2018年 北海道公立入試問題 解説

このページでは2018年度の北海道立入試の問題を解説しています。(理科のみ) 問題・模範解答はこちら↓↓↓↓

https://mainichi.jp/articles/20180306/org/00m/040/030000c

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大問1の解説

問2

伝導・対流・放射の意味を理解しておきましょう。

伝導とは・・・
物質が移動することなく、物質の内部を熱が伝わる現象。

対流とは・・・
物質が移動して全体に熱が伝わる現象。

放射とは・・・
ある物質から離れた物質にまで熱が伝わる現象。

問4

生産者とは、植物のこと。
大気中の二酸化炭素(無機物)をつかってデンプン(有機物)をつくり出す生物です。

問5

この問いでは恒星Aの4時間後の位置を求めなければいけません。

北の空では、恒星が北極星を中心に反時計回りに回転しているように見えます。
(これを星の日周運動といいます)

そのペースは1日で360度1時間で15度ずつです。

ということは

4時間後ならば反時計回りに60°回転しています。

問6

濃度に関しては次の2つの式を押さえておきましょう。

$$質量パーセント濃度(%)=\frac{溶質}{水溶液全体}×100$$
$$溶質=水溶液全体×\frac{濃度}{100}$$

2つ目の公式を用います。
求める水の質量をx(g)としたとき
溶質=1g、水溶液全体=x+1(g)、濃度10%なので
$$1=(x+1)×frac{10}{100}$$

これを解いて
x=9

よって9gが答えとなります。

問7

仕事と仕事率は次のように求めます。
$$仕事(J)=力(N)×力の向きに動かした距離$$
$$仕事率(W)=\frac{仕事(J)}{時間(s)}$$

10kg(つまり100N)の物体を0.8mの高さまで持ち上げているので
$$仕事(J)=100N×0.8m=80J$$
$$仕事率(W)=\frac{80J}{2s}=40W$$

よって40Wが答えです。

大問2

問1①②

表1より
タオルの質量は
10時:207g→11時:193g→12時:177g→13時:163g→14時:151g

タオルの水の減少量は
10時から11時で 207-193=7g
11時から12時で 193-177=16g
12時から13時で 177-163=14g
13時から14時で 163-151=12g

水の減少量の最も大きい時間帯は11時から12時とわかります。

問1③

タオルの水は水蒸気へと変化するため、タオルは乾きます。
空気中に水蒸気が入る余裕があればあるほど、タオルは乾きやすいことになります。
つまり湿度の低い、乾燥した空気であればあるほど、タオルは乾きやすいこととなります。

問2①

湿度に関しては次の2つの式を押さえておきましょう。
$$湿度(%)=\frac{実際の水蒸気量}{飽和水蒸気量}×100$$
$$実際の水蒸気量=飽和水蒸気量×\frac{湿度}{100}$$

ここでは2つ目の式を利用します。
表1より、12時では気温17℃・湿度40%であるので
$$14.5×\frac{40}{100}=5.8g$$

よって5.8gとなります。

問2②

①のときと同じように、次の式を用います。
$$実際の水蒸気量=飽和水蒸気量×\frac{湿度}{100}$$

この式で10時・11時・13時の場合の実際の水蒸気量を求めてみましょう。

10時では気温16℃・湿度39%であるので
$$13.6×\frac{39}{100}=5.304g$$

11時では気温18℃・湿度39%であるので
$$15.4×\frac{39}{100}=6.006g$$

13時では気温14℃・湿度46%であるので
$$12.1×\frac{46}{100}=5.566g$$

3℃での飽和水蒸気量が5.9gであることを考えると、

これ以上水蒸気を含むことができず、水滴が生じてしまうのは
6.006gの水蒸気を含んでいる11時ということになります。

問3(2)①

雲の正体は水滴です。
水蒸気ではありません。(水蒸気は目に見えません。)

ごく小さな水滴が空に浮かんだもの、それが雲です。

何らかの原因で上昇した空気は、上空へいくほど気温が下がっていきます。
やがて露点を下回るまで気温が下がると、空気中の水蒸気が水滴へと変化します。

つまり雲ができるのは露点に達して、下回ったときです。
このとき湿度は100%になっています。

図4より、湿度が100%になっている高さは2km(空欄①)です。
この高さで雲が生じる可能性が高いことになります。

一方で温暖前線の断面図は↓のようになっています。
温暖前線に近いほど、乱層雲の高さは低くなります(空欄②)

したがってA市上空では2kmよりも低い高さで雲が生じるはずです。
つまり2kmよりも低い高さで、湿度100%になります。

それを表すグラフは(空欄③)となります。

大問3の解説

問1(3)

実験1ではBTB溶液が青色に変化しているため、
この実験で用いている水溶液Pは水酸化ナトリウム水溶液と考えられます。

水酸化ナトリウム水溶液は次のように電離します。
NaOH → Na+ + OH

このうち、
OHがアルカリ性を示すもと(BTB溶液を青色に変える原因)であり、
OHは-の電気を帯びているため、
電圧を加えると陽極側へ移動(空欄②)します。

問2(1)

この問いでは
試験管に塩酸(水溶液Q)が入っていて、そこに水酸化ナトリウム水溶液(水溶液P)を加えていっています。

このときに陰イオンの数の変化を問われています。

この場合の陰イオンは、

・塩酸の電離によって生じる塩化物イオンCl
・水酸化ナトリウムの電離によって生じる水酸化物イオンOH

です。

加えた水酸化ナトリウム水溶液と塩化物イオンClの数の変化は↓のようになります。

一方で加えた水酸化ナトリウム水溶液と水酸化物イオンOHの数の変化は↓のようになります。

よって陰イオンの数の変化は

・ちょうど中性になるまではCl・OHともに数は変化しない

→陰イオン全体の数も変化せず。

・それ以降はClは変化しないが、OHが増加する

→陰イオン全体の数は増加します。

したがってのような変化となります。

問2(2)

5cm3の水溶液Q(塩酸)と試験管Aの水素イオンの数を比べましょう。

試験管Aでは5cm3の水溶液Qと水酸化ナトリウム水溶液を混ぜているので、中和反応によって水素イオンが水へと変化してしまっています。

よって
試験管Aの水素イオンの数<5cm3の水溶液Q(塩酸)の水素イオンの数
です。(つまりN3>N1)

実験2の文章より、試験管Aではすべてのマグネシウムが反応し水素が発生しています。
試験管Aは酸性になっているということです。

同じように文章から、試験管Eではマグネシウムが反応せず、水素も発生していません。
つまり試験管Eは中性またはアルカリ性になっているということです。

酸性=水素イオンが多い、ということなので
試験管Aの水素イオンの数>試験管Eの水素イオンの数
です。(つまりN1>N2)

よってN3>N1>N2となっています。

問1(1)

ひとみの場所は↓の図を参考に。

暗い場所から明るい場所に行くと、目に入る光の量を少なくしようとひとみは小さくなります。(目がダメージを受けることを防ぐ)

反対に、明るい場所から暗い場所へ行くと、目に入る光の量を多くしようとひとみは大きくなります。

このような反応は無意識に起こり、危険から身を守るのに役立ちます。
これを反射といいます。

問2(2)

実験の[1]では
音が出る→花子さんがボタンを押す→音が出る→太郎さんがボタンを押す
ということが起こっています。

1回目の計測時間が1.49秒でした。

1回目における「音が出る→花子さんがボタンを押す」までの時間は
1.49÷2=0.745秒

その後、タイムは徐々に縮み、4回目、5回目には0.81秒になりました。

4回目や5回目における「音が出る→花子さんがボタンを押す」までの時間は
0.81÷2=0.405秒

よってタイムは
0.745秒-0.405秒=0.34秒
短くなったとわかります。

この時間が短くなった理由として適切なものはです。

アは、イヤホンから鼓膜まで音が伝わる時間を意味します。
音の伝わる速さは一定なので、イヤホンから鼓膜まで音が伝わる時間は変化しません。

イは、耳の感覚神経から脳まで信号が伝わる時間を意味します。
このときに信号が通るのは神経ですが、
問題文に「信号が神経を伝わる速さは、計測をくり返しても変化しないものとする」とあります。
よって耳の感覚神経から脳まで信号が伝わる時間は変化しません。

エは、脳から筋肉まで信号が伝わる時間を意味します。
このときに信号が通るのも神経です。

イと同様、「信号が神経を伝わる速さは、計測をくり返しても変化しないもの」としているので、脳から筋肉まで信号が伝わる時間も変化しないはずです。

よって適切なのはの選択肢のみとなります。

問2(3)

1回目では・・・

実験の[2]では
音が出る→花子さんがボタンを押す→音が出る→Aさんがボタンを押す
→音が出る→Bさんがボタンを押す→音が出る→太郎さんがボタンを押す
ということが起こっています。(↓の図)

[1]のあとで実験が行われているので、太郎さんと花子さんはこの実験に慣れた状態です。
「音が出る→花子さんがボタンを押す」と「音が出る→太郎さんがボタンを押す」の時間はどちらも0.405秒のはずです。((2)より)

AさんとBさんははじめてなので、太郎さんと花子さんの1回目の計測と同じく
「音が出る→Aさんがボタンを押す」と「音が出る→Bさんがボタンを押す」の時間はどちらも0.745秒となります。((2)より)

よって1回目の計測では

0.405×2+0.745×2=2.3秒

となります。

5回目では・・・

5回目の計測であるので4人ともこの実験に慣れた状態です。
「音が出る→花子さんがボタンを押す」と「音が出る→太郎さんがボタンを押す」の時間
「音が出る→Aさんがボタンを押す」と「音が出る→Bさんがボタンを押す」の時間
すべて0.405秒のはずです。

よって5回目の計測では

0.405×4=1.62秒

となります。

大問5の解説

問1(1)

空気中でばねばかりを使ったときの表示が0.8Nなので、重力は0.8Nです(空欄①)

液面から物体Aの下の面までの距離が2cmのとき、ばねばかりは0.6Nを示しているので
浮力=0.8-0.6=0.2N
となります。(空欄②)

問1(2)

表から、物体Aを沈めるほどばねばかりの値が小さくなっています。
これは物体Aを沈めるほど、物体Aにはたらく浮力が大きくなるためです。

しかし
液面から物体Aの下の面までの距離を3cm以上にすると、ばねばかりの値は0.50Nまでで一定になります。
浮力の大きさがこれ以上大きくならないためです。


POINT!!
浮力は、物体の沈んだ部分の体積で決まります。
物体がすべて沈むと、その物体をいくら沈めても浮力の大きさは一定のままです。


したがって
液面から物体Aの下の面までの距離が3cmという段階で、物体はすべて沈んだということになります。
つまり↓の図のような状態です。

よってこの物体Aの一辺は3cmであるとわかります。
物体Aは立方体なので、その体積は

$$3cm×3cm×3cm=27cm^3$$
です。

問1(3)

表を見ると
水に物体Aをすべて沈めたときの浮力は
$$0.80-0.50=0.30N$$
です。

食塩水に物体Aをすべて沈めたときの浮力は
$$0.80-0.44=0.36N$$
です。

この浮力のちがいは、物体Aを沈めた液体の密度のちがいによります。

よって密度の比は
$$水:食塩水=0.30:0.36=5:6$$
となります。

問1(4)

物体Aの重さは0.8Nなので、↓の図のように

糸の付け根に0.8Nの下向きの力がはたらきます。

これをばねばかりの方向に分解します。(↓の図)

角度の関係から、↓のように正三角形が見られます。

よって分力の大きさはともに0.8Nです。
ばねばかりにはともに0.8Nの力がはたらくため、その合計は1.6Nです。(空欄①)

問2

物体にはたらく浮力が最大になるときを考えましょう。

物体A(0.8Nの重さ)をすべて沈めると、0.3Nの浮力がはたらきました。

物体Bや物体Cは物体Aの2倍の体積をもつため、すべて沈めたときにはたらく浮力は
$$0.3×2=0.6N$$
です。

また物体Bや物体Cは物体Aの2倍の質量をもつため、その重力は
$$0.8N×2=1.6N$$
です。

したがってBやCをすべて沈めたときのばねばかりの値は
$$1.6-0.6=1.0N$$
となります。

物体Bは、高さが3cmです。
よって物体Bを沈めた場合、液面から物体の下の面までの距離が3cmのときにばねばかりは1.0Nとなります。(のグラフ)

物体Cは、高さが6cmです。
よって物体Cを沈めた場合、液面から物体の下の面までの距離が6cmのときにばねばかりは1.0Nとなります。(のグラフ)

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