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中学3年北海道学力テスト第7回「理科」(2021年度)問題・解答・解説
大問1 気体の性質
問1
解答：0.48g
解説：
0.0012g/cm3×400cm3＝0.12×4＝0.48g
問2
解答：空気の密度より小さいこと。（例）
解説：
表より、水素は空気より軽いため、空気中を浮きます。
その浮力は、ポリエチレンの袋にはたらく重力の大きさより大きいことが分かります。
問3
解答：二酸化炭素
解説：
下方置換法は空気より重い気体を捕集する捕集法なので、表より、二酸化炭素が該当します。
問4
解答：方法･･･気体に火のついた線香を入れる。（例）、結果･･･線香が炎をあげて激しく燃える。（例）
解説：
酸素には助燃性があるので、線香の火を近づけると炎をあげて燃えます。
窒素は他の物質と反応することがほとんどない、という性質があります。
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大問2 電磁誘導 ★やや難
問1
解答：a･･･磁界、b･･･電圧、c･･･電磁誘導
解説：
コイルの磁界は、電圧→電流→磁界の順で起こっています。
この順番をしっかり覚えておくと、記述問題にも対応できるようになるでしょう。
問2
解答：コイルの上から棒磁石のS極を近づける、コイルから棒磁石のN極を上に遠ざける（など）
解説：
①ではコイルの上面がN極になっており、検流計の針は左に振れています。
検流計の針が右に振れるようにするには、コイルの上面がS極になればよいです。
そのためには、磁石のS極をコイルに近づけたり、磁石のN極をコイルから離したりすればよいです。
問3
解答：コイルYの中の磁界が変化しないから。（例）
解説：
図2ではコイルXの左側がN極になっています。
磁界の向きはN極→S極であるので、コイルYには磁石のS極が右から近づいた状態になり、検流計の針は右に振れます。
電磁誘導を起こすには、コイルに向けて磁石を上下させて、コイルの中の磁界を変化させる必要があります。
図2では、コイルYの磁界の変化が生じていないので、誘導電流は流れません。
問4
解答：イ
解説：
抵抗は電流の流れにくさを表すので、抵抗を小さくすると、コイルXに流れる電流の大きさが大きくなり、コイルYへの磁界の大きさも大きくなります。磁界の向きは変わりません。
②では検流計の針は右に振れているので、抵抗を小さくすると、検流計の針の右への振れ方が大きくなります。
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大問3 質量保存の法則
問1
解答：発熱反応
解説：
解答の通りです。
問2
解答：理由･･･ポリエチレンの袋の中の酸素が使われてしまったから。（例）、質量･･･ウ
解説：
化学カイロは、鉄の酸化により生じた熱を利用しています。
酸化とは酸素と化合する反応なので、ポリエチレンの袋で密閉すると、ポリエチレンの袋の中の酸素が使われてしまい、これ以上反応が起こらず熱が生じなくなるため、温度が上がらなくなります。
下線部②までの間に、酸化が十分に起こっているため、かいろ全体の質量は、化合した酸素原子の質量分だけ増加します。
問3
解答：質量保存の法則
解説：
解答の通りです。
大問4 ダニエル電池
問1
解答：ア、エ
解説：
イオン化傾向の大きさはZn＞Cuなので、硫酸銅水溶液が亜鉛板に触れると、亜鉛板に銅が析出して、亜鉛板から電子が放出されなくなるため、電流が流れなくなってしまいます。
また、硫酸銅水溶液側では亜鉛イオン（Zn2+）が放出され＋の電気に傾き、硫酸銅水溶液側では銅イオン（Cu2+）が電子2個と結びついて銅になり、硫酸銅水溶液の硫酸イオン（SO42-）が残るため-の電気に傾きます。
これら電気の傾きをなくすため、セロハン膜を通じて、亜鉛イオンが硫酸銅水溶液側へ、硫酸イオンが硫酸亜鉛水溶液側へ移動します。
問2
解答：a･･･亜鉛、b･･･銅、c･･･2、d･･･亜鉛イオン（例）
解説：
電子は-の電気を帯びているので、陰極から出ます。
イオン化傾向の大きさはZn＞Cuなので、亜鉛が溶けて亜鉛イオン（Zn2+）となり電子を2個放出するので、亜鉛板が-極、銅板が＋極になります。
問3
解答：ア･･･化学、イ･･･電気
解説：
解答の通りです。
大問5 力学的エネルギー保存の法則
問1
解答：④
解説：
まず、小球には重力がはたらきます。
重力は斜面方向の分力と斜面に垂直方向の分力に分解できます。
小球には、重力の斜面に垂直方向の分力と等しい力である垂直抗力がはたらきます。
レールには摩擦力がはたらかないので、斜面方向の分力については考慮しなくてよいです。
問2
解答：位置･･･キ、法則･･･力学的エネルギー保存の法則（力学的エネルギーの保存）
解説：
小球が静止するとき、速さがゼロであることから、位置エネルギーのみ持ちます。
摩擦力や空気抵抗がはたらかないので、力学的エネルギー保存の法則より、小球が静止したとき、アの位置と同じ大きさの位置エネルギーを持ちます。
位置エネルギーの大きさが等しいので、基準面からの高さも等しいです。
問3
解答：位置･･･エ、理由･･･力学的エネルギーが、基準面ですべて運動エネルギーになっているから。（例）
解説：
基準面からの高さがゼロになるエのとき、小球の力学的エネルギーは運動エネルギーのみとなり、速さが最も大きくなります。
問4
解答：イ、ウ、オ
解説：
基準面からの高さが等しいと位置エネルギーの大きさが等しいので、力学的エネルギー保存の法則より、運動エネルギーの大きさも等しくなり、速さが等しくなります。
基準面からの高さが等しいのは、アとキ、イとウとオです。
大問6 双子葉類のつくり
問1
解答：双子葉類
解説：
解答の通りです。
問2
解答：イ
解説：
双子葉類なので、茎の維管束は輪状に、根は主根と側根に分かれています。
選択肢アとウのひげ根、ウとエの茎の維管束が全体に散らばっているのは、単子葉類の特徴です。
問3
解答：X･･･気孔、bの現象･･･蒸散
解説：
解答の通りです。
問4
解答：染まった部分･･･A、名前･･･道管
解説：
水の通り道である道管を選びます。
茎では維管束の内側、葉では表皮側（上側）に道管があります。
大問7 温帯低気圧
問1
解答：1012hPa
解説：
低気圧は中心部にいくほど気圧が低くなっていくこと、等圧線の太線は20hPaごとに引かれることから、1020hPa-8hPa＝1012hPa。
問2
解答：低気圧･･･温帯（低気圧）、O-A･･･温暖（前線）
解説：
図にある低気圧は、温帯低気圧です。
温帯低気圧の左側が寒冷前線、右側が温暖前線です。
問3
解答：ウ
解説：
温帯低気圧の左側が寒冷前線、右側が温暖前線です。
低気圧は反時計回りに風が吹き込むこと、北に寒気が南に暖気があること、冷たい空気は沈み暖かい空気は上昇することから考えていきます。
寒冷前線では、寒気が暖気の下に潜り込み、暖気を垂直方向に押し上げるため、寒冷前線の後方50〜60kmに、短時間に強い雨が降る積乱雲が生じます。
温暖前線では、暖気が寒気の上にはい上がるため、温暖前線の後方200〜300kmに、長時間にわたり弱い雨が降る乱層雲が生じます。
問4
解答：
解説：
解答の通りです。
大問8 動物細胞と植物細胞のちがい
問1
解答：X･･･核、染色液･･･酢酸オルセイン（溶液）（例）
解説：
Aのタマネギの表皮の細胞（植物細胞）、Bのひとのほおの内側の細胞（動物細胞）、Cのオオカナダモの葉の細胞（植物細胞）、すべてに共通してあるのは核です。
核は、酢酸カーミン溶液（赤く染まる）、酢酸オルセイン溶液（赤紫色に染まる）などの染色液に染まります。
問2
解答：葉緑体
解説：
解答の通りです。
問3
解答：はたらき･･･光合成、必要なもの･･･イ、エ、オ
解説：
光合成は光エネルギーを用いて、水と二酸化炭素からデンプンと酸素を合成する反応です。
問4
解答：タマネギ･･･A、理由･･･細胞壁があり、葉緑体（Y）がないから。（例）
解説：
AとBとの比較から、タマネギの表皮の細胞は植物細胞であるので、細胞壁があります。
AとCとの比較から、タマネギのりん葉の表皮は地中にあるため、光合成が行われず葉緑体（Y）がありません。
大問9 カエルの有性生殖
問1
解答：A･･･精子、B･･･卵、C･･･受精卵
解説：
カエルは動物であるので、オスの生殖細胞であるAは精子、メスの生殖細胞であるBは卵です。
精子と卵の核が合体すると受精卵となり、もとの体細胞と同じ染色体数になります。
問2
解答：減数分裂
解説：
解答の通りです。
問3
解答：A･･･n、B･･･n、C･･･2n
解説：
Aの精子とBの卵は生殖細胞であるので、減数分裂が起こっており、染色体数は、体細胞の染色体数2nの半分のnになります。
Cの受精卵は、体細胞の染色体数と同じ2nです。
問4
解答：イ→エ→ア→ウ→オ
解説：
発生により、受精卵は体細胞分裂をしていきます。このとき、最初は全体の大きさを変えないで体細胞分裂をしていきます。
イ→エ→ア→ウは、自分でエサをとることができる前段階であるので、胚です。
大問10 天球上での太陽の動き
問1
解答：O
解説：
天球上での太陽の動く道すじは、透明半球を用いて調べます。
透明半球への点の打ち方は、解答の通りです。
問2
解答：∠AOR
解説：
解答の通りです。
問3
解答：5時45分
解説：
PQ間は2時間に相当し、長さは4.0cmであることから、DP間の時間は比例式を用いて
2時間：4.0cm＝x：4.5
4x＝9
x＝9/4時間＝2時間＋1/4時間＝2時間15分
P点の時刻は午前8時であるので、その2時間15分前である5時45分が日の出の時刻です。
問4
解答：観測日･･･イ、約3か月後･･･①
解説：
図の天球では、太陽が真東（D点）から上り、真西（B）に沈むので、春分の日または秋分の日です。
その3か月後は夏至の日に近づきます。
夏至の日の天球上での太陽の動きは、選択肢②です。
選択肢①は、冬至の日です。
選択肢③は、春分の日または秋分の日ですが、図よりも南中高度が低いので、図よりも高緯度で太陽の動きを観測した結果です。
選択肢④は、南中高度が90°であるので、赤道上での春分の日または秋分の日です。
