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今回は、2022年に行われた、長野県公立高校入試「理科」の問題・解答・詳しい解説を公開致します。

 

※全体的に難易度が高いセットでした。

 

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問1 物質の循環・葉の蒸散量の計算

 

Ⅰ(1)

解答:エ

解説:

ア:多細胞生物の動物プランクトンです。

イ:細菌類に属すると思われます。

ウ:シダ植物です。

エ:正しい。

 

Ⅰ(2)i

解答:イ

解説:

ステージ上下式顕微鏡では、接眼レンズは高倍率なものほど長くなるので、レンズとプレパラートとの距離は短くなります。

倍率が上がると、視野が狭くなり、明るさは暗くなります。

 

Ⅰ(2)ii

解答:ツリガネムシ

解説:

ツリガネムシは単細胞生物の動物細胞です。

あまり問われることはありませんが、覚えておきましょう。

 

Ⅰ(3)

解答:(例)微生物のはたらきによりデンプンが分解され、ヨウ素液と反応しなかったから

解説:

解答の通りです。

 

Ⅰ(4)あ ★やや難

解答:(例)空気によりデンプンが分解されないこと

Ⅰ(4)い

解答:(例)水にうすいデンプン溶液を加え、空気を送り込み続け、ヨウ素液を加えて色の変化を調べる

解説:

デンプンの分解において、空気が微生物のはたらきに影響していることを確かめたいので、空気のみではデンプンが分解されないことを確認できればよいです。

そのためには、空気+水+デンプンの対照実験を行います。

 

Ⅰ(5)う

解答:イ

Ⅰ(5)え

解答:カ

解説:

問題文に「より多くのエネルギーを得て活動が活発になった」とあるので、細胞呼吸のはなしをしています。

細胞呼吸では、有機物を燃やして(酸素と化合して、酸化させて)、水と二酸化炭素に分解して、生命活動に必要なエネルギーを得ます。

 

Ⅱ(1)

解答:0.1

解説:

蒸散が起こる場所を洗い出します。

① 葉の裏側にワセリンをぬった→蒸散が起こる場所は、葉の表+茎

② 葉の表と裏側にワセリンをぬった→蒸散が起こる場所は、茎

③ ワセリンをぬらない→蒸散が起こる場所は、葉の表+葉の裏+茎

これより、

葉の表=①(葉の表+茎)- ②(茎)=1.5mL – 1.4mL=0.1mL

 

Ⅱ(2) ★やや難

解答:74

解説:

葉の裏=③(葉の表+葉の裏+茎)- ①(葉の表+茎)=4.2mL – 1.1mL=3.1mL

アジサイの蒸散量全体=③(葉の表+葉の裏+茎)=4.2mL

ゆえに、

(3.1mL/4.2mL)×100=73.80・・・≒74%

 

Ⅱ(3) ★やや難

解答:植物名・・・スイレン、理由・・・(例)葉の表側の蒸散量1.1mLが、裏側の蒸散量0.1mLに比べて多いから

解説:

葉の表の蒸散量が葉の裏側の蒸散量より多い植物を選びます。

・ツバキ

葉の表=①(葉の表+茎)- ②(茎)=1.5mL-1.4mL=0.1mL

葉の裏=③(葉の表+葉の裏+茎)- ①(葉の表+茎)=6.2mL-1.5mL=4.7mL

葉の表の蒸散量<葉の裏側の蒸散量より、不適です。

・アジサイ

葉の表=①(葉の表+茎)- ②(茎)=1.1mL-0.2mL=0.9mL

葉の裏=③(葉の表+葉の裏+茎)- ①(葉の表+茎)=4.2mL-1.1mL=3.1mL

葉の表の蒸散量<葉の裏側の蒸散量より、不適です。

・ユリ

葉の表=①(葉の表+茎)- ②(茎)=0.6mL-0.2mL=0.4mL

葉の裏=③(葉の表+葉の裏+茎)- ①(葉の表+茎)=2.8mL-0.6mL=2.2mL

葉の表の蒸散量<葉の裏側の蒸散量より、不適です。

・スイレン

葉の表=①(葉の表+茎)- ②(茎)=1.2mL-0.1mL=1.1mL

葉の裏=③(葉の表+葉の裏+茎)- ①(葉の表+茎)=1.3mL-1.2mL=0.1mL

葉の表の蒸散量>葉の裏側の蒸散量より、これが答えです。

 

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問2 蒸留・炭酸水素ナトリウムの熱分解

 

Ⅰ(1)

解答:蒸留

解説:

単純な知識問題なので、解説略。

 

Ⅰ(2)

解答:12.1g

解説:

25%=25/100=1/4より、混合物48.5gの1/4倍がエタノールの質量です。

48.5g×1/4=12.125≒12.1g

 

Ⅰ(3)

解答:(例)沸騰が始まった

解説:

加熱時間が3分は、純粋なエタノールの沸点78.4℃付近であるので、エタノールの沸騰が始まっています。

純粋な水の沸点は100℃より、加熱時間が3〜5分の間は、水は沸騰していません。

 

Ⅰ(4) ★やや難

解答:50%

解説:

実験②より、密度[g/cm3]=12.7g÷13.6cm3=0.933・・・≒0.93g/cm3

図4より、密度が約0.93g/cm3であるときの質量パーセント濃度は、約50%です。

 

Ⅰ(5)

解答:エ

解説:

粒子は水中で均一に散らばっています。

図3から、蒸留により、先にエタノールを多く含む液体が出てくるので、液中にあるエタノールの粒子(分子)の数は、やや多くなります。

エタノールの粒子の合計数は変わらないので、選択肢アは不適です。

 

Ⅰ(6)

解答:(例)発生した蒸気を冷却し、液体にする役割

解説:

図2と図5を比較すると、酒などが入ったタンクは枝つきフラスコを、集まった液体を入れる容器は試験管を表していることが分かります。

Xの部分に「給水口」とあることから、Xの部分は冷えた水が入ったビーカーを表しています。

蒸留の実験において、冷えた水が入ったビーカーは、蒸気を冷却して液体にする役割があります。

 

Ⅱ(1)

解答:Na2CO3、H2O

解説:

炭酸水素ナトリウムの熱分解により、固体として炭酸ナトリウム、液体として水、気体として二酸化炭素が発生します。

NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2

左辺と右辺の原子の個数を比較すると、Na原子、H原子、C原子、O原子それぞれが、右辺が左辺の2倍あるので、左辺の炭酸水素ナトリウムを2倍します。

2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2

すべての原子を見たので、これで化学反応式が完成です。

 

Ⅱ(2)

解答:0.495g

解説:

重そう2.1gが完全に反応すると、二酸化炭素が280cm3発生することから、二酸化炭素が66cm3発生したときに反応した重そうの質量は、比例式を立てて、

2.1g:280cm3=x:66cm3

x=2.1×66/280=0.3×66/40=0.3×33/20=3×33/200=99/200=0.495g

 

Ⅱ(3)i

解答:方法・・・イ、理由・・・アンモニアは空気より軽く、二酸化炭素は空気より重いから

解説:

アンモニアは空気より軽く、水に非常にとけやすいので、上方置換法で捕集します。

二酸化炭素は空気より重い(空気の約1.5倍)ので、上方置換法では捕集できません。

 

Ⅱ(3)ii

解答:ア、オ

解説:

ア:正しい。アンモニアは刺激臭があるので、手であおぎよせるようにしてかぎます。

イ:酸素の助燃性の性質です。

ウ:水の性質です。塩化コバルト紙を水につけると、青色→赤色になります。

エ:赤色リトマス紙なら正しいです。

オ:正しい。アンモニアが水にとけるとOHが発生するので、緑色または黄色のBTB溶液の色が青色になります。

 

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問3 地震・太陽の南中高度

 

Ⅰ(1)

解答:震度

解説:

単純な知識問題なので、解説略。

 

Ⅰ(2)

解答:X・・・1、Y・・・2

解説:

X1台で上下方向の揺れが観測できます。

Y1台で左右方向の揺れが観測できるので、東西方向と南北方向の揺れを観測するには、Yは2台必要です。

 

Ⅰ(3)

解答:ウ

解説:

ア:図4を見ると、日本海側では、地下150mより深いところでも地震が起こっていることが分かります。

イ:図4を見ると、太平洋側では、地下100mより浅いところで地震が多く起こっていることが分かります。

ウ:正しい。

エ:図4より、明らかに誤りです。

 

Ⅰ(4)i

解答:6

解説:

P波とS波の到達時間の差を求めればよいです。

(72km÷4km/s)-(72km÷6km/s)=18-12=6s

 

Ⅰ(4)ii

解答:あ・・・イ、い・・・エ、う・・・カ、え・・・17

解説:

あ:日本列島には、太平洋プレート、北アメリカプレート、ユーラシアプレート、フィリピン海プレートの4つが集まっています。

い:図5震央は、太平洋プレートとフィリピン海プレートの境界である日本海溝あたりにあります。

う:大きなゆれは主要動(S波)です。

え:観測点AにS波が到達するのにかかる時間は4km÷4km/s=1s、観測点BにS波が到達するのにかかる時間は78km÷4km/s=18sより、時間差が17sあります。

 

Ⅱ(1)

解答:お・・・C、か・・・D、き・・・(例)大きく

解説:

実験より、CよりもDの方が、太陽から受けるエネルギーの量が多くなります。

図6より、「太陽の高度=90° – 設置角度」であるので、太陽の高度と設置角度の和は90°で一定です。

ゆえに太陽の高度が低くなると、設置角度は大きくなります。

 

Ⅱ(2)

解答:(例)公転面に対して地軸を傾けて公転しているため、季節によって太陽の南中高度が異なるから

解説:

図6より、「太陽の高度=90° – 設置角度」であるので、太陽の高度と設置角度の和は90°で一定です。

表より、太陽の高度は、春分が53°、夏至が76°、秋分が53°、冬至が30°と変化しています。

これは地球が地軸の北極側を公転面に垂直な方向に23.4°傾けているため、太陽の南中高度が季節によって変化するためです。

 

Ⅱ(3)

解答:26

解説:

春分の日の太陽の南中高度は、90°-26°=74°です。

図6より、「太陽の高度=90° – 設置角度」であるので、太陽の高度と設置角度の和は90°で一定です。

よって、設置角度は90°-74°=26°

問4 浮力・電磁誘導

 

Ⅰ(1)

解答:0.2

解説:

船の質量が20g、重力の大きさは1N/100gであるので、

20g×(1N/100g)=1/5=0.2N

 

Ⅰ(2)i

解答:(例)船にはたらく浮力は、船にはたらく重力と、おもりが船を押す力の合力に等しい

解説:

鉛直下向きの力と鉛直上向きの力に分けて考えます。

鉛直下向きには、船にはたらく重力とおもりが船を押す力の2つ力(合力)が働いています。

鉛直上向きには、船に浮力がはたらいています。

よって、以下の関係が成り立ちます。

船にはたらく重力+おもりが船を押す力(合力)=船にはたらく浮力

上式を日本語化して、答えが得られます。

 

Ⅰ(2)ii

解答:2.7

解説:

船にはたらく浮力=船にはたらく重力+おもりが船を押す力(合力)=0.2N+2.5N=2.7N

 

Ⅰ(3) ★難

解答:150

解説:

まず、正確でない考察をします。

船が1cm深く沈むと、船が押しのけた水の体積は、10cm×10cm×1cm=100cm3大きくなります。

水の密度を1g/cm3とすると、100cm3は100gであり、重力の大きさは1N/100gであると問題で決めているので、100cm3は1Nに相当します。

アルキメデスの原理より、この1Nが浮力に相当するので、船が沈む深さを1cm浅くするには、船全体の重さを1N小さくすればよいので、おもりの質量を100g軽くします。

実験では、おもりの質量は250gであるので、250g-100g=150gのものにすればよいです。

これで答えが得られましたが、上記の考察は正確ではありません。

水の密度を1g/cm3と仮定して考察していますが、問題文に水の密度を1g/cm3と仮定する文章が無いからです。

ではどうすれば正確な考察になるのか。

正解は、表1の値を用いることです。

表1のAでは、船が0.2cm沈んだときの浮力の大きさが0.2Nなので、1cm沈んだときの浮力の大きさは1Nです。

だから、船の沈む深さを1cm浅くするには、船全体の重さを1N小さくすればよいです。

1Nは100gに相当すると問題文で決めており、船の質量は20gと一定であることから、おもりを100g軽くします。

実験では、おもりの質量は250gであるので、250g-100g=150gのものにすればよいです。

 

Ⅰ(4)i

解答:あ・・・150、い・・・250

解説:

図2より、船が1.5cm沈んだときの、船が水を押しのけた体積は、10cm×10cm×1.5cm=150cm3です。

表2より、おもり1個の体積は200cm3 – 100cm3=100cm3

したがって、おもり全体の体積と船が水を押しのけた体積の和は、150cm3+100cm3=250cm3ずつ増えていきます。

 

Ⅰ(4)ii ★難

解答:150

解説:

問題文に「表2からわかることをもとに面積を求め」とあるので、表2の情報のみで算出します。

船20g・底面積100cm2で、0.2cm沈む

船30g・底面積100cm2で、0.3cm沈む

船20g・底面積100cm2で、おもり4個で6.2cm沈む(+6cm)

船30g・底面積100cm2で、おもり4個で6.3cm沈む(+6cm)

船30g・底面積Xcm2で、おもり4個で4.2cm沈む

同じ質量では、底面積が大きくなると、沈む深さは小さくなる、つまり反比例の関係があるので、

100:X=4.2:6.3

X=100×6.3/4.2=100×63/42=100×9/6=100×1.5=150cm2

次に、アルキメデスの原理を用いて計算してみます(※水の密度を1g/cm3と問題文に書かれていないので、正確な考察ではありません)。

船の底面積をXとすると、船が押しのけた水の体積は、4.2X[cm3]です。

水の密度を1g/cm3とすると、船が押しのけた水の重さは

4.2X[cm3]×1g/cm3×1N/100g=4.2X/100[N]

表2より、おもり4個が押しのけた水の体積は400cm3だから、おもりが押しのけた水の重さは

400cm3×1g/cm3×1N/100g=4[N]

よって、船とおもり全体にはたらく浮力の大きさは、

4.2X/100[N]+4[N]

船の重さは0.3N、おもり4個の重さは2.5N×4=10Nだから合計で10.3Nです。

よって、

4.2X/100[N]+4[N]=10.3[N]

⇔ 4.2X/100=6.3

⇔ X=6.3×100/4.2=63×100/42=9/6×100=1.5×100=150cm2

 

Ⅱ(1) ★やや難

解答:磁界の向き・・・ア、検流計の針・・・-

解説:

コイルの手前から見て、電流の向きが左から右向きであるので、送電側コイルの上部がN極です。

よって、磁界の向きは選択肢アです。

図5の実験2の②では、送電側コイルの上部がS極なので、受電側コイルの下部がS極になっています。問題文より、このとき検流計の針が+に触れています。

実験2の③では、送電側コイルの上部がN極なので、受電側コイルの下部がN極になっているので、検流計の針は-に触れます。

 

Ⅱ(2) ★やや難

解答:ア、ウ

解説:

交流では電圧が周期的に変わるので、電流の向きが周期的に変わります。

このとき、送電側コイルでは、電流の向きが周期的に変わるため、磁界の向きも周期的に変化します。

受電側コイルでは、コイルをつらぬく磁界の向きが周期的に変化するため、受電側コイルの下部はN極→S極→N極→・・・と周期的に変化するため、誘導電流の向きも周期的に変化します。

 

Ⅱ(3)

解答:160分

解説:

7.5W×X[h]=20Wh

X=20/7.5[h]=20/7.5×60min=200/75×60=200/5×4=800/5=160min

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