西大和学園高等学校
（ 5 0 分）
理 科 理 科
〔 注 意 〕
① 問題は1～4まであります。
② 解答用紙はこの問題用紙の間にはさんであります。
③ 解答用紙には受験番号、氏名を必ず記入のこと。
④ 各問題とも解答は解答用紙の所定のところへ記入 のこと。
2020年度 入学試験問題
問題は次のページから始まります。
表
惑星 距離
〔億 km〕 公転周期
〔年〕 惑星の
半径 惑星の
質量 惑星の
密度 ( A ) の数 水星 0.58 0.24 0.38 0.055 0.98 0 金星 1.08 0.62 0.95 0.82 0.95 0
地球 1.50 1 1 1 1 1
火星 2.28 1.88 0.53 0.107 0.71 2 木星 7.8 11.9 11.2 318 0.24 67 土星 14.3 29.5 9.4 95 0.13 65 天王星 28.8 84 4.0 14.5 0.23 27 海王星 45 165 3.9 17.2 0.30 14
表は，太陽系の惑星の特徴についてまとめたものである。表中の距離は太陽からの距離を表 し，惑星の半径・質量・密度はそれぞれ地球を1としたときの値である。以下の問いに答え よ。ただし，惑星の公転軌道は円とみなす。
(1) 惑星は，太陽からの距離が大きいほどどのような特徴を示すか。次の中からすべて選 び，記号で答えよ。
ア．公転周期が長い。
イ．半径が大きい。
ウ．質量が大きい。
エ．密度が大きい。
(2) 太陽系の惑星を木星型惑星と地球型惑星に分けた場合，木星型惑星はどれか。表からす べて選び，惑星名を答えよ。
(3) 表の ( A ) に当てはまる適切な語句を答えよ。
１
― ―2
(4) 様々な惑星に関する次の文のうち，誤っているものを1つ選び，記号で答えよ。
ア．水星の表面は，無数のクレーターでおおわれている。この理由は，大気がごくわずかし かないので侵食を受けず，形が残るからである。
イ．金星の大気は，96.5% が二酸化炭素で，上空はおもに濃硫酸からなる厚い雲でおおわれ ている。そのため，普通の望遠鏡では地表面が見えない。
ウ．火星は，酸化鉄を土の中に多く含むために青く見え，二酸化炭素を主成分とする薄い大 気がある。
エ．天王星は，木星・土星に比べてメタンが多いので，青色に見える。公転面に垂直な方向 に対して自転軸が98度傾いているので，夜と昼が入れかわるのに42年かかる。
(5) 木星の体積は，地球の体積の何倍か。答えが小数になる場合は，小数第1位を四捨五入 して整数で答えよ。ただし，地球，木星は完全な球ではないものとする。
(6) 金星，地球，火星について，公転軌道を移動する速さが速い順に並べよ。
(7) 火星に比べて地球は1日に何度多く公転するか。答えが小数になる場合は，小数第3位 を四捨五入して小数第2位まで答えよ。ただし，1年は365日とする。
(8) 地球から見た惑星の見かけの明るさは，地球と惑星の距離の2乗に反比例する。地球か ら見た木星の見かけの明るさが最も明るいときは，最も暗いときの何倍になるか。答えが 小数になる場合は，小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えよ。
次の文章ⅠとⅡを読み，それぞれの問いに答えよ。
Ⅰ
発生の初期のA細胞分裂を繰り返すことによって生じる細胞は，あらゆる種類の細胞にな れる。しかし，発生が進んで体の様々な細胞に分かれていくと，それぞれ役割の決まった細胞 となる。これを「分化が進む」と表現する。分化が進んだ細胞では，細胞によって異なる遺伝 子がはたらいていて，発生初期の細胞のようにあらゆる種類の細胞になれるという能力は失わ れていく。これが，私たちが失った器官を再生できない理由の一つである。
しかし，動物の中にはヒトとは違い，器官など比較的広い範囲を再生できるものがいる。例 えば，Bイモリは高い再生能力を持つ動物として有名である。
発生初期の細胞のように，様々な種類の細胞になることができる能力を持つ細胞を幹細胞と いう。イモリはひとたび体のある部分を失っても，幹細胞が分裂を繰り返して失った部分の細 胞となり，体を補う。C私たちの体の組織にも何種類かの幹細胞があるが，その能力は限定さ れていて，イモリの幹細胞のようにすべての種類の細胞になることはできない。そこで，イモ リの幹細胞のような能力をもつヒトの幹細胞を作り出す研究が進められてきた。
2012年にノーベル賞を受賞した山中伸弥博士は，ヒトの皮ふ細胞から人工的に幹細胞を作り 出すことに成功し，この幹細胞はD人工多能性幹細胞とよばれる。人工多能性幹細胞を使え ば，組織や器官を人工的に作り出すことが可能になると考えられている。
(1) 下線部 A において，細胞分裂のひとつに体細胞分裂がある。体細胞分裂の各段階を説明 した以下のア～カの文を正常な体細胞分裂の順番通りに並び替え，アから初めて4番目と なる文を一つ選び，記号で答えよ。
ア．染色体が複製され，2本ずつくっついた状態となる。
イ．染色体が見えなくなり，核の形が現れ，2つの細胞となる。
ウ．核の形が消え，2本ずつくっついた染色体がはっきり見えるようになる。
エ．細胞の両端に2つの核ができ始める。細胞質も2つに分かれ始める。
オ．染色体が細胞の中央部分に集まる。
カ．2本ずつくっついた染色体が1本ずつに分かれ，それぞれ細胞の両端に移動する。
２
― ―4
(2) 下線部 B について，ヒトの腕はイモリのように切除しても再生するということはない が，骨格はヒトとイモリでよく似ている。見かけや機能が異なっていても，基本的なつく りが同じで，起源が同じものであったと考えられる器官を何というか，漢字で答えよ。
(3) イモリについて述べた文として，最も適当なものを次の中から1 つ選び，記号で答え よ。
ア．イモリの卵は硬い殻を持っており，乾燥に強い。
イ．イモリの運動神経は，脳や脊髄と共に中枢神経に属す。
ウ．イモリの成体は肺呼吸以外に，皮ふ呼吸も行う。
エ．イモリの体表面には，うろこがある。
(4) 下線部 C を証明する現象として，誤っているものを次の中から1 つ選び，記号で答え よ。ただし，選択肢の現象は数値も含めて事実に即しているものとする。
ア．皮ふを少しすりむいても，新しい細胞が傷口をふさぐため数週間後には治る。
イ．古い赤血球は肝臓などで除去されるが，骨髄の細胞から新しい赤血球が供給されるた め，血液中の赤血球の密度は常に一定の範囲に保たれている。
ウ．口を開けていると，つばが多量に分泌される。
エ．正常な肝臓は50％が切除されても，残り50％あれば元の大きさに戻る。
(5) 下線部 D において，人工多能性幹細胞は別名何細胞と呼ばれるか，アルファベットを用 いて答えよ。ただし，アルファベットの大文字，小文字も必要であれば使い分けること。
図１
頭部側
再生芽
尾部側 眼
切断面
Ⓐ
Ⓑ
Ⓒ
Ⅱ
再生能力の高い動物としてプラナリアと呼ばれる動物が有名である。1～2cm ほどで，体 は平べったく，脳，神経系，消化管，光を感じる程度の目などを持つ。このプラナリアを用い て以下のような実験を行い，プラナリアの特徴を調べた。
【実験1】
最適な生育環境条件下において，プラナリアを真ん中で頭部側と尾部側に切断すると，切断 面からは再生芽と呼ばれる細胞塊が生じ，頭部側の再生芽からは尾部が，尾部側の再生芽から は頭部が必ず生じ，最終的にそれぞれ完全な個体となった。
プラナリアを3等分したときも，頭部側と尾部側の断片から同様の結果が得られた（図1 のⒶとⒸ）。また，中央の断片では，頭部側に近い方の再生芽からは頭部が，尾部側に近い方 の再生芽からは尾部が必ず生じ（図1のⒷ），最終的に完全な個体となった。
【実験2】
最適な生育環境条件下において，プラナリアを10等分しても，実験1と同様にそれぞれの 断片から完全な個体が生じたが，20等分すると断片の両切断面から頭部どうしが生じたり，尾 部どうしが生じたりする不完全な個体が生じた。
― ―6
(6) 実験1と実験2の結果をふまえて，プラナリアが再生する時の仕組みについて考察した 次の文章の空欄 E ～ G に入る適語を選択肢より選び，それぞれ記号で答えよ。
※実験3以降の E にも，(6) の E と同じ語が入る。
プラナリアが再生する仕組みは色々考えられるが，例えば頭部側でのみ合成された化学物質 が尾部側へと全身に流れており，尾部側に行くにしたがって化学物質が一定の割合で分解され ると仮定してみると，頭部と尾部の間に化学物質の E の差が存在することになる。これ により，断片の長さがある一定の長さ以上ある場合は，その断片中にも E の差が存在す るため，化学物質の多い方からは F が，少ない方からは G が生じることとなる。
これより，断片にある程度の長さがあれば，再生芽から頭部側が生じるか尾部側が生じるか には方向性があり，もともと頭部側だった方からは頭部が，尾部側だった方からは尾部が生 じ，逆はおこらないことが説明できる。一方，断片の長さがある一定の長さ以下になると，
E の差がほとんど見られなくなるため，方向性が失われ，誤って不完全な個体が生じる と考えられる。
【選択肢】
ア．濃度 イ．合成速度 ウ．温度 エ．再生芽
オ．頭部 カ．脳 キ．神経 ク．尾部
【実験3】
詳しく調べてみると，プラナリアの頭部側と尾部側からそれぞれ化学物質 H および化学物 質 I が合成されており，化学物質 H は頭部側から尾部側に向かって E が徐々に低下する のに対して，化学物質 I はその逆であった。そして，化学物質 H のはたらきを化学物質 I が抑 制していることもわかった。さらに，化学物質 I の合成を促進する化学物質 J が，頭部から尾 部へと延びる神経の中を，頭部側から尾部側へと流れていることもわかった。神経が切断され ない限り，化学物質Ｊが途中でもれ出すことはない。また再生には，化学物質Ｈ，Ｉ，Ｊ以外 の物質は関与していなかった。
(7) 実験3の結果をふまえて，化学物質 H と化学物質 I は体の頭部と尾部を結んだ軸に沿っ て相反する E の差を形成し，その結果，体の異なる領域（頭，首，腹と尾）が再生さ れ，更にプラナリアの幹細胞は化学物質 H のはたらきによって頭部の細胞に分化するよう に予めプログラムされていると仮定した。プラナリアが再生する時の仕組みについて述べ た次の文のうち，正しいものを2つ選び，記号で答えよ。
ア．実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の尾部側では，化学物質 H のはたら きが高まっていると思われる。
イ．実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の尾部側では，化学物質 I のはたら きが高まっていると思われる。
ウ．実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の尾部側では，化学物質 J のはたら きが弱まっていると思われる。
エ．仮説が正しいとすると，実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の化学物質 H のはたらきを高めると，尾部が生じやすくなるはずである。
オ．仮説が正しいとすると，実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の化学物質 I のはたらきを高めると，頭部も尾部も生じにくくなるはずである。
カ．仮説が正しいとすると，実験1のように切断した中央の断片（図1のⒷ）の化学物質 J のはたらきを弱めると，尾部が生じにくくなるはずである。
【実験4】
切断片から生じた新しい個体は，元の個体の記憶をどこまで維持しているのかを調べるため に，プラナリアの飼育環境（温度，時間，水の種類，餌の種類など）を徹底的に均一化して，
次の実験を行った。
まず，正常なプラナリアが50匹入ったシャーレの半分のみに青色光が当たるようにした。結 果を図2に示す。
そのプラナリアを2つのシャーレに半分ずつ分け，同じくシャーレの半分には青色光を当 てた。さらに，一方には青色光の当たる部分に餌を置き，もう片方は餌を与えなかった。この 訓練は十分な期間何度も行った。その最終的な結果を図3に示す。
またこの餌の場所に関する記憶は，断片から新しい個体が再生するのに必要な期間より長く 記憶されることも，別の実験から明らかとなった。
青色光のあたる明るい場所に餌があると記憶したプラナリアのうちの15匹を体の中央付近で
― ―8
0 10 20 30 40 50 60
移動した個体数
0 10 20 30 40 50 60
青色光のあたる明るい場所に 移動するようになった個体数
02 46 108 1214
餌到達までの時間
移動した個体数（匹）餌到達までの時間（分） 移動した個体数（匹）
青色光の当たる明所 暗所 餌あり 餌なし
記憶した個体 記憶していな
い個体 再生頭部側個
体
再生尾部側個 体
図２ 図３
図４
(8) 実験4の結果をふまえて，再生個体の記憶について考察した次の文章の空欄 K ～ N に入 る適語を選択肢より選び，それぞれ記号で答えよ。ただし，必要であれば同じ記号を何度 用いてもよいものとし，また K と L に入る語の順は問わない。
餌到達までの移動時間において K 個体と L 個体の間に差がないことから，記 憶は脳に保持されていると考えられる。
しかし， M 個体は N 個体に比べて餌までの到達時間が短いことから，記憶の 一部は脳以外の組織にも存在していることが推測される。
心臓などの臓器移植に伴って提供者の記憶の一部が受給者に移る現象が，科学的に論じ られる日が来るのかもしれない。
【選択肢】
ア．記憶した イ．記憶していない ウ．再生頭部側 エ．再生尾部側
火がついた液体 理由
ア １本目に集めた液体 エタノールの沸点が水より低いから 温度計
食塩水
沸とう石 枝つき フラスコ
冷水
ba c
d A B 図１
図２ 次の文章ⅠとⅡを読み，それぞれの問いに答えよ。
Ⅰ
エタノール4.0cm3と水20.0cm3を混合した。この混合 物と沸騰石を図1のように枝つきフラスコに入れ，穏や かに加熱した。出てきた液体を，3本の試験管に約3cm3 ずつ順に集め，火を消した。1本目に集めた液体と3本 目に集めた液体を別々のろ紙に浸して，それぞれの蒸発 皿に入れ，マッチの炎を近づけたところ，一方には火が ついたが，もう一方には火がつかなかった。
(1) 密度1.0g/cm3の水20.0cm3に，密度0.78g/cm3のエタノール4.0cm3を加えたところ，23.8 cm3のエタノール水溶液ができた。この水溶液の質量パーセント濃度〔％〕と密度〔g/cm3〕を 答えよ。答えが割り切れない場合は，小数第３位を四捨五入して小数第２位まで答えよ。
(2) 図2のように，ガスバーナーを分解して仕組みを調べた。Aの名称を 答えよ。また次の文の①～④に図中のA，B，a～dの適切な記号を答えよ。
ガスを出すときは，( ① ) を ( ② ) の向きに回し，黄色の炎を青色の炎に するには，( ③ ) を ( ④ ) の向きに回す。
(3) マッチの炎を近づけたとき，火がついた液体とそのような結果になる理由の組み合わせ として最も正しいものを，次の中から1つ選び，記号で答えよ。
３
― ―10 図３
×
水 水溶液
× 〇水分子
●溶質粒子
× 水分子が蒸発しない ことを表す
(4) エタノールと水の混合物の分離と同じ方法で，食塩水を食塩の含まれる液体と水に分離 した。枝付きフラスコの中に含まれている液体 (X) と試験管に集められた液体 (Y) をそれぞ れ蒸発皿にとり，液体をすべて蒸発させたとき，固体が残るのはどちらか。X または Y の いずれかの記号で答えよ。
Ⅱ
水に比べると，水に溶質を溶かした水溶液の方が，溶質粒子が水面からの水の蒸発を妨げ る。図３は，溶質粒子が水の蒸発を妨げるようすを表している。同じ数の水分子を蒸発させる ためには，水溶液の方が水より高い温度にする必要がある。そのため，水溶液の方が水より沸 点が高くなる。このような現象は沸点上昇と呼ばれ，溶媒の沸点と溶液の沸点の差を沸点上昇 度という。蒸発を妨げる粒子の個数が多くなるほど，沸点上昇度は大きくなる。
(5) 同じ個数の砂糖と食塩を溶かした水溶液の沸点上昇度を測定したとき，食塩水の方が沸 点上昇度は大きくなる。この理由について，説明した次の文の空欄①～③に当てはまる語 句または数字を答えよ。
砂糖は ( ① ) であり，１個の砂糖分子を水に溶かしても１個の分子のままである。一 方，食塩水の溶質の塩化ナトリウムは，( ② ) のため，水に溶けると ( ③ ) 個のイオン に分かれる。蒸発を妨げる粒子の個数が増えるため，砂糖水よりも食塩水のほうが沸点上昇 度は大きくなる。
(6) 沸 点 上 昇 度 は， 溶 媒1kg あ た り の 溶 質 粒 子 の 個 数 に 比 例 す る。 例 え ば， 砂 糖 (C12H22O11)34.2g を1.00kg の水に溶かした水溶液の沸点が100.052℃とすると，砂糖68.4g を 1.00kg の水に溶かした水溶液の沸点は100.104℃になる。エタノール (C2H5OH)2.30g を200 g の水に溶かした水溶液の沸点は何℃になるか。答えが小数になる場合は，小数第4位を四 捨五入し，小数第3位まで答えよ。ただし，水の沸点は100.000℃とし，原子1個当たりの 質量比は H：C：O ＝1.0：12：16とする。
CH3 C O O C CH3 O H・・・O
・・・H
図４ 酢酸の会合(CH3COOH)2 (7) 水溶液が凝固するときも，溶質粒子が水の凝固を妨げるため，水の凝固点 (0℃ ) よりも低
い温度で凝固する。このような現象を凝固点降下という。次の溶質を溶かした際に，溶液 の凝固点が最も低下すると予想されるものはどれか。ただし，それぞれの溶液に溶かした 固体の溶質の個数は等しいものとする。
ア．砂糖 イ．塩化ナトリウム ウ．塩化マグネシウム エ．硫酸銅
(8) 溶媒の凝固点と溶液の凝固点の差を凝固点降下度という。凝固点降下度も沸点上昇度と 同様に溶媒1kg あたりの溶質粒子の個数に比例する。酢酸 (CH3COOH)120g を水1.00kg に 溶かしたところ，凝固点が −マイナス3.700℃になるはずのところが，実際は−2.775℃になった。
これは，酢酸の一部の分子が会合し，酢酸2分子が1分子であるかのようにふるまうため である ( 図4)。凝固点が−2.775℃のとき，もともと
の酢酸の何％が会合したか。答えが小数になる場合 は，小数第1位を四捨五入して整数で答えよ。
― ―12
― ―12
問題は次のページから始まります。
x 振動 y
図１ 図２
光や音は，振動が次々と隣に伝わっていく「波」という現象の一つである。
図１のように一端を固定したロープのもう一端を持ち振動させると，波が伝わっていく。い ま，図２のようにロープを1回だけ振動させると，波が１つだけできる。図２の x の長さを 波長，y の長さを（ あ ）という。波を伝える物質が１秒間に振動する回数 f を（ い ） という。
ロープを１秒間に f 回振動させると，波長 x〔m〕の波が f 個発生するので，波は（ う ）
〔m〕先まで到達する。これが，「波の伝わる速さ v〔m/s〕」に相当する。すなわち，「v ＝
（う）」（…式①とする）という関係が成り立つ。この関係は，光や音に限らず全ての波につい て成立する。
波の伝わる速さ v〔m/s〕は波の種類や，伝わる物質によって異なる。音が伝わる速さを空 気中で340m/s，水中で1500m/s として，以下の問いに答えよ。
(1) 文中の空欄（あ），（い）に入る適語，および（う）に入る式を答えよ。
(2) 波について述べた次の文のうち，誤っているものを次の中からすべて選び，記号で答え よ。
ア．光は真空中でも伝わる。
イ．大きい音は波長が長い。
ウ．人間が聞き取れないほど低い音を超音波という。
エ．音が空気中を伝わるとき，空気に密度の高いところと低いところができる。
オ．（い）の単位は〔W〕である。
(3) 雷の稲光が見えた5秒後に，雷鳴が聞こえた。観測者のいる地点は，雷が落ちた地点か ら何 m 離れているか。ただし，稲光が出てから目に届くまでの時間は無視できるものとす
4
― ―14
A B
水面 空気中
水中 5000 m
図３
p〔cm〕
q〔個〕
図４
(4) 図3 のように海上に浮かぶ船 A が発した音が，水中と空気中の両方を伝わり，A から 5000m 離れた海上に浮かぶ船 B に到達した。船 B で空気中を伝わった音が聞こえるのは，
水中を伝わった音が聞こえた何秒後か。答えが小数になる場合は，小数第2位を四捨五入 し，小数第1位まで答えよ。
(5) (4) で発した音は，1秒間に200回振動する波であった。このとき水中を伝わる波の波長と 空気中を伝わる波の波長のうち，長い方の波長は何 m か。答えが小数になる場合は，小数 第2位を四捨五入し，小数第1位まで答えよ。
前述の式①から，音の高さは波長 x と波の伝わる速さ v により決まることがわかる。この ことについて，弦を用いて詳しく調べた。
図４のように太さの均一な弦を張り，表1のように弦の長さ p〔cm〕とつるすおもりの数 q〔個〕を様々に変えて弦をはじき，発生する音をオシロスコープで観測した。おもり1個の 重さは全て等しいとする。同じ記号（C～F）の箇所はオシロスコープの波形も同じで，Cの 波形は図５のようになった。
ｑ〔個〕
ｐ〔cm〕 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 C D
20 E F C D
30 G C
40 E F
図５
図６ 表１
ここで，p と q を変えると音の高さが変わる理由を考える。
まず p は，波長を決める。図６のように p を大きくすると波 長も長くなる。よって，音の高さも変わる。
次に q は，弦を引く力の大きさを決める。弦を引く力が大きく なれば弦が元に戻る力も大きくなるので，弦を伝わる波の速さは
（え：速く，遅く）なる。よって，音の高さも変わる。
なお，弦を伝わる波の速さを変えるには，他にも弦の重さを変 えるという方法もある。弦の重さが変われば振動の速さも変わる ためである。高い音にするためには，弦の重さをより（お：重 い，軽い）ものに変えるとよい。
― ―16
図５の横軸の1目盛りは0.01秒である。以下では必要であれば 2=1.41， 3=1.73を用いよ。
(9) Fの音が1秒間に振動する回数はいくらか。答えが小数になる場合は，小数第1位を四 捨五入し，整数で答えよ。
(10) おもりの数を3個にし，弦の長さを適当な長さにして発生した音を測っていたところ，
おもりをつるす糸が途中で切れておもりの数が1個になった。このとき，発生する音が1 秒間に振動する回数は，糸が切れる前と後で50回変化した。弦の長さは何 cm か。答えが 小数になる場合は，小数第2位を四捨五入し，小数第1位まで答えよ。糸は静かに切れ，
切れたことにより残ったおもりが振動することはないとする。
