2021年度 須磨学園中学校入学試験
理 科
（注 意） 解答用紙は、この問題冊子の中央にはさんであります。まず、解答用紙を取り出して、 受験番号シールを貼り、受験番号と名前を記入しなさい。 １．すべての問題を解答しなさい。 ２．解答はすべて解答用紙に記入しなさい。 ３．試験終しゅうりょう了後、 解答用紙のみ提出し、問題冊子は持ち帰りなさい。第 3 回
１
各問いに答えなさい。 植物は一いっぱんてき般的に日の当たる時間に気き孔こうを開けて二酸化炭素を取とり込こみ，光合成をし ます。しかし（１）サボテンやアロエは夜に気孔を開けて二酸化炭素を取り込みます。 取り込んだ二酸化炭素は夜間にリンゴ酸として細さいぼうない胞内に蓄たくわえられ，昼間に気孔を閉じ た状態で蓄えたリンゴ酸を分解し，細胞内で二酸化炭素を作り出し光合成をします。 これらの植物は降水量の少ない乾かんそう燥した地域にくらしており，このしくみは気孔から の（ ア ），すなわち水が出ていくことを防ぐのに役立ちます。 湖などでくらす水生植物（図１）には，（２）気孔をもたない植物や葉の表に多く気孔 をもつ植物など，多くの陸上植物とは異なる特徴をもつものがいます。一方で，光合成 をするという点は陸上植物と共通しています。（図２）はある湖の地点Ａと地点Ｂにお いて，水面下での明るさと，水深の関係を表したものです。（図２）から，地点Ａ，Ｂ ともに測定される明るさは水深が深くなるにつれ暗くなることがわかりました。また， 現在水生植物が生息する環かん境きょうは減少しており，多くの地域でそこにくらしている水生植 物の種類が少なくなるなど，（３）生物の多様性が低下しています。 問１ 空らん（ ア ）にあてはまる語句を答えなさい。 問２ サボテンのトゲは葉が変形したものであり，他の植物がつける葉と起き源げんが同じと 言われています。このように見た目やはたらきは異なっているが，起源が同じもの を次の①～④より１つ選び，記号で答えなさい。 ① ヒトの手とコウモリの翼つばさ ② サツマイモの食用部分とジャガイモの食用部分 ③ トンボの羽とハヤブサの翼 ④ イソギンチャクの足そくばんとヒヤシンスの根 ②浮葉植物 水面 ①抽水植物ちゅうすい ふ よう ③沈水植物ちんすい （図１） （図２） A 暗い 明るさ 明るい B 浅い 水深 深い問３ 下線部（１）について，光合成を行うアロエの葉を夜明け前に切り取ってすぐに 食べたところ，日中に切り取ってすぐに食べたときと比べて，少し酸すっぱく感じま した。夜明け前の葉が酸っぱく感じた理由としてもっとも適切なものを次の①～④ より１つ選び，記号で答えなさい。 ① 夜は昼より葉に二酸化炭素が多く含ふくまれるから。 ② 夜は昼より葉が乾かんそう燥しているから。 ③ 夜は昼よりリンゴ酸が多く含まれるから。 ④ 夜は昼より気温が低いから。 問４ 下線部（２）について，葉の表に多く気孔をもつ植物としてもっともふさわしい ものを（図１）の①～③より１つ選び，記号で答えなさい。また，なぜそのように 判断したかをかんたんに説明しなさい。 問５ （図１）の沈ちんすい水植物が湖のより深くまで生息できるのは，（図２）の地点ＡとＢの どちらですか。ＡかＢで答えなさい。 問６ 下線部（３）について，生物の多様性の１つに種の多様性があり，これは多様度 指数という数値で表すことができます。例えば，Ａ種とＢ種という２種類のみの水 生植物が50個体ずつくらしている地域では，水生植物の多様度指数を次の式のよう に計算することができます。 多様度指数は，その地域にくらす水生植物の種類が多ければ多いほど，また，その かたよりが小さければ小さいほど１に近い値になります。 （ａ） ある地域に水生植物が合計100個体くらしていて，Ａ種が20個体，Ｂ種が50個体， Ｃ種が10個体，Ｄ種が10個体，Ｅ種が10個体でした。この地域の水生植物の多様度 指数の値を求めなさい。 （ｂ） 別の地域に合計300個体の水生植物がくらしていて，Ａ種～Ｄ種の４種類の植物 が含まれていた場合，それぞれの種が何個体ずつくらしていると多様度指数がもっ とも大きくなるかを答えなさい。また，そのときの多様度指数の値を求めなさい。 多様度指数＝１− ＝１− ＝0.5 × ＋ × ＋
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水生植物の合計数A種の数 × 10050 10050 10050 ×10050 水生植物の合計数A種の数 水生植物の合計数B種の数 水生植物の合計数B種の数２
各問いに答えなさい。 （図１）のように，水よう液に電極（陽よう極きょくと陰いん極きょく）をつけて電源装置から電流を流 すと，水に溶とけているものや水自体が分解されて，気体や固体としていろいろなもの が電極付近に出てきます。このような操作を電気分解といいます。気体が発生した場 合は容器の上部にたまります。気体が発生することで容器内の圧力が上がり容器が破は 裂 れつ しないように，発生した気体の体積分だけ容器内の水よう液をゴム管を通してビー カーへ逃がす工夫をしています。電気分解を使って【実験１】～【実験４】を行いま した。ただし，電気分解によって電極そのものは反応しないものとします。 【実験１】 （１）水自体を分解するために，水酸化ナトリウム水よう液に電流を流して 電気分解を行いました。このとき，陰極側で気体Ａが，陽極側で気体Ｂが発 生しました。（図２）のように火のついた線せんこう香を気体Ａと気体Ｂにそれぞれ 近づけると，気体Ａはポンと音を立てて燃え，気体Ｂは線香を激しく燃やし ました。 【実験２】 【実験１】と同じように，水酸化ナトリウム水よう液に一定の電流を流し ました。電流を５分間流したときに発生した気体Ａと気体Ｂの体積の変化を それぞれ記録し，その関係をグラフに表すと（図３）のようになりました。 なお，電流の大きさが一定のとき，発生する気体の体積は電流を流した時間 に比例することがわかっています。 【実験３】 【実験２】で５分間電気分解を行った後，電流の大きさを２倍にして引き 続き２分間電気分解を行いました。なお，電気分解を同じ時間行ったとき， 電流の大きさと発生する気体の体積は比例することがわかっています。 【実験４】 塩化銅は気体の塩素と金属の銅が反応してできたもので，これを水に溶か したものを塩化銅水よう液といいます。塩化銅水よう液に電流を流して電気 分解を行いました。このとき，陰極側では電極の表面に銅が付ふ着ちゃくし，陽極側 では（２）気体の塩素が発生していました。 （図１） （図２） （図３） 0 0 5 10 15 20 25 30 35 5 発生した気体Bの体積（mL） 10 15 20 25 30 35 （mL） 発生した気 体 Aの体積 ゴム栓 ゴム管 電源装置 ビーカー 電極 （陰極） （陽極）電極 火のついた 線香 ゴム栓 水よう液問１ 【実験１】について，気体Ａと気体Ｂの名前をそれぞれ答えなさい。 問２ 下線部（１）について，水酸化ナトリウム水よう液を使用する理由を15字以内で 答えなさい。 問３ 【実験２】について，気体Ａと気体Ｂの密度がそれぞれ0.09 g/L，1.5 g/Lのとき， 電気分解を行うことによって発生した気体Ａと気体Ｂの重さの比をもっともかんた んな整数の比で答えなさい。 問４ 【実験２】について，電気分解を始めてから３分間で発生した気体Ｂの体積を求 めなさい。 問５ 水酸化ナトリウム水よう液に，【実験２】の0.8倍の大きさで電流を流しました。 このときに発生した気体Ａの体積を調べると40 mLでした。電気分解を行った時間 を求めなさい。 問６ 【実験３】について，【実験２】の後に発生した気体Ａと気体Ｂの体積の関係を， 解答らんのグラフに続けて書かき込こみなさい。 問７ 【実験４】について，塩化銅水よう液は青色の水よう液です。溶けている塩化銅 がこいほど青色はこくなります。塩化銅水よう液の電気分解を行うことで塩化銅水 よう液の色はどのように変化しますか。もっとも適切なものを次の①～③より１つ 選び，そのように考えた理由を25字以内で答えなさい。 ① 青色がこくなっていく。 ② 青色のこさは変化しない。 ③ 青色がうすくなっていく。 問８ 下線部（２）について，長時間電流を流しても発生した気体の塩素はほとんど陽 極側には集まりませんでした。その理由を20字以内で説明しなさい。
３
各問いに答えなさい。 軽い糸でおもりをつり下げてふり子を作り，【実験１】～【実験５】を行いました。 【実験１】 （図１）のように，ふり子のおもりを①の位置までもち上げて，そっとは なすとふり子は左右にふれました。 【実験２】 ふり子が１往復するのに必要な時間を周しゅう期きといいます。周期を調べるため に，ふり子の長さを変えてふり子が10往復するのにかかる時間を測定しま した。（表１）はその結果をまとめたものです。 【実験３】 （図２）のように，長さが100 cmのふり子を作りました。ふり子の最下点 から40 cm上の位置にくぎを打ちました。おもりをくぎと同じ高さまでもち 上げて，そっとはなしました。 【実験４】 （図３-１）のように，糸をＹ字形にしてふり子を作りました。ふり子の最 下点の真下の位置をＣとします。また（図４）は（図３-１）を前から見た 図です。前後の方向におもりをもち上げてそっとはなすと，ＡとＢの長さを 合わせた120 cmのふり子として前後にふれました。次に，ふり子を止めて から，糸がたるまないように左右の方向におもりをもち上げてそっとはなす と，30 cmのふり子としてＡの部分だけが左右にふれました。 【実験５】 （図３-１）のおもりを糸がたるまないようにもち上げ，そのときのおもり の真下の位置をＤとしました（図３-２）。その後，そっとおもりをはなす と，前後方向の動きと，左右方向の動きを組み合わせた動きをしました。こ のおもりの動きを真上から観察し，おもりの通り道を図で表してみると，規 則性があることがわかりました。 （表１）ふり子の長さと，ふり子が 10 往復するのにかかる時間の関係 長さ（cm） 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 時間（秒） 9 11 12.5 14 15.5 17 18 19 20 21 22 23 24 24.5 25.5 26 27 ① ② ③ ④ 最下点 くぎ 40 cm 100 cm 前 後 右 左 C D C 前 後 右 左 A B 30 cm 90 cm （図１） （図３-１） （図３-２） （図４） （図２）問１ 【実験１】について，（図１）の①～④の各位置におけるふり子のおもりの速さを 速いものから順に並べなさい。 問２ 【実験２】について，次の（ａ），（ｂ）の問いに答えなさい。 （ａ） 周しゅう期きを調べるとき，１往復にかかる時間ではなくて，10往復するのにかかる時間 を測定したのはなぜですか。その理由を説明しなさい。 （ｂ） 長さが60 cmのふり子の周期を求めなさい。 問３ 【実験３】について，おもりをはなした後，（図２）のようにおもりは初めと同じ 高さまで上がり，くり返し往復しました。このときのふり子の周期を求めなさい。 問４ 【実験４】について，ふり子を前後にのみふれさせたときの周期と、左右にのみ ふれさせたときの周期をそれぞれ求めなさい。 問５ 【実験５】について，ふり子を真上から見て，おもりの動 くようすを観察したところ，おもりの通り道は右図のよう な形になり，この線の真上をくり返し往復しました。おも りをはなしてから，Ｅの真上を初めておもりが通過するま でにかかる時間を求めなさい。 問６ 【実験５】について，（図４）のＡとＢの長さを変えることで，おもりの通り道が 描く図形を変えることができます。次の（ａ）と（ｂ）の場合に，おもりの通り道 が描く図形を下の①～⑥よりそれぞれ１つずつ選び，記号で答えなさい。 （ａ） ＡとＢを合わせた長さが180 cm，Ａの長さが20 cmの場合 （ｂ） ＡとＢを合わせた長さが180 cm，Ａの長さが80 cmの場合 前 後 右 左 C D E 前 後 右 左 ① C D 前 後 右 左 C D ② 前 後 右 左 C D ③ 前 後 右 左 C D ④ 前 後 右 左 C ⑤ D 前 後 右 左 C D ⑥
４
各問いに答えなさい。 （１）上 じょうしょう 昇気流という上向きの風があります。水蒸気をたくさん含ふくんでいる気温の高 い空気は，上昇気流によって上空に上がっていきます。 空気が１m3の体積に含むことのできる水蒸気の最大量を飽ほう和わ水蒸気量といいま す。飽和水蒸気量は気温によって変化します。気温と飽和水蒸気量の関係を表したグ ラフが（図１）です。空気は上空に上がっていくと気圧が下がるため膨ぼう張ちょうして冷えま す。やがて，含みきれなくなった水蒸気が水すいてき滴となり出始めます。このときの気温の ことを（２）露 ろ 点 てん 温度といいます。露点温度では湿しつ度どが100 ％となっており，湿度は以 下の式のように表すことができます。 湿度（％）＝ 空気１m 3に含まれる水蒸気量（ｇ） その気温における空気１m3中の飽和水蒸気量（ｇ）×100 上空で水蒸気を含んだ空気のかたまりが冷やされると，水滴ができますが，氷の粒つぶ である氷ひょうしょう晶になるものもあります。このようにしてできた水滴や氷晶を「雲つぶ」と 呼び，雲つぶが集まってできたものが「雲」です。 湿しめった空気のかたまりが山を通過するとき，山を越こえた地域の気温が上昇する場合 があります。この現象をフェーン現象といいます。雲つぶを含む湿った空気のかたま りは100 m上昇すると気温が0.5 ℃下がり，100 m下降すると0.5 ℃上がります。雲つ ぶを含まない空気のかたまりでは，100 m上昇すると気温が１℃下がり，100 m下降 すると１℃上がることがわかっています。例えば（図２）のように，Ａ地点で20 ℃ の空気のかたまりが標高2000 mの山を越えるとき，風上側のある標高で露点温度に 達して雲ができ始めました。雲は山頂のＢ地点ですべて雨となり，雲はなくなりまし た。その後，この空気のかたまりが，風下側のふもとまで降りてきたとき，Ｃ地点で の気温は25 ℃でした。 80 60 40 20 10 20 30 40 50 気温（℃） 0 0 （ｇ） 空気 １ 中の飽和水蒸気量m3 風上側 雲 2000 ｍ Ｃ 25 ℃ 20 ℃ Ａ Ｂ 風下側 （図１） （図２）問１ 雲の種類は多くありますが，雨を降らせる雲は２種類です。そのうちの１つに積 乱雲があります。もう１つの雲を次の①～⑤より１つ選び，記号で答えなさい。 ① 巻けんそううん層雲 ② 高積雲 ③ 積雲 ④ 乱層雲 ⑤ 層雲 問２ 下線部（１）について，上じょうしょう昇気流を発生させる原因として適切でないものを次の ①～⑤より１つ選び，記号で答えなさい。 ① 地面が太陽によってあたためられた。 ② つめたい空気があるところへあたたかい空気が押おし寄よせた。 ③ 山などの高くなっているところに風がふきつけた。 ④ 高気圧から空気がふきだした。 ⑤ 台風が発生した。 問３ 下線部（２）について，体積の等しい４つの空気 ①～④について，ある気温からゆっくり冷やして露ろ 点 てん 温度を計測し，もとの気温と露点温度との関係を 右のグラフに示しました。空気を５℃まで冷やした ときにもっとも多くの水すいてき滴が出てくる空気を図中の ①～④より１つ選び，記号で答えなさい。 問４ 右の図は雲ができるようすを表したものです。図中の☆と○と□が表しているもの として，もっとも適切な組み合わせを次の①～⑥より１つ選び，記号で答えなさい。 ① ☆：水蒸気 ○：水滴 □：氷ひょうしょう晶 ② ☆：水蒸気 ○：氷晶 □：水滴 ③ ☆：水滴 ○：水蒸気 □：氷晶 ④ ☆：水滴 ○：氷晶 □：水蒸気 ⑤ ☆：氷晶 ○：水滴 □：水蒸気 ⑥ ☆：氷晶 ○：水蒸気 □：水滴 問５ （図２）について，山頂のＢ地点の気温を求めなさい。 問６ （図２）について，雲ができ始める地点の標高を求めなさい。 問７ （図２）について，Ａ地点とＣ地点の湿しつ度ど（％）をそれぞれ求めなさい。ただし， 小数第１位を四捨五入して整数で答えなさい。 ① 5 10 15 20 0 0 気温（℃） 20 15 10 5 ② ③ ④ 露点温度 （℃） 雲 を含む 空気のかたまり 上昇 地表
