平成
26 年度
群馬県立高崎高等学校
前期選抜における総合問題
注 意 事 項
1 解答時間は 9 時 30 分～11 時 00 分（90 分間）です。
2 「始めなさい。」の指示があるまで，問題用紙は開かないこと。
3 解答はすべて解答用紙に記入すること。
4 開始の指示があったら，受検番号を解答用紙 1・解答用紙 2 にそれぞれ算用
数字で記入すること。
5 問題を解く前に，ページ数を確認すること。問題は 1 ページから 7 ページ
まで，解答用紙は
2 枚あります。
6 印刷がはっきりしていない場合は，手をあげること。
7 字数制限のある問題は句読点を字数として数えること。
8 問題用紙の余白は，下書きや計算等自由に使ってよい。
9 「やめなさい。」の指示があったら，直ちに筆記用具を置き，指示に従って
机上に解答用紙を置き，回収が終わるまで着席して待っていること。
10 検査終了後，問題用紙は持ち帰ること。
1 エネルギーに関する探究活動について，以下の問いに答えなさい。 Ⅰ 太陽光発電に興味を持った太郎君は探究活動として太陽光パネルの色が黒いことに着目し，次の ような実験をしました。下記のレポートは太郎君の実験レポートです。 物体の色の違いによる太陽光エネルギーの吸収について 実験者：高崎 太郎 実施日：平成 26 年○月△日 はじめに： 近年注目されている太陽光パネルは一般に黒色のものが多い。これは色が黒い方が太陽光エネルギ ーを多く吸収できるからだと予想できる。そこで，黒色の物体がより多く太陽光エネルギーを吸収で きるか，太陽光を物体に当てたときに吸収される熱エネルギーに注目して調べたいと考えた。 実験の目的： 黒い物体と白い物体に太陽光を当てた時の温度変化から，白い物体に比べて黒い物体の方が太陽光 エネルギーの吸収がよいことを確認する。黒と白で比較する理由は，色による違いが存在するかに焦 点を当てるためである。 実験方法： 直径15mm で高さ 180mm の試験管を 2 本用意し，それぞれの中に 20g の水を入れる。水の入っ た試験管の表面に黒と白のつや消しのポスターカラーを塗ったものをそれぞれ黒い物体および白い 物体とする。日なたにそれら2 本の試験管を置き，水温の変化をデジタル温度計で 1200 秒間測定す る。ここで，試験管内の水の温度がその色の物体の温度であるとする。また，測定の間，2 本の試験 管に照射される1 秒あたりの太陽光エネルギーは同じ大きさであるとみなす。 実験結果： 測定開始から途中までは晴れていたが，次第に太陽が雲に隠れはじめ，800 秒以後は 2 本の試験管 に太陽光が当たらなくなった。下のグラフはこの間における温度と経過時間の関係を示したものであ る。また，測定中の室温は常に19.8℃に保たれ，測定の間試験管の中の水は蒸発せず 20g のままであ ったとする。 試験管内の水の温度と経過時間の関係 （参考）『物理研究プロジェクト国際コンテスト佳作入選作品』 1
問1 0 秒から 300 秒までの黒い物体の温度上昇は，0 秒から 300 秒までの白い物体の温度上昇の 何倍ですか。0 秒において黒い物体も白い物体も 20.1℃であったとして答えなさい。 問2 太郎君はこのレポートの考察を次のように行いました。考察中の(a)，(b)に当てはまる内容を 答えなさい。 問3 下線部 A を踏まえて， 300 秒から 600 秒までの区間において白い物体の温度変化が起こって いない理由を説明しなさい。 問4 右のグラフの(a)は，実験での白い物体の温度変化 をわかりやすくするために単純化して示したもので あり，(b)は(a)の場合において，周りの空気への熱エ ネルギーの放出がないと仮定した場合に白い物体の 温度変化として考えられるものです。 黒い物体について，グラフ(b)と同様に考えたもの を解答用紙に作成しなさい。ただし，解答用紙には 実験での黒い物体の温度変化を単純化したグラフが すでに記入してあります。 Ⅱ 下記は太郎君が先生にレポートを提出した際の会話内容です。 先生： 太郎君，面白いレポートでしたよ。次は実際の太陽光パネルを使って電気エネルギー変換効率の 違いを調べてみると面白いですね。 太郎： 実用化している太陽光パネルでは，電気エネルギー変換効率はどれくらいなのですか？ 先生： 今のところ 10～15%くらいです。しかし，地球表面に届いている太陽光エネルギーを仮にすべて 使えれば，人類が１年間に消費するエネルギーをたった1.4 時間でまかなうことができるのです。 太郎： やはり太陽はすごい！ 太陽光を効率よく使えばエネルギー問題も解決ですね！ 先生： そうですね！ ただ，現実には主な発電としては火力発電が使われていますよね（グラフ 1）。 火力発電には大きな問題が2 つありますが，わかりますか？ 太郎： （ ① ）と（ ② ）です。 物体は太陽光エネルギーの吸収と同時に，常に周りの空気へ熱エネルギーを放出しており，これ らのエネルギー収支の結果が温度変化としてあらわれると考えられる。 ここで，0 秒から 300 秒において黒い物体の温度上昇の方が大きくなる理由として， ・ 黒い物体の方が白い物体より太陽光エネルギーの吸収量が大きい ・ 黒い物体の方が白い物体より熱エネルギーの放出量が小さい の2 つが考えられる。 そこで， 800 秒以後に注目すると，太陽光が当たらなくなっているので物体の太陽光エネルギーの 吸収はなかったと考えられる。800 秒以後の実験結果を見ると（ａ ）ことがわかる。 したがって，0 秒から 300 秒において黒い物体の温度上昇の方が大きい理由は（ｂ ）と考えられる。 A 考察： 2
先生： その通り。だからこそ太陽光発電や風力発電などの新エネルギーが注目されているのですよ。 太郎： しかし，太陽光発電設備の推移を見ると日本は早くから太陽光発電に取り組んでいますが， 世界 の太陽光発電設備の急激な伸びに対して日本の太陽光発電設備の伸びは緩やかですね（グラフ 3）。 先生： 太陽光発電にも課題があり，まだまだ発電の主力とはいきません。現在，太陽光発電の持つ課題 を解決することが，人類の大きなテーマの１つとなっています。そういう意味で，太郎君の取り 組みは着眼点がよかったですよ。 太郎： ありがとうございます。先生， 将来僕が太陽光発電でエネルギー問題を解決してみせますから見 ていてくださいね！ 先生： がんばれ，太郎君！ 期待していますよ。 B C グラフ 1 世界の発電設備の割合 グラフ 2 世界のエネルギー資源可採年数 (BP 統計 2009，OECD/NEA・IAEA2007) グラフ 3 太陽光発電設備の推移 グラフ 4 日本における各発電設備の発電コスト (IEA2010) (エネルギー・環境会議：コスト等検証委員会報告書 2011 より作成) (IEA2008) 問5 会話中で太郎君は火力発電の問題点①，②を示しています。（ ① ）にはグラフ 2 から読み 取れることを，（ ② ）にはそれ以外にあなたが知っていることをそれぞれ示しなさい。 問6 下線部 B ，C に関連して，あなたが将来，太陽光発電の開発に携わるならば，現在の太陽 光発電のどのような課題を解決したいと考えますか。現在の太陽光発電の課題を1 つ挙げ，そ の課題に対する解決方法を述べなさい。 3
2 次の文章を読んで，以下の問いに答えなさい。
この部分は、著作権の関係により掲載できません。
（ 田中優子『グローバリゼーションの中の江戸』による ）
問1 下線部(1)について，「不幸」とはどのようなことか，筆者の述べていることを80 字以内でま とめなさい。 問2 下線部(2)について，人が地球規模で選ぶことができる事柄を，空欄に当てはまるように，自 分で考えて，3 つ書きなさい。 問3 点線部について，次の問いに答えなさい。 グローバリズムには,「宇宙船地球号」のように，1 つの共同体として環境や食糧問題に協力して立 ち向かっていこうという意味合いもあります。我が国も発展途上国に対し，持続可能な自然環境の利 用や食糧問題の解決などに向けて，積極的に支援を行っています。 下の写真1 は，アフリカのウガンダ共和国での JICA（国際協力機構）による稲作試験農場の様子 です。写真2 は，同じくウガンダ共和国のパピルスなどが自生する低湿地を撮影したものです。 日本が写真1 のような技術支援を推進した場合，土地生産性の向上及び生産地域の拡大により，現 地での食糧増産が見込めると考えられます。その半面，中長期的な視点に立つと新たな問題が発生し てしまう危険性もあります。 仮に，あなたがこの技術支援の現地責任者なら，どのようなことに配慮しながら支援を行いますか。 写真2 のような地域で起こりえることを想定しながら，あなたの考えを書きなさい。 写真1 写真2 2012 年 8 月 ウガンダ共和国にて撮影 5
問4 二重線部に関連した出来事に関する次の会話を読んで，以下の①，②に答えなさい。
Takashi:
Good morning, Mr. Green. How are you?Mr. Green:
Good morning, Takashi. I'm fine, thank you. Did you watch TV last night? A girl made a wonderful speech at *the United Nations.Takashi:
Yes, I did. The news was very short, so I couldn't understand her speech very well, and I also don't remember her name. Is she the girl from *Pakistan?Mr. Green:
Yes, she is. Her name is Malala and she is sixteen years old now.Takashi:
She is as old as I am. I want to know more about her. Why did she make a speech at the United Nations?Mr. Green:
In October last year, she was *attacked by *the Taliban when she was on the school bus. She was *seriously *injured. She was *moved to a hospital in *the U.K. The news soon *spread all over the world. Many people wanted to help her. The *leaders of many countries also hoped to do something for her. So she was*invited to the United Nations to tell her ideas to the world.Takashi:
I'm surprised to hear that. Why did the Taliban attack her?Mr. Green:
Malala thinks that it is very important for all children to go to school. She hopes that girls can also go to school to study. They can learn many things about their country and the world. So, she started to tell her own ideas to the *media. The Taliban didn’t like it and they wanted to stop her.Takashi:
Did she change her *thoughts after the *attack?Mr. Green:
No, she didn't. She said in her speech, "Nothing changed in my life. My *hopes are the same and my dreams are the same."Takashi:
I will listen to her speech again on the Internet. Thank you, Mr. Green.（語注） the United Nations 国際連合 Pakistan パキスタン
attack を襲う（動詞）/ 襲撃(名詞) the Taliban タリバン（国際的なテロ組織）
seriously ひどく injured けがをした move 移送する the U.K. イギリス spread 広まる leader 指導者
invite を招く media 報道機関 thoughts 考え hope 希望 ① 襲撃された後，Malalaさんがどうして国連で演説することになったのか日本語で説明しなさい。 ② 会話の中から，Malalaさんが訴えていることを読み取り，日本語で書きなさい。 問5 本文と各設問（英文を含む）を踏まえ，あなたはグローバル時代にはどのような視点，ものの 考え方が必要だと考えますか。その理由とともに述べなさい。 6
3 下の新聞記事及び文章を読んで，以下の問いに答えなさい。 この部分は、著作権の関係により掲載できません。 （ 毎日新聞社 2013 年 6 月 8 日による ） Ⅰ なぜ，このような分銅を用いたのでしょう。 わかりやすいよう，分銅の重さを1g，2g，4g，8g，16g，32g とし，これらの分銅で量れる重さについて考えてみましょう。 天秤の一方に分銅をのせる場合，この6 個の分銅の組み合わせ で1g から（ア）g まで 1g 刻みの重さを量ることができます。具 体的には， 1g，2g，3g＝1g＋2g，4g，5g＝1g＋4g， 6g＝2g＋4g，7g＝1g＋2g＋4g [右図]，… です。 一方，1g，2g，3g，4g，5g，…のような 1g 刻みの分銅で（ア）g まで 1g 刻みで量ろうとする と，最低（イ）個の分銅が必要となります。 つまり，出土した分銅は，より少ない分銅でいろいろな重さを量るための工夫だったのです。 問1 上の文の（ア），（イ）に適する数を答えなさい。 問2 1g，2g，4g，8g，16g，32g のうち，57g を量るときに用いる分銅を答えなさい。 Ⅱ Ⅰでは，天秤の一方に分銅をのせる場合で考えましたが，天秤 の一方または両方に分銅をのせる場合を考えると，さらに分銅の 個数を減らすことができます。 ここで，1g，3g，9g，27g，81g の 5 個の分銅を考えます。 たとえば，天秤の一方に9g と 1g の分銅，他方に 3g の分銅と 量りたい物体をのせて釣り合えば，7g の重さが量れたことになり ます [右図]。 （この量り方は ＝9g－3g＋1g7g のような数式で表すことができます） こうすると，1g，3g，9g と軽い方から 3 個の分銅を用いると 13g まで，4 個の分銅を用いると ① （ウ）gまで， 5 個の分銅を用いると 1gから（エ）gまで 1g刻みで量ることができるのです。 ② 問3 上の文の（ウ），（エ）に適する数を答えなさい。 問4 20g，34g の量り方を，下線部①のような数式で表しなさい。 問5 下線部②が成り立つことを，合理的に説明しなさい。 （この問いでは考え方も採点対象とします。） 7
