中学理科（物理・化学）の問題演習
気体の重さと性質
※大阪教育大学附属高等学校池田校舎の入試問題です。（全角のみで入力すること）
次の①～⑤に示した気体について、その性質をa～eに示した。これについて、あとの問いに答えなさい。
① 酸素 ② 窒素 ③ 水素
④ アンモニア ⑤ 二酸化炭素
a：無色の気体で空気より軽い。水によく溶ける。
b：無色の気体で空気よりわずかに軽い。水にほとんど溶けない。
c：無色の気体で非常に軽い。水にほとんど溶けない。
d：無色の気体で空気よりわずかに重い。水にほとんど溶けない。
e：無色の気体で空気より重い。水に少し溶ける。
（１）次のア～オの記述について、正しいものはどれか。すべて選べ。（選ぶ記号が複数ある場合は、記号と記号の間に全角の読点（、）を入れること）
ア オキシドールを二酸化マンガンに注ぐと発生する気体は、dの性質を示す。また、うすい水酸化ナトリウム水溶液に直流電流を流すと、＋極に発生し、点火するとそれ自身が燃えるので、①である。
イ 亜鉛にうすい塩酸を加えると発生する気体は、cの性質を示す。また、うすい水酸化ナトリウム水溶液に直流電流を流すと、－極に発生し、点火するとそれ自身が燃えるので、③である。
ウ 塩化アンモニウムに水酸化カルシウムを混ぜて加熱すると発生する気体は、aの性質を示す。また、その水溶液はBTB溶液を黄色に変えるので、④である。
エ 自動車のエアバッグを膨張させる気体は、bの性質を示す。また、空気の主成分でもあり、液体に花びらを入れると、すぐに凍結することでも知られているので、②である。
オ 炭酸水素ナトリウムを加熱すると、2種類の気体が発生する。1つは、青色の塩化コバルト紙を変化させ、もう1つは、eの性質を示す。後者の気体を通した水は、BTB溶液を青色に変えるので、その気体は⑤である。
（２）（１）のオの下線部では何色に変化するか。また、前者の気体は何か。
力学的エネルギー保存の法則
※福岡大学附属大濠高校の入試問題です。（カタカナのみ全角、それ以外は半角で入力し、分数については、たとえば3分の1なら1/3のように、(分子)/(分母)の形で入力すること）
ある物体をA点から静かにはなすと物体はころがりはじめ、B，C，D，E，F，G点を経由したあとH点を通過した。A点，B点の高さはそれぞれC点の高さの3倍，2倍である。また、物体に摩擦力がはたらくのはEF間のみで、空気の抵抗は考えない。
（１）物体の位置エネルギーがC点と同じであるのはどの点を通過するときか。A～H点（ただし、C点は除く）の中から1つ選び、記号で答えよ。（大文字で入力すること）
（２）物体のD点での運動エネルギーは、B点での運動エネルギーの何倍か。
（３）①EF間と②FG間で、運動エネルギーと位置エネルギーはどのように変化するか。それぞれ次のア～クの中から正しいものを1つ選び、記号で答えよ。
ア 運動エネルギーは増加し、位置エネルギーも増加する。
イ 運動エネルギーは増加し、位置エネルギーは減少する。
ウ 運動エネルギーは増加し、位置エネルギーは変化しない。
エ 運動エネルギーは減少し、位置エネルギーは増加する。
オ 運動エネルギーは減少し、位置エネルギーも減少する。
カ 運動エネルギーは減少し、位置エネルギーは変化しない。
キ 運動エネルギーは変化せず、位置エネルギーは増加する。
ク 運動エネルギーは変化せず、位置エネルギーも変化しない。
（４）G点での運動エネルギーは、D点での運動エネルギーのちょうど半分であった。このとき、H点での運動エネルギーはA点での位置エネルギーの何倍か。
オームの法則
※大阪星光学院高校の入試問題です。（カタカナは全角カタカナで、数字は半角数字で入力すること）
次の文章を読んで、以下の（１）～（６）に答えなさい。
抵抗器rの電気抵抗を測定するために、図1と図2のように抵抗器r，電流計，電圧計，電池をつないだ。抵抗器rにかかる電圧を電圧計で、抵抗器rに流れる電流を電流計で測定したところ、表のようになり、電流計と電圧計のそれぞれの値は、図1と図2では異なる値になった。これは電流計と電圧計自身がもつ電気抵抗が存在するために、図1の場合には、電圧計にも電流が流れるので、電流計が抵抗器rに流れている電流を正確には測定していないためである。また、図2では電流計の両端に電圧がかかるので、電圧計が抵抗器rにかかる電圧を正確に測定していないためである。
電流計 |
電圧計 |
|
図1 |
50.0mA |
11.7V |
図2 |
48.0mA |
12.0V |
1000〔mA〕= 1〔A〕
（１）表中の電流計と電圧計の値からオームの法則を用いて求めてみると、図1，図2のそれぞれについて電気抵抗は何Ωとなるか。
以下の問いで、抵抗器rの正確な電気抵抗と電流計自身がもっている電気抵抗を求めよう。
（２）図1の電池の電圧は12.0〔V〕である。電流計自身がもっている電気抵抗を$X$〔Ω〕とすると、その値はいくらか。
（３）図2の回路で、抵抗器rの電気抵抗を$R$〔Ω〕としたとき、$R$と$X$の正しい関係式を次のア～カから1つ選び、記号で答えよ。また、（２）で求めた$X$の値を用いて、$R$の値を求めよ。
ア \( \displaystyle 12.0 = \frac{0.0480}{R+X} \)
イ \( 12.0 = 0.0480(R+X) \)
ウ \( \displaystyle 12.0 = \frac{R+X}{0.0480} \)
エ \( \displaystyle 12.0 = \frac{48.0}{R+X} \)
オ \( 12.0 = 48.0(R+X) \)
カ \( \displaystyle 12.0 = \frac{R+X}{48.0} \)
（４）電圧計自身がもっている電気抵抗を求めるために図1にもどって考える。電圧計自身がもっている電気抵抗を$Y$〔Ω〕としたとき、$R$と$Y$の正しい関係式を次のア～カのうちから1つ選び、記号で答えよ。
ア \( \displaystyle 0.0500 = \frac{R}{11.7}+\frac{Y}{11.7} \)
イ \( 0.0500 = 11.7R+11.7Y \)
ウ \( \displaystyle 0.0500 = \frac{11.7}{R}+\frac{11.7}{Y} \)
エ \( \displaystyle 50.0 = \frac{R}{11.7}+\frac{Y}{11.7} \)
オ \( 50.0 = 11.7R+11.7Y \)
カ \( \displaystyle 50.0 = \frac{11.7}{R}+\frac{11.7}{Y} \)
（５）（１），（３）の結果より、図1と図2では、どちらのほうが抵抗器rの電気抵抗をより正確に求めているか。図1か図2で答えよ。
（６）抵抗器rの電気抵抗をより正しく測定するには、電流計と電圧計自身がもつ電気抵抗にどのような工夫をすればよいか。下の文中の①，②に入る正しい語句をア，イから選び、記号で答えよ。
電流計自身の電気抵抗が$X$〔Ω〕よりも①{ア．大きい イ．小さい}ものにかえ、電圧計自身の電気抵抗が$Y$〔Ω〕よりも②{ア．大きい イ．小さい}ものにかえる。
圧力の計算
※大阪府の関西大学第一高校の入試問題を参考に作られています。（答えはすべて半角で入力し、アルファベットは小文字で入力すること）
図1のような3000gのレンガがある。これについて、次の問いに答えなさい。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1
（１）このレンガのA面を下にして机の上に置き、ばねはかりにつるしたところ、ばねはかりは10Nを示した。このとき、レンガが机の面に加える圧力は何Paか。
（２）図1と同じレンガを図2のa～cのように重ねて、図の状態のままでそれぞれスポンジの上に置いた。
① スポンジが最もへこんだのは、a～cのどれか。
② スポンジのへこみ方が最も大きいものと最も小さいものの圧力の差は、何Paか。
（３）図2のcを底面積20cm2の脚が4本ある質量13kgのテーブルの上に、図3のように置いた。このとき、床が受ける圧力は何Paか。
（４）図3のテーブルの脚の下に図4のように、1辺10cmの正方形の板をそれぞれはさむと、床が受ける圧力は板をはさまないときの何倍になるか。ただし、板は十分にがんじょうで重さは無視できるものとする。
エネルギー資源と発電
※大阪府の関西大学第一高校の入試問題です。（答えはすべて全角カタカナで入力すること）
電気エネルギーは送電線を使って遠くまで供給することができ、他のエネルギーに容易に変換ができる。日本で使用されている電気エネルギーは、主に水力発電、風力発電、火力発電、原子力発電、太陽光発電でつくられている。東日本大震災で多くの発電所が被災し、電力不足が問題になり、2011年の夏は各地で省エネへの取り組みがさかんになった。次の問いに答えなさい。
（１）日本の発電で最も多くの電気量を供給しているものを、次のア～オから選び、記号で答えなさい。
ア 水力発電 イ 風力発電
ウ 火力発電 エ 原子力発電
オ 太陽光発電
（２）原子力発電は、原子炉の中での核分裂反応による核エネルギーから発生する熱で水蒸気をつくり、タービンを回して発電する。核エネルギー以降のエネルギーの移り変わりを、次のア～カから必要なものを選び、記号で答えなさい。（記号と記号の間には全角の右矢印（→）を置くこと）
〔例〕水力発電 ア→イ→カ
ア 位置エネルギー イ 運動エネルギー
ウ 熱エネルギー エ 光エネルギー
オ 化学エネルギー カ 電気エネルギー
（３）もととなるエネルギーは違うが、電気エネルギーまでの移り変わりが（２）の原子力発電と同じものがある。その発電として適当なものを、（１）のア～オから選び、記号で答えなさい。
（４）原子力発電で使われている核燃料の物質名を、次のア～エから選び、記号で答えなさい。
ア ウラン イ セシウム
ウ チタン エ ゲルマニウム