テレビ埼玉入試特別番組 「埼玉県公立高校入試の傾向と対策」 理科 練習問題 物理の記述問題攻略 近年の埼玉県公立高校入試問題では， 「思考力」 「表現力」を問う問題が出題されています。 その中でも非常に通過率の低い難問が出題されており，Ｈ 27 では大問５の問４⑵が，通過 率は 4.2％と低く，無答率は 41.6％と高い問題でした。Ｈ 26 では大問５の問５⑵が，通過 率は 4.6％と低く，無答率はなんと 60.6％と非常に高く，無答の受験生が多かった問題でした。 どちらの問題にも共通することは， 『計算の過程や考え方も書きなさい。 』という記述問題 になっていることです。最後の問いということもあり，時間が足りなかった受験生もいたか もしれません。また， 『計算の過程や考えたかを書きなさい。 』という問いを見てあきらめて しまった受験生や，計算はできたが説明が書けなかった，という受験生もいたのではないで しょうか。 こういった，理科の「思考力」 「表現力」が問われる問題を解くために必要なことは， ①速く問題を解き，時間を確保する。 ②そして，通過率の非常に低い問題をどのように答えたらよいか，攻略法をマスターする。 下記の攻略法で理科の難問も正解できるように練習しましょう！ ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く 質量 800 ｇの物体（１個）と，20 Ｎ用のばねはかり，滑車，２種類のモー 1 仕事について調べるために， ターＡ，Ｂを用いて，次のような実験を行った。ただし，実験において，100 ｇの物体にはたらく重力 を１Ｎとし，糸や滑車の重さ，糸と滑車にはたらくまさつ力は考えないものとする。 〔実験〕 ① 図１のように，水平な机の上に紙をしいてセロハ ンテープで固定し，ばねはかりの指針が一定になる ように矢印 の向きに手でゆっくりと力を加え， 紙の上をすべらせて物体を 15㎝移動させた。 ② 図２のように，ばねはかりの指針が一定になるよ うに矢印 の向きに手でゆっくりと力を加え，物 体を 15㎝引き上げた。 ③ 図３のように動滑車を１つ用いて，ばねはかりの 指針が一定になるように矢印 の向きに手でゆっ くりと力を加え，物体を 15㎝引き上げた。 ④ 図４のように，２種類のモーターＡ，Ｂを用いて， 矢印 の向きに物体をそれぞれ 50㎝引き上げた。 このとき，モーターＡの仕事率は 0.2 Ｗであり，モー ターＢの仕事率は 0.5 Ｗであった。 問 〔実験〕の④で，モーターＡを用いて物体を 50㎝引き上げるのにかかった時間と，モーターＢを用い て物体を 50㎝引き上げるのにかかった時間の差は何秒か，求めなさい。また，計算の過程や考えたか を書きなさい。 1 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は 「 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む 」 」 ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は 「 ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 （解答） 2 2 図のような「ジュールの実験装置」と呼ばれる装置を利用し実験した。この装置は，おもりが落下し て羽根車が回ると水がかき混ぜられ，水温が上がるしくみになっている。次の問に答えなさい。 〔実験〕 装置のおもりの質量は２個とも等しく 3.0㎏，ハンドルを回転 させると両側のおもりが同時に持ち上がり，手を離すと羽根車を 回転させながら落下する。また，巻き上げる際，羽根車は回転し ないしくみになっている。 図のハンドルを回転させ，おもり２個を 60 秒かけて 1.0m 持ち 上げた。続いて， ハンドルを手から離し， 落下させた。おもりを 1.0m 持ち上げて落下させるという操作を 100 回繰り返したところ，水 温は 2.38℃上昇し，20℃になった。ただし，質量 100g の物体に はたらく重力を１Ｎとする。また，おもりが落下するときに発生 するエネルギーは，すべて水の温度上昇に使われたものとする。 問 水１g を１℃上昇させるのに必要なエネルギーは 4.2 Ｊである。以上の実験結果より，容器には何 g の水が入っていると考えられるか。その値を，小数第一位を四捨五入し，整数で答えなさい。また， 計算の過程や考えたかを書きなさい。 3 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は 「 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む 」 」 ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は 「 ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 （解答） 4 これについて， あとの各問いに答えなさい。 3 物体のもつエネルギーの大きさについて次の実験を行った。 ただし，それぞれの台車と鉄球にはたらく摩擦，空気抵抗の影響はないものとする。 〔実験１〕 図１のように，質量 500 ｇの台車を６㎝，12㎝，18㎝の高さから，静かに手をはなして水平面上 に置いた木片に当て，木片が静止するまでの移動距離を調べた。次に，おもりをのせて質量 750 ｇ にした台車を用いて同様に調べ，結果を表にまとめた。さらに，おもりをのせて質量 1000 ｇにした 台車を，ａある高さから静かに手をはなして木片に当てたところ，その移動距離は 35.0㎝であった。 ただし，高さの基準を水平面上の台車の中心の高さとする。 表 図１ 木片の移動距離［㎝］ 高さ 質量 500g の台車 質量 750g の台車 6㎝ 7.0 10.5 12㎝ 14.0 21.0 18㎝ 21.0 31.5 〔実験２〕 図２のように，レール１，２のＣ，Ｈ 点に木片を置き，同じ質量の鉄球Ｐ，Ｑ 図２ Ｑ Ｐ をレール１，２上のそれぞれ高さ 20㎝の 位置から同時に静かに手をはなすと，ど Ａ Ｅ ちらの鉄球もレールから離れずに運動 Ｄ Ｅ Ｆ ２ Ｇ し，ｂ 先に鉄球Ｐが木片に当たり，遅れ て鉄球Ｑが木片に当たった。ただし，高 Ｂ さの基準とする水平面上にＢ，Ｇ ’，Ｃ， Ｇ Ｈ Ｃ １ Ｇ，Ｈ点があり，その水平面からＡ，Ｄ 点は高さ 20㎝，Ｅ，Ｅ ’，Ｆ点は高さ 15㎝である。ＡＥ ’ 間とＤＥ間，Ｅ ’ Ｂ間とＦＧ間，ＢＧ ’ 間 とＥＦ間，Ｇ ’ Ｃ間とＧＨ間の長さは，それぞれ等しい。また，どの斜面も同じ傾きである。 問 下線部ａの高さは何㎝か，表の値をもとに求めなさい。また，計算の過程や考えたかを書きなさい。 5 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は 「 」 「 」 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 ③計算の理由 ②計算 （解答） 6 解答 1 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は ⇒ 「仕事について調べるための実験」 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む 質量 800 ｇの物体（１個）と，20 Ｎ用のばねはかり，滑車，２種類のモー 1 仕事について調べるために， ターＡ，Ｂを用いて，次のような実験を行った。ただし，実験において，100 ｇの物体にはたらく重力 を１Ｎとし，糸や滑車の重さ，糸と滑車にはたらくまさつ力は考えないものとする。 〔実験〕 ① 図１のように，水平な机の上に紙をしいてセロハ ンテープで固定し，ばねはかりの指針が一定になる ように矢印 の向きに手でゆっくりと力を加え， 紙の上をすべらせて物体を 15㎝移動させた。 ② 図２のように，ばねはかりの指針が一定になるよ うに矢印 の向きに手でゆっくりと力を加え，物 体を 15㎝引き上げた。 ③ 図３のように動滑車を１つ用いて，ばねはかりの 指針が一定になるように矢印 の向きに手でゆっ くりと力を加え，物体を 15㎝引き上げた。 ④ 図４のように，２種類のモーターＡ，Ｂを用いて， 矢印 の向きに物体をそれぞれ 50㎝引き上げた。 このとき，モーターＡの仕事率は 0.2 Ｗであり，モー ターＢの仕事率は 0.5 Ｗであった。 0.2W 8N 0.5W 8N 問 〔実験〕の④で，モーターＡを用いて物体を 50㎝引き上げるのにかかった時間と，モーターＢを用い て物体を 50㎝引き上げるのにかかった時間の差は何秒か，求めなさい。また，求める過程も書きなさい。 ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は ⇒ 「物体を持ち上げるのにかかった時間の差」 ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 ③計算の理由 モーターＡ・Ｂがそれぞれ行った仕事は， 仕事（Ｊ） ＝力（Ｎ）×移動距離（ｍ） ②計算 ８Ｎ × 0.5 ｍ ＝ ４Ｊ ③計算の理由 仕事率をもとに，かかった時間をそれぞれ計算すると， 仕事率によって異なる ②計算 Ａの時間は， ４Ｊ ÷ 0.2 Ｗ ＝ 20 秒 Ｂの時間は， ４Ｊ ÷ 0.5 Ｗ ＝ ８秒 ③計算の理由 したがって，かかった時間の差は， 仕事の時間の差 ②計算 20 秒 － ８秒 ＝ 12 秒 となる。 （解答例） モーターＡ・Ｂがそれぞれ行った仕事は， ８Ｎ × 0.5 ｍ ＝ ４Ｊ 仕事率をもとに，かかった時間をそれぞれ計算すると， Ａの時間は，４Ｊ ÷ 0.2 Ｗ ＝ 20 秒，Ｂの時間は，４Ｊ ÷ 0.5 Ｗ ＝ ８秒 したがって，かかった時間の差は， 20 秒 － ８秒 ＝ 12 秒 となる。 2 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は ⇒ 「ジュールについての実験」 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む 2 図のような「ジュールの実験装置」と呼ばれる装置を利用し実験した。この装置は，おもりが落下し て羽根車が回ると水がかき混ぜられ，水温が上がるしくみになっている。次の問いに答えなさい。 〔実験〕 装置のおもりの質量は２個とも等しく 3.0㎏，ハンドルを回転 させると両側のおもりが同時に持ち上がり，手を離すと羽根車を 回転させながら落下する。また，巻き上げる際，羽根車は回転し ないしくみになっている。 図のハンドルを回転させ，おもり２個を 60 秒かけて 1.0m 持ち 上げた。続いて， ハンドルを手から離し， 落下させた。おもりを 1.0m 持ち上げて落下させるという操作を 100 回繰り返したところ，水 温は 2.38℃上昇し，20℃になった。ただし，質量 100g の物体に はたらく重力を１Ｎとする。また，おもりが落下するときに発生 するエネルギーは，すべて水の温度上昇に使われたものとする。 100 回 30N 30N 問 水１g を１℃上昇させるのに必要なエネルギーは 4.2 Ｊである。以上の実験結果より，容器には何 g の水が入っていると考えられるか。その値を，小数第一位を四捨五入し，整数で答えなさい。また， 求める過程も書きなさい。 ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は ⇒ 「容器には何ｇの水が入っていると考えられるか」 ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 ③計算の理由 発熱量と仕事の量は等しいので，発熱量は， 熱量（Ｊ）と仕事（Ｊ）は 等しい ②計算 30 Ｎ × ２個 × 1.0 ｍ × 100 回 ＝ 6000 Ｊ ③計算の理由 水の温度を１℃上昇させる 水の量を x ｇとすると，2.16℃上昇するときの発熱量は， の に 必 要 な 熱 量（ Ｊ ） は， 水の量に比例する ②計算 x ｇ × 2.16℃ × 4.2 Ｊ ＝ 6000 Ｊ x ＝ 600.2…ｇ 水の量は何ｇか したがって，容器に入っていた水の量は，600 ｇとなる。 （解答例） 発熱量と仕事の量は等しいので発熱量は， 30 Ｎ × ２個 × 1.0 ｍ × 100 回 ＝ 6000 Ｊ 水の量を x ｇとすると 2.16℃上昇するときの発熱量は， x ｇ × 2.16℃ × 4.2 Ｊ ＝ 6000 Ｊ x ＝ 600.2…（ｇ） したがって，容器に入っていた水の量は，600 ｇとなる。 3 ◆実験問題を速く解くための３ポイント ポイント① まず何についての実験か確認する 実験の文章の前の文に注目すると，今回の実験は ⇒ 「エネルギーの大きさについての実験」 ポイント② 実験の「条件」や「数値」に線を引く ポイント③ 分かったことは図や表に書き込む これについて， あとの各問いに答えなさい。 3 物体のもつエネルギーの大きさについて次の実験を行った。 ただし，それぞれの台車と鉄球にはたらく摩擦，空気抵抗の影響はないものとする。 〔実験１〕 図１のように，質量 500 ｇの台車を６㎝，12㎝，18㎝の高さから，静かに手をはなして水平面上 に置いた木片に当て，木片が静止するまでの移動距離を調べた。次に，おもりをのせて質量 750 ｇ にした台車を用いて同様に調べ，結果を表にまとめた。さらに，おもりをのせて質量 1000 ｇにした 台車を，ａある高さから静かに手をはなして木片に当てたところ，その移動距離は 35.0㎝であった。 ただし，高さの基準を水平面上の台車の中心の高さとする。 表 図１ 木片の移動距離［㎝］ 高さ 質量 500g の台車 質量 750g の台車 6㎝ 7.0 10.5 12㎝ 14.0 21.0 18㎝ 21.0 31.5 〔実験２〕 図２のように，レール１，２のＣ，Ｈ 点に木片を置き，同じ質量の鉄球Ｐ，Ｑ をレール１，２上のそれぞれ高さ 20㎝の 位置から同時に静かに手をはなすと，ど ちらの鉄球もレールから離れずに運動 図２ Ｑ Ｐ Ａ Ｅ Ｄ Ｅ Ｆ ２ Ｇ し，ｂ 先に鉄球Ｐが木片に当たり，遅れ て鉄球Ｑが木片に当たった。ただし，高 Ｂ Ｇ さの基準とする水平面上にＢ，Ｇ ’，Ｃ， Ｈ Ｃ １ Ｇ，Ｈ点があり，その水平面からＡ，Ｄ 点は高さ 20㎝，Ｅ，Ｅ ’，Ｆ点は高さ 15㎝である。ＡＥ ’ 間とＤＥ間，Ｅ ’ Ｂ間とＦＧ間，ＢＧ ’ 間 とＥＦ間，Ｇ ’ Ｃ間とＧＨ間の長さは，それぞれ等しい。また，どの斜面も同じ傾きである。 問 下線部ａの高さは何㎝か，表の値をもとに求めなさい。求める過程も書きなさい。 ★物理記述問題攻略の３ステップ ステップ① 問われていること（＝解答）に注目する 問われていること（＝解答）は ⇒ 「台車の高さ」 ステップ② 解答への流れ図を逆からかいて，計算する ステップ③ 計算に理由をつけて説明を書く ①流れ図 位置エネルギーは質量と高 さに比例する ③計算の理由 表の結果から，高さ 6.0 ｍ，質量 500 ｇの台車との結果と比べると， ②計算 1000 ｇ ÷ 500 ｇ ＝ ２倍 ③計算の理由 木片の移動距離と比べると， ②計算 木片の移動距離は 位置エネルギーに比例する 35.0㎝ ÷ 7.0㎝ ＝ ５倍 ③計算の理由 高さを x 倍とすると， ②計算 ２倍 × x 倍 ＝ 5 倍 x ＝ 2.5 倍 ③計算の理由 台車のある高さ したがって，高さ６㎝の 2.5 倍の高さを求めると， ②計算 6.0㎝ × 2.5 倍 ＝ 15.0㎝ となる。 （解答例） 表の結果から，高さ 6.0㎝，質量 500 ｇの台車との結果と比べると，1000 ｇ ÷ 500 ｇ ＝ ２倍 木片の移動距離を比べると，35.0㎝ ÷ 7.0㎝ ＝ 5 倍 高さを x 倍とすると， ２倍 × x 倍 ＝ ５倍 x ＝ 2.5 倍 したがって，高さ６㎝の 2.5 倍の高さを求めると， 6.0㎝ × 2.5 倍 ＝ 15.0㎝ となる。
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