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8 物理②
次の［Ｉ］，［Ⅱ］に答えなさい。
［Ｉ］ 南さんは，光ファイバーの中を進む光について興味をもち，そのしくみを調べた。また，南さんと北先 生は，この実験について，次のような会話をした。あとの問いに答えなさい。
⑴ 次の文中の〔 ① 〕〔 ② 〕に入れるのに適している語を，ア～オから一つずつ選び，記号を書きな
さい。 ①〔 〕②〔 〕
図Ⅳのように，半円形レンズに入った光が平らな面で屈折して空気中へ 進むとき，屈折角は入射角より〔 ① 〕ことが分かる。また，Ａを通っ た光が半円形レンズから空気中へ進むときの屈折角をx°とし，Ｂを通った 光が半円形レンズから空気中へ進むときの屈折角y°とすると，それぞれの 大きさの関係は〔 ② 〕になる。
ア 大きい イ 小さい ウ x＞y エ x＝y オ x＜y
⑵ 下線部あのように光を当てたとき，ガラスから出た光の道すじを表したものは図 Ｖのａ，ｂのうちどちらか。図中のａ，ｂから一つ選び，記号を書きなさい。また， 文中の ⓐ に入れるのに適している語を，次のア，イから一つ選び，記号を書 きなさい。 光の道すじ〔 〕 ⓐ〔 〕 ア 小さく イ 大きく
１
【北先生と南さんの会話】
南さん：日常生活でも使われている光ファイバーは，どんな構造になっていま すか。
北先生：図Ｉのように，光ファイバーは内側と外側に２種類のガラスが使われ ています。光は内側のガラスの中だけを進みます。
南さん：光ファイバーは曲げることができるのに，曲げても光がもれることな く，光ファイバーの中を進むのはなぜでしょうか。
北先生：それは，光ファイバーで使われている２種類のガラスの境界面で，光 の進み方を調べてみると分かります。図Ⅱのような，ガラス製の半円 形レンズと光源装置を使って，空気中からレンズの中心Ｏに向けて斜 め上から光を当ててみます。入射角もいろいろ変えてみましょう。 南さん：光の道すじが，空気とガラスの境界面で折れ曲がっています。
北先生：そのとおりですね。今度は，図Ⅲのようにあ光がガラスの中を通って， 空気中へ出ていくようにレンズの斜め下から光を当ててみます。 南さん：このときは，入射角よりも屈折角が ⓐ なっていますね。 北先生：この入射角を変化させてみましょう。
南さん：おや？ 入射角を ⓐ していくと，い境界面で屈折する光がなくなり反射する光だけになり ます。なるほど，光ファイバーの中では，内側のガラスと外側のガラスの境界面で，光が
ⓑ 伝わっていくのですね。
図Ⅰ
内側のガラス
外側のガラス
境界面
O 図Ⅱ 光源装置
光の道すじ
レンズ 図Ⅲ
光源装置 O
レンズ
B A C 図Ⅳ
平らな面(境界面) 30°
a b 図Ⅴ
光の道すじ O
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⑶ 文中の ⓑ に入れるのに適している内容を，下線部いの現象の名称を用いて，簡潔に書きな さい。〔 〕
［Ⅱ］ 谷さんは，実験₁，₂を行い，光の反射について考えました。あとの問いに答えなさい。
【実験１】
1 図Ⅵのように，光源装置から発した光を鏡で反射させ，消しゴムに当てた。
2 図Ⅶのように，鏡を２枚直角に合わせて垂直に立て，その鏡の前にサイコロを置いた。
図Ⅵ 図Ⅶ
光源装置
消しゴム
記録用紙 サイコロ
鏡 鏡 鏡
⑷ 図Ⅷは，図Ⅵの光源装置と鏡と消しゴムの位置関係の模式図である。光が出 る位置を点Ａ，消しゴムに光が当たる位置を点Ｂとする。点Ａから出た光が鏡 で反射して，点Ｂまで進むためには，光を鏡のどの位置に当てればよいか。図
Ⅷのア～オから一つ選び，記号を書きなさい。 〔 〕
⑸ 図Ⅶの鏡の中の の部分には，サイコロの像が見えている。この像の 見え方として適切なものを，次のア～エから一つ選び，記号を書きなさい。
〔 〕
⑹ 岡さんは，自転車の反射板に角度を変えて光を当てても，光源側から見 ると，反射板が光って見えることに興味をもち，実験₂を行った。
【岡さんの仮説】
自転車の反射板には図Ⅸのように反射材が直角に組み合わされている ので，これが光の進み方に関係しているのではないか。
【実験₂】 岡さんは図Ｘのように，ア～エの位置から光源装置で鏡に光を当てて，光の進み方を調べた。
【岡さんの考えたこと】
光を当てる角度を変えても，入射した光と重なって反射したり，入射した 光と あ ときに，光源から見ると反射板が光って見える。でも， い光の当て方によっては，光源から見ると光って見えないこともある。 あ に入れるのに適している，反射板に角度を変えて光を当てても光源か
ら見ると反射板が光って見える理由を書きなさい。
〔 〕
⑺ 下線部いのようになったのはどのときか。図Ｘのア～エから一つ選び，記号を書きなさい。
〔 〕
ア イ ウ エ
ア
A
イ
B ウ エ オ 図 Ⅷ
鏡
図Ⅸ 反射板を拡大 したようす
反射材
ア
イ ウ エ 図Ⅹ 鏡
鏡
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手回し発電機で回路に電流を流したときの電圧と電流の関係について調べるため，実験₁～₃を行った。あ との問いに答えなさい。
【実験₁】 図Ⅰのように，手回し発電機に抵抗器，電圧計，電流計をつないで回路をつくった。次に，手回し 発電機のハンドルを毎分10回の速さで回して，抵抗器の両端の電圧を測定した。その後，ハンドルを回す速 さを変えて，同様の実験を行った。表Ⅰはその結果をまとめたものである。なお，抵抗器は，1.5Ｖの電圧 を加えると0.3Ａの電流が流れるものを用いた。
【実験₂】 図Ⅱのように，手回し発電機に抵抗が異なる豆電球Ｐ，Ｑと，電圧計，電流計をつないで回路をつ くった。次に，ハンドルを一定の速さで回したところ，ＱがＰよりも明るく光った。
【実験₃】 図Ⅲのように，手回し発電機に豆電球Ｐ，Ｑと，電圧計，電流計をつないで回路をつくった。次に， 回路全体の電圧が1.2Ｖになるようにハンドルを一定の速さで回し，回路全体とＱに流れる電流の大きさを 測定した。その後，Ｐを₁個増やして，Ｐ，Ｐ，Ｑの₃個を並列につなぎ，回路全体の電圧が1.2Ｖになる ようにハンドルを一定の速さで回して同様の実験を行った。このとき，ハンドルを回す手ごたえのちがいを 調べた。表Ⅱはその結果をまとめたものである。
⑴ 実験₁で，回路に電流が流れたのは，手回し発電機の内部 にあるコイルの中で何が，磁石の回転によって変化したから
か，書きなさい。 〔 〕
⑵ 実験₁で，ハンドルを毎分30回の速さで回したとき，抵抗 器に流れる電流の大きさは何Ａになると考えられるか。
〔 〕
⑶ 実験₂の結果から，Ｐの両端の電圧と抵抗の大きさは，Ｑと比べてそれぞれどうなっていると考えられる か。最も適しているものを次のア～エから一つ選び，記号を書きなさい。 〔 〕 ア 電圧と抵抗はともに大きい。 イ 電圧と抵抗はともに小さい。
ウ 電圧は大きいが，抵抗は小さい。 エ 電圧は小さいが，抵抗は大きい。
⑷ 実験₃の結果から，ＰとＱ₁個ずつを並列につないだとき，Ｐに流れる電流の大きさとＰの明るさは，Ｑ と比べて，それぞれどうなっていると考えられるか。次のア～エから一つ選び，記号を書きなさい。
〔 〕
ア 流れる電流は大きく，明るさは暗くなる。 イ 流れる電流は小さく，明るさは明るくなる。 ウ 流れる電流は大きく，明るさは明るくなる。 エ 流れる電流は小さく，明るさは暗くなる。
⑸ 実験₃で，Ｐを₂個にふやしたとき，ハンドルを回す手ごたえが重くなったのはなぜか。「電力」，「運動 エネルギー」の二語を用いて，簡潔に書きなさい。
〔 〕
2
抵抗器
手回し発電機
電圧計 電流計
豆電球 P 手回し
発電機
電圧計 電流計 豆電球 Q
手回し発電機 電圧計 電流計
電流計 豆電球P 豆電球Q
図Ⅰ
表Ⅰ
回す速さ［回／分］ 電圧 ［V］
10 0.2
20 0.4
30 0.6
40 0.8
図Ⅱ 図Ⅲ
P₁個とQ₁個 P₂個とQ₁個 回路全体に流れる
電流の大きさ［A］ 0.43 0.68 Qに流れる電流の
大きさ［A］ 0.18 0.18
手ごたえ Ｐが₁個よりも₂個のときの方 が重くなった。
表Ⅱ
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図Ⅰのような装置で，小球の運動を調べる実験を行った。斜面①と水平面と斜面②はなめらかにつながって おり，小球と装置の間の摩擦力，空気の抵抗力は一切無視できるものとする。あとの問いに答えなさい。 A
a b c d e
f g
h B i j k C 図Ⅰ D
斜面① 斜面②
水平面
【実験】
１ Ａ点（a点）から小球を静かにはなすと，小球はABを下ってBCを通過した。 ２ 小球をはなした後，１秒間に10回の割合で撮影し，a ～ k区間のようすを観察した。 ３ 撮影結果から，b ～ h点のa点からの距離を測定し，表Ⅰにまとめた。
小球の位置 a b c d e f g h
a点からの距離〔cm〕 0 0.2 0.8 1.8 3.2 5.0 7.2 9.8 表Ⅰ
⑴ 小球がAB間を動いているとき，小球にはたらく力の向きを表しているものとして，適切なもの次のア～
エから一つ選び，記号を書きなさい。 〔 〕
ア イ ウ エ
ア イ ウ エ
ア イ ウ エ
ア イ ウ エ
⑵ 図Ⅰのf点からg点まで小球が運動したときの，平均の速さは何cm/sになるか。 〔 〕
⑶ 水平面を通過した小球は，斜面②を上がり最高点に達した。C点から最高点まで，小球にはたらく斜面方 向の力の大きさについて正しく説明しているものを，次のア～エから一つ選び，記号を書きなさい。
〔 〕
ア C点から最高点にかけて，少しずつ小さくなる イ 常に一定である。
ウ C点から最高点にかけて，少しずつ大きくなる。
エ C点から最高点にかけて，力はまったくはたらいていない。
⑷ 小球が到達した最高点について，適切なものを次のア～ウから一つ選び，記号を書きなさい。
〔 〕
ア 最高点は，a点よりも高い。 イ 最高点は，a点よりも低い。 ウ 最高点は，a点と同じ高さになる。
⑸ ⑷のようになる理由を，「保存」という語を用いて簡潔に書きなさい。
〔 〕
⑹ a点からBCを通過して最高点に達する間の，小球の速さと時間の関係として，最も適切なグラフを次のア
～エから一つ選び，記号を書きなさい。 〔 〕
ア イ ウ エ
00
速さ
時間 00
速さ
00 時間
速さ
00 時間
速さ
時間
