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2011麻布中学理科解説

問題 (なぜかサムネイルが透明になってしまいましたが、6枚きちんとこの下に掲示されてます(汗))
2011麻布01←ココ 2011麻布02←ココ2011麻布03←ココ
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『E』『V』はそれぞれ、地球、金星を表す英語、Earth、Venus の頭文字ですね。
問1 下の表のように考えます。

              地球      金星
 -----------------------------------------------------------------------------
 太陽からの距離    |  10   :   7
 図の円錐の底面積   | 10×10  :    7×7  (距離の2乗)
 単位面積当たりの光量 |  7×7   :  10×10 (底面積の逆比)

よって、金星の1m² に送られるエネルギー量は、地球のそれの

  (10×10)/(7×7)=2.04…

と、なります。
よって正解は、『オ.2倍』です。
問2 問1の結果を使います。

              地球      金星
 -----------------------------------------------------------------------------
 太陽からのエネルギー |   1   :   2
 吸収されるエネルギー | 1×70%  :   2×22%

よって、金星の1m²に吸収されるエネルギー量は、地球のそれの

  (1×0.7)/(2×0.22)×100[%]=62.8…%

と、なります。
よって正解は、『63』です。
問3 正解は『オ.水や氷』です。もしも『イ.綿』だったら、アルプスの少女ハイジのオープニングのように、雲に乗れるかもしれませんね(んなわけないか(笑))。
問4① 金星が吸収する単位面積当たりのエネルギーは、問2によると、地球の62.8%です。地球より太陽に近いのに、吸収するエネルギー量は、地球より少ないのです!! 驚きですね! にも関わらず、表面温度が460℃というのです。地球の平均気温15℃よりはるかに高いです。コリャ2度ビックリです。なぜなのかは、文章を読み進めればわかります。①は、地球大気の0.04%を占めるのですから、二酸化炭素です。金星表面は、二酸化炭素の温室効果で、吸収する少ないエネルギーを、効率良く表面の熱にしているのです。正解は『ウ.二酸化炭素』です。
問4② 原始地球に大量にあった気体の二酸化炭素は、海、つまり液体の水に溶け込むことで、現在の濃度まで下がったのです。液体の水が大量にある、というのは地球の特筆すべき特徴です。そんな星は、太陽系では地球だけです。正解は『カ.水(海水)』です。
問4③④ 水に溶けた二酸化炭素(CO₂)は、緑色植物の光合成に使われます。その緑色植物は、動物に食われて、一部は炭酸カルシウム(CaCO₃)になり海底に沈殿し、石灰岩になります。炭酸カルシウムを多くつくる生物には、貝(貝殻は炭酸カルシウムのかたまりです)、サンゴがいます。サンゴはクラゲやイソギンチャクなどと同じで、刺胞動物門に属する動物です。サンゴの骨格(通常目にする部分)は、炭酸カルシウムを主成分とします。正解は、③が『サ.サンゴ』、④が『セ.石灰岩』です。
問4⑤ 『現在の地球の大気の中で一番多い成分』ですから、正解は『ア.ちっ素』です。
問5① 赤道全周が4万km、北緯40度での全周が3万kmですから、回転の速さもそのまま3/4倍です。

  460[m/秒]× 3/4 =345[m/秒]

ところが、サイトによっては、347m/秒を正解にしているところもあります。なぜなのでしょう?
1日は、24[時間]×60[分]×60[秒]=86400[秒]です。つまり、赤道上は、86400秒かけて、40000km移動します。これを基に計算すると、

  40000[km]×1000[m]÷86400[秒]=462.96…[m/秒] と、なります。

これを北緯40度に当てはめると、

  462.96[m/秒]× 3/4=347.22…[m/秒]と、なるのです。

私は、問題文中の数値をそのまま使った『345』が中学の想定した正解だと思いますが、『347』もアリなのかもしれませんね。
問5② 地球の自転は1回転/日、偏西風は1回転/7日です。よって、

  1 / 7 × 100[%]= 14.2…[%]

ですから、正解は『14』です。
問5③ ①の解答によって、正解が異なってきますね。
①を『345』とした場合。

  345[m/秒]×0.14=48.3[m/秒]→正解は『48』です。

①を『347』とした場合。

  347[m/秒]×0.14=48.58[m/秒]→正解は『49』になります。

ところが、ここの正解を『50』としているサイトがあるのですよ。
①の正解を『347』とし、②の14%を算出したもとになっている『1/7(=1÷7)』を用いると、

  347 ÷ 7 =49.57…[m/秒]となり、この場合正解は『50』となります。ウ~ン、f-_-;;

問5④ 金星の自転が、1回転/240日(東周り!)、金星の東風が1回転/4日、『金星の大きさが地球と同じだとする』のですから、

  240 ÷ 4 =60[倍]→正解は『60』です。
問5⑤ 金星では4日間で一周、地球では7日間で一周するのですが、②をどう解答したかによって、正解が異なってきますね。
②を『48』とした場合、

  48[m/秒]× 7/4=84[m/秒] →正解は『84』です。

②を『49』とした場合、

  49[m/秒]× 7/4=85.75[m/秒]→正解は『86』です。

②を『50』とした場合、

  50[m/秒]× 7/4=87.5[m/秒]→正解は『88』です。


問1① キッチンペーパーやラップフィルムが加熱できない理由ですから、『燃えやすい』です。
問1② ラップフィルムやアルミホイルがだし汁を濾すことができない理由ですから、正解は『水を通さない』です。
問2 キッチンペーパーでは水蒸気が逃げてしまいます。正解は『水分が逃げてご飯が乾いてしまうから。』です。電子レンジは英語で、マイクロウェーブオーブンと言います。直訳すれば『電波調理器』でしょうか。電波を照射し、食品の含む水分子を振動させることで加熱します。一方、アルミニウムは良導体ですので、電波が照射されると、電流が発生します。この電流によってアルミホイル自体が発熱し、火花が飛ぶのです。特に、アルミホイルの端のギザギザに尖った部分からよく火花が出ます。ネット上の料理の記事では、電子レンジでの茶碗蒸しなどの調理にアルミホイルを使う説明がされている場合がありますが、危険なので止めるべきです。正解は『火花が出るので危険だから』です。また、アルミホイルは電波を反射してしまうので、あまりあたたまりません。
問3 正解は『エ.繊維』です。窓ガラスに金網を入れるのも『繊維を混ぜると割れにくくなる』ことの応用ですね。
問4 虫眼鏡の枠内に、方向がランダムになるように繊維を描けば正解でしょう。
問5 決まった方向に破れやすいのですから、決まった方向に繊維を描けば正解です。
問6 2.7gで1cm³ですから、27gの体積は10cm³です。体積が10cm³、面積が5000cm²ですから、その厚さ(高さ)は、

  10[cm³]÷ 5000[cm²]=0.002[cm]=0.02[mm]

正解は『0.02』です。
問7 ラップフィルムが巻いてある状態を『柱体』と見ます。

  柱体の底面積=2×2×3.14ー1.8×1.8×3.14=2.3864[cm²]=238.64[mm²]

この底面積は、『長さ×厚み』の細長い長方形が巻付いたものですから、

  ラップフィルムの厚み=238.64[mm²]÷ 20000[mm]=0.0119…[mm]

よって、正解は『ウ.0.01mm』です。
問8A 正解は『ア』です。キッチンペーパーは紙です。水酸化ナトリウムの強アルカリに漬けて、植物繊維以外の物(タンパク質など)を溶かして洗い流してしまいます。この時すでに、繊維の方向はランダムです。
問8B 正解は『イ』です。風船のように膨らませるときに、引っ張られて繊維の方向が揃うのです。フィルムインフレーション法と言います。下図がその装置です。塔の中で縦に長く風船が伸びているのがわかりますか? その風船状のものが、上部で巻き取られフィルム状になり、左側のローラー状に巻き取られています。

ふぃるむインフレーション

(画像はココからの引用です。)
問8C 正解は『エ』です。金属の性質を四つ覚えておきましょう。展性(圧縮すると延びる)、延性(引っ張ると伸びる)、光沢がある、熱・電気をよく通す、の四つです。


問1 正解は『アウオ』です。これらはメスの卵巣です。イカの塩辛とカニ味噌は、内蔵です。白子はオスの精巣です。
問2A 正解は『多くの栄養をためる必要がなく、卵まで泳ぎやすいため。』です。精子は、質より量なのです。
問2B 正解は『卵が成長するための栄養分を含んでいるから。』です。卵は、量より質なのです。
問3 正解は『イウキ』です。イのイチョウは、オスの木(雄株)とメス(雌株)の木に分かれています。ギンナンの実がなるのは、メスの木だけですね。ヘチマとキュウリは、ともにウリ科です。ウリ科植物は、1つの株に雄花と雌花が咲きます。
問4① メスとの偶然の出会いでは、オスの体の大きさは無関係です。よって正解は『イ』です。
問4② 図2より、2本のグラフの交点より左、つまり体が小さいときは、オスの方が多くの子を残せます。よって、正解は『ア』です。
問4③ 図2のグラフの交点より右、つまり体が大きいときは、メスの方が多くの子を残せます。よって、正解は『イ』です。
問5A 小さなオスは、小さなメスと子をつくります。小さなメスは、残す子は少ないです。また、大きなオスは、大きなメスと子をつくります。大きなメスは、残す子が多いです。ですから、小さなオスは少ない子を残し、大きなオスは多くの子を残します。よって、正解は『ア』です。
問5B 小さなオスは、ほとんど子を残せず、体がある程度より大きいと、残す子の数は途端に増えます。よって、正解は『エ』です。
ウやオのグラフだと、オスは小さいほどモテモテということになりますね。
問6A オスの体が小さいときは小さなメスと、大きくなれば大きいメスと子を残せます。ですから、一生を通じて、コンスタントに子を残せるので、性転換の必要がありません。よって、正解は『エ』です。
問6B オスの体が小さいときは、ほとんど子を残せません。ですから、小さいときは、メスである方が有利です。しかし、大きくなってからは、多くのメスに子をつくらせることができるので、オスでいる方が有利です。よって、正解は『イ』です。


1650年、ドイツのオットー・ゲーリケが行った実験とは『マグデブルクの半球』と呼ばれる有名な実験です。下図はそのときの実験の様子を示す銅版画です。
マグデブルクの半球

下の写真は、ゲーリケが使用した半球と空気を抜いた真空ポンプです。
マグデブルクの半球実物
(画像はココから引用しました。)

問1 正解は『おもりとつり合わせることによって、ピストンの重さを持ち上げるのに水蒸気の力を使う必要がなくなるから。』です。つり合っている状態ならば、水蒸気の力を、ピストンを持ち上げることに食われなくてすみます。
問2 ゲーリケの実験がヒントです。シリンダー内の水蒸気圧が大気圧より強くなってはじめて、ピストンは持ち上がるのです。正解は『大気圧』です。
問3 正解は『水蒸気が冷やされ水になり体積が減ったため、シリンダー内の圧力が大気圧より小さくなったため。』です。水蒸気が水になると、体積は1670分の1になります。
問4 正解は『ワットの機関では水蒸気圧を用いているが、ニューコメンの機関では大気圧を用いている。』です。
問5 正解は『①:ク  ②:ウ  ③:エ  ④:熱   ⑤:コ  ⑥:ソ』です。ニューコメン機関に比べ、ワット機関は、シリンダーは熱いままなので、熱が無駄にならないのです。復水器が重要な役割りを果たしているのがわかりますか?
ところで、この4番の熱機関の問題を作った麻布の先生、この本を読んでから作ったような気がするのは、私だけでしょうか?

テーマ : 自然科学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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本名は麻生 隆。
理科教室を開設します。

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