 銅板を 入れ, 光電池用 モーターを つなぎ, 光電池用 モーターの 様子と 電極 付近の 様子を 観察 した。
図1
(2) 光電池用 モーターを 外した 後, 金属板を 取り出して 洗い, 金属板の 表面の 様子を 観察 した。
(3) (1)の ビーカーに 入れる 薄い 塩酸を, 砂糖水, エタノールに 替え, それぞれに ついて (1), (2)と 同様の 実験を 行った。 ただし, 亜鉛板と 銅板は その 都度 新たな ものに 替える ことと する。
<結果1>
液体の 種類 | 薄い 塩酸 | 砂糖水 | エタノール |
光電池用 モーターの 様子 | 回転 した。 | 回転 しなかった。 | 回転 しなかった。 |
電極 付近の 様子 | 亜鉛板と 銅板の 両方から 気体が 発生 した。 | 変化が なかった。 | 変化が なかった。 |
金属板の 表面の 様子 | 亜鉛板の 液に つかって いた 部分の 表面が ざらついて いた。 銅板は 変化が なかった。 | 亜鉛板と 銅板の, どちらも 変化が なかった。 | 亜鉛板と 銅板の, どちらも 変化が なかった。 |
[問1] <結果1>から, 亜鉛板と 銅板を 入れて 電流が 取り出せる 液体と, <実験1>の (1)に おける 電流の 向きを 図2の 矢印と 矢印の 向きから 一つ 選んだ ものを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 下の 表の ア~エの うちでは どれか。
ただし, 亜鉛は 亜鉛板 付近の 塩酸と 反応 するので 気体の 発生が 見られるが, 電流を 取り出す 仕組みとは 関係が ない。
図2
| 亜鉛板と 銅板を 入れて 電流が 取り出せる 液体 | <実験1>の (1)に おける 電流の 向き |
ア | 非電解質が 溶けた 水溶液 | 矢印の 向きに 流れる。 |
イ | 非電解質が 溶けた 水溶液 | 矢印の 向きに 流れる。 |
ウ | 電解質が 溶けた 水溶液 | 矢印の 向きに 流れる。 |
エ | 電解質が 溶けた 水溶液 | 矢印の 向きに 流れる。 |
次に,<実験2>を 行った ところ, <結果2>のように なった。
<実験2>
(1) 図3のように, 塩化銅 水溶液と 炭素棒を 用いて 回路を 作り, の 電圧を 加えて, 分間 電流を 流した。
図3
(2) 電流を 流して いる ときの, 電極 付近で 起こる 変化の 様子を 観察 した。
<結果2>
(1) 陽極の 表面からは 気体が 発生 し, 手で あおいで においを 確認 すると, プールの 消毒剤のような 刺激臭が した。
(2) 陰極に 赤い 物質が 付着 した。 付着 した 物質を 取り出し, 薬さじで こすると 金属 光沢が 見られた。
[問2] <結果1>と <結果2>の 電極 付近の 様子から, <実験1>の (1)の 銅板の 表面で 起こった 化学 変化と, <実験2>の 陰極の 表面で 起こった 化学 変化を 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| <実験1>の (1)の 銅板の 表面で 起こった 化学 変化 | <実験2>の 陰極の 表面で 起こった 化学 変化 |
ア | 塩化物 イオンが 電子を 受け取って 塩素 原子に なり, 塩素 原子が 個 結び付いて 塩素が 発生 した。 | -の 電気を 帯びた 銅イオンが, 電子を 失って 銅と なり, 炭素棒に 付着 した。 |
イ | 水素 イオンが 電子を 受け取って 水素 原子に なり, 水素 原子が 個 結び付いて 水素が 発生 した。 | -の 電気を 帯びた 銅イオンが, 電子を 失って 銅と なり, 炭素棒に 付着 した。 |
ウ | 塩化物 イオンが 電子を 受け取って 塩素 原子に なり, 塩素 原子が 個 結び付いて 塩素が 発生 した。 | +の 電気を 帯びた 銅イオンが, 電子を 受け取って 銅と なり, 炭素棒に 付着 した。 |
エ | 水素 イオンが 電子を 受け取って 水素 原子に なり, 水素 原子が 個 結び付いて 水素が 発生 した。 | +の 電気を 帯びた 銅イオンが, 電子を 受け取って 銅と なり, 炭素棒に 付着 した。 |
次に, <実験3>を 行った ところ, <結果3>のように なった。
<実験3>
(1) 図4のように,燃料 電池用の 電極を 使用 した 簡易 電気 分解 装置に 水酸化ナトリウム 水溶液を 入れ, 電源 装置に つないだ。
図4
(2) 電源 装置の 電源を 入れて 電流を 流し, それぞれの 電極で 発生 した 気体を 集め, 集まった 気体の 体積を 調べた。
(3) 電源 装置の 電源を 切り, 電源 装置を 外して, 図5のように 電極に 光電池用 モーターを つなぎ, 光電池用 モーターの 回転が 止まるまで 観察を 続けた。
図5
<結果3>
(1) 陰極で 発生 した 気体の 体積は, 陽極で 発生 した 気体の 体積の およそ 倍で あった。
(2) 光電池用 モーターを つなぐと 回転 し, 陰極の 気体も 陽極の 気体も 体積が 少しずつ 減少 した。
[問3] <実験3>で 起こる 化学 変化の うち, 化学 エネルギーが 電気 エネルギーに 変換 される ときの 化学 変化を, 化学 反応式で 書け。
電流と 磁界の 関係を 調べる 実験に ついて, 次の 各問に 答えよ。
<実験1>を 行った ところ, <結果1>のように なった。
<実験1>
(1) 図1のように, 台に 固定 した コイル, スイッチ, 導線, 電源 装置を 用いて 回路を 作り, 極が 黒く 塗られた 方位 磁針を, 台上の 点から 点までの 各点に 置いた。
図1
(2) スイッチを 入れ, 方位 磁針の 極が 指す 向きを 調べた。
<結果1>
点から 点までの 各点に 置いた 方位 磁針の 極が 指す 向きと コイルを 流れた 電流の 向きは, 図2のように なった。
図2
[問1] <結果1>から, 台の 面上に おける コイルの 周りの 磁界の 向きを 矢印で 表した ものと して 適切なのは, 次の うちでは どれか。
ア
イ
ウ
エ
次に, <実験2>を 行った ところ, <結果2>のように なった。
<実験2>
(1) 金属棒止めが ついた 金属の レール, 金属棒, 磁石, 電流計, 電圧計, 抵抗の 大きさが の 抵抗器, スイッチ, 導線, 電源 装置を 用意 した。
(2) 図3のように, 水平面上に 本の レールを 平行に 置き, 上面が 極に なるように 磁石の 向きを そろえて 等間隔に 並べて 装置を 作り, 金属棒を 向きが レールと 直角に なるように 点に 置き, 回路を 作った。
図3
(3) 電源 装置の 電圧を に し, スイッチを 入れ, 金属棒が 動く 方向を 調べた。
(4) スイッチを 切り, 金属棒を 点に もどした。
(5) 電源 装置の 電圧を に し,スイッチを 入れ, 金属棒の 動きが (3)と 比べ, どのように 変わるかを 調べた。
<結果2>
(1) <実験2>の (3)で 調べた 金属棒は, 点の 方向に 動き, 金属棒止めに 衝突 して 静止 した。 金属棒が 静止 して いる とき, 電流計の 値は で あった。
(2) <実験2>の (5)で 調べた 金属棒は, 点の 方向に <実験2>の (3)と 比べ 速く 動き, 金属棒止めに 衝突 して 静止 した。 金属棒が 静止 して いる とき, 電流計の 値は で あった。
[問2] 電源 装置の 電圧を に した まま, 図3の 回路上の 点から 点までの 間に 抵抗の 大きさが の 抵抗器を 一つ 追加 する ことで, <結果2>の (2)より 金属棒が 速く 動くように したい。 二つの 抵抗器を 点から 点までの 間に どのように つなげば よいか。 解答 用紙の 点から 点までの 間に 電気用 図記号を 用いて 二つの 抵抗器の つなぎ方を かけ。 また, 解答 用紙に かいた つなぎ方で 金属棒が 速く 動く 理由を, 「回路 全体の 抵抗」と 「金属棒に 流れる 電流」と いう 語句を 用いて 簡単に 書け。
[問3] <実験2>と <結果2>から, 金属棒が 金属棒止めに 衝突 して 静止 して いる とき, 磁石に よる 磁界の 向き (), 金属棒に 流れて いる 電流の 向き (), 金属棒に 流れる 電流が 磁界から 受ける 力の 向き ()の それぞれを 矢印で 表した ものと して 適切なのは, 下の ア~エの うちでは どれか。
ただし, ア~エの 金属棒の 向きは, 図3と 同じ 向きで ある。
ア
イ
ウ
エ
次に, <実験3>を 行った ところ, <結果3>のように なった。
<実験3>
(1) 図4のように, スタンドに, 上面が 極に なるように 棒磁石を 糸で つるした。 また, コイル, 検流計, 導線を 用いて 回路を 作り, コイルの 中心が, 点から 点までの 間を 上下 方向に 動かせるように した。
図4
(2) コイルを 点から 点まで 動かした ときの 検流計の 針が 振れる 向きを 調べた。
(3) コイルを 点から 点まで 動かした ときの 検流計の 針が 振れる 向きを 調べた。
(4) 棒磁石の 上面を 極に なるように 付け替え, (2), (3)と 同様の 実験を 行った。
<結果3>
棒磁石の 上面 | 極 | 極 | ||
コイルの 動き | 点から 点まで 動かした とき | 点から 点まで 動かした とき | 点から 点まで 動かした とき | 点から 点まで 動かした とき |
検流計の 針が 振れる 向き | 右に 振れた。 | 左に 振れた。 | 左に 振れた。 | 右に 振れた。 |
[問4] <結果3>から, コイルを 点から 点までの間で 連続 して 往復 させた ときに 生じる 電流のように, 電流の 大きさと 向きが 周期的に 変わる 電流の 名称と, <実験3>の (4)の 後, コイルを 点から 点の 方向に 動かす とき, コイルが 点から 点まで 動いて いる 間の 検流計の 針が 振れる 向きを 組み合わせた ものと して 適切なのは, 次の 表の ア~エの うちでは どれか。
| 電流の 大きさと 向きが 周期的に 変わる 電流の 名称 | コイルを 点から 点の 方向に 動かす とき コイルが 点から 点まで 動いて いる 間の 検流計の 針が 振れる 向き |
ア | 直流 | 右に 振れる。 |
イ | 直流 | 左に 振れる。 |
ウ | 交流 | 右に 振れる。 |
エ | 交流 | 左に 振れる。 |
[問1] イ
[問2] ア
[問3] エ
[問4] イ
[問5] エ
[問6] ア
[問7] ウ
[問1] エ
[問2] イ
[問3] ア
[問4] ウ
[問1] イ
[問2] エ
[問3] ウ
[問4] ア
[問1] エ
[問2] ウ
[問3]
(1) イ
(2) ア
(3) ア
(4) イ
※ [問3] 全て 「正答」で, 点を 与える。
[問1] ウ
[問2] エ
[問3]
[問1] ア
[問2]
【つなぎ方】
【理由】
回路 全体の 抵抗が 小さく なり, 金属棒に 流れる 電流が 大きく なったから。
[問3] エ
[問4] ウ