大学の入試改革ということで、いよいよ今年から共通テストと相成りました。
共通テストも大学入試センター試験と同様、高校の学習内容をもとに出題されているはずですが、よくみると知識レベルは中学校の範囲だったり、文章をよく読んでちょっと考えて計算すれば中学生でも正解できるものもあります。つまり、きちんと理科を勉強した中学生でもできてしまう問題は何問か紛れているのです。
2021年度の共通テストからそんな問題を拾っていきましょう。まずは物理基礎。
第1問
問1 図1のように、床の上に直方体の木片が置かれ、その木片の上にりんごが置かれている。木片には、地球からの重力、床からのカ、りんごからのカがはた らいている。木片にはたらくすべてのカを表す図として最も適当なものを次ベージの①～④のうちからーつ選べ。
木片にはたらく力なので、作用点、つまり矢印のねもとは木片（端っこでもよい）になくてはなりません。したがって、②③のようなリンゴに作用点があるのはまずい。
そして、重力とリンゴからの力の２つ下向きの力を、床からの上向きの力で支えています。これを満たすのは④ですね。
正解 ④
問2 次の文軸の空欄［ ２ ］に入れる語として最も適当なものを、その直後の｛ ｝から一つ選び、空欄［ ３ ］に入れる最も適当な向きを 、下の①－⑧のうちからーつ調ぺ。
長さLの絶緯体の棒の両端をそれぞれ電気量ｑと－ｑ（ｑ＞０）に帯電させ、 図2のように棒の中心を点Aに固定し、ｘｙ平面内で自由に回転できるようにした。まず電気量Qに帯電させた小球をy軸上の点Bにおくと、棒が静電気カの作用でゆっくりと回転し、図2に示す向きになったので、Qの符号は［ ２ ］｛①正 ②負｝であることがわかった。次に小球をy軸に沿って点Cまでゆっくり移動させると、棒こ描かれた矢印の向きは［ ３ ］になった。
ｘｙ平面とか電気量とか言い回しを難しくしているので、このままでは中学生に読み解かせるのは無理がありますが、本質は［ ２ ］はB地点に向かって－の電気が向いているけどBはプラス、マイナスのどっち？という話ですし、［ ３ ］はじゃあそれがCに移ったらマイナスもそれを追いかけるよね、そうすると矢印の向きは？という話です。本質的にはプラスの電気とマイナスの電気が引き寄せ合うという話です。 正解 ［ ２ ］① ［ ３ ］⑧
問3 次の文章中の空欄［ ア ］～［ ウ ］に人れる語句の組み合わせとして最も適当 なものを下の①～⑥のうちから一つ選べ。
電磁波は電気的・磁気的な振動が波となって空問を伝わる。周波数（振動数） が小さいほうから順に電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線のよう に大まかに分類される。これらは、私たちの生活の中でそれぞれの特徴を活かして利用されている。［ ア ］は日焼けの原因であり、また殺菌作用があるため殺菌灯に使われている。携帯電話、全地球測位システム（GPS）、ラジオは［ イ ］を利用して情報を伝えている。X線はレントゲン写真に使われている。［ ウ ］はがん細胞に照射する放射線治療に使われている。
放射線は中学でもやっているので［ ウ ］のγ線は行けるはず。［ ア ］は温暖化などで紫外線の話を知っていれば行けるかな、［ イ ］の「電波」はもはや日常用語ですね。 正解 ⑥
問4 プールから帰ってきたAさんが同級生のBさんと熱に関する会話を交わし ている。次の会話文を読み下線部に誤りを含むものを①～⑤のうちからニつ選ベ。ただし、解答番号の順序は問わない。
Aさん：プールで泳ぐのはすごくいい運動になるよね。ちょっと泳いだだけで ヘトヘトだよ。水中で手足を動かすのに使ったエネルギーはいったい どこにいってしまうんだろう？
Bさん：水の流れや体が進む運動エネルギーもあるし①手足が水にした仕事で、その水の温度が少し上昇するぶんもあると思うよ。仕事は、熱エ ネルギーになったりもするからね。たしか、エネルギーは、②熱エネルギーになってしまうとその一部でも仕事に変えられないんだったね。
Aさん：物理基礎の授業で熱が関係するような現象は不可逆変化だって習っ たよ。でも、③不可逆変化の時でも熱エネルギーを含めたすべてのエネルギーの総和は保存されているんだよね。
Bさん：授業で物体の温度は熱運動と関係しているっていうことも習ったよね。たとえば④1気圧のもとで水の温度を上げていったとき水分子の熱運動が激しくなってやがて沸騰するわけだね。
Aさん：それじゃ逆に温度を下げたら熱運動は穏やかになるんだね。冷凍庫の中の温度は-20℃とか、業務用だともっと低いらしいよ。太陽から遠く離れた惑星の表面温度なんてきっとものすごく低いんだろうね。
Bさん：そうだね。天王星とか、海王星の表面だと-200℃より低い温度もあるらしいね。もつと遠くでは、⑤-300℃よりも低い温度になることもあるはずだよ。そんなところじゃ、宇宙服を着ないと、すぐに凍ってしまうね。
ま、絶対温度は中学校でやっていないから一応は中学生には無理な問題です。でも、ちょっと理科に興味もある生徒や、沸点・融点の授業や天体の授業のときに、学習事項と関連して-273℃より低い温度はないよ、と軽くふれる先生は結構いそうなので、「おいおい-300℃かよ」と速攻で選べる中学生は案外いるかもしれません。
もう一つ、②は蒸気機関などは熱エネルギーを動力に変えているなどの例があります。 正解 ②⑤
第2問
A 図1のようにクラシックギターの音の波形をオシロスコープで観察したとこ ろ図2のような波形が観測された。図2の横軸は時間縦軸は電気信号の電圧を表している。また表1は音階と振動数の関係を示している。
問1 図2の波形の音の周期は何sか。最も適当な数値を次の①～④のうちからーつ選べ。
①0. 0023 ②0. 0028 ③0. 0051 ④0.0076
また表1をもとにしてこの音の音階として最も適当なものを次の①～⑦のうちからーつ選ぺ。
①ド ②レ ③ミ ④ファ ⑤ソ ⑥ラ ⑦シ
イラストの二人、センター試験でも見かけましたが、共通テストでも登場しましたね…。周期はやっていませんが、振動数 単位Hz 1秒間に何回振動したか というのはやりましたから、約0.005秒で一つの波ということを読み取って、1秒間で何回この波ができるかは1秒÷約0.005秒/回＝約200Hz となり、ソの196Hzが該当します。 正解③⑤
B 図4は変圧器の模式図である。その一次コイルを家庭用コンセントにつなぎ、交流電圧計で調べたところ、一次コイル側の電圧は100 V、二次コイル側の電圧 は80Vだった。
問4 次の文章中の空欄［ 11 ］に入れる数値として最も適当なものを、下の ①～④のうちからーつ選ベ。
この変圧器の二次コイルの端子間に抵抗を接続し、一次コイルと二次コイ ルに流れる電流の大きさを交流電流計で比較する。変圧器内部で電カの損失がなく、一次コイル側と二次コイル側の電力が等しく保たれるものとすると、二次コイル側の電流は一次コイル側の［ 11 ］倍になる。
① 0.08 ②0.8 ③8 ④12.5 ⑤100
一次コイル側と二次コイル側の電力が等しく保たれるということなので
一次コイル側の電力は、電流を I１とすると、電圧は100Vなので 100I１
二次コイル側の電力は、電流を I２とすると、電圧は8Vなので 8I２
これらが等しいということになる。
100I１＝8I２
すると、二次コイル側の電流は一次コイル側の何倍になるかというと
I２／I１＝100/8 ＝12.5
正解 ④
第3問
水平な実験台の上で台車の加速度運動を調べる実験を2通りの方法で行っ た。 まず記録タイマーを使った方法では図1のように台車に記録タイマーに通 した記録テープを取りつけ反対側に軽くて伸びないひもを取りつけて軽くてな めらかに回転できる滑車を通しておもりをつり下げた。このおもりを落下させ台 車を加速させた。ただし記録テープも記録タイマーも台車の運動には影響しない ものとする。
図2のように得られた記録テープの上に定規を重ねて置いた。この記録タイ マーは毎秒00回打点する。記録テープには6打点ごとの点の位置に線が引いてある。
問1 図2の線Aから線Bまでの台車の平均の速さVABはいくらか。次の式の空欄[13]に入れる数値として最も適当なものを下の①～⑥から一つ選ぺ。
VAB＝[13]m/s
① 0.017 ②0.026 ③ 0.17 ④0.26 ⑤1.7 ⑥2.6
問5 台車を引いているおもりが落下しているときおもりのエネルギーの変化として最も適当なものを次の①～⑥のうちからーつ選ぺ。
問1 AB間は2.6cm これを0.1ｓで移動したのだから 0.026ｍ÷0.1ｓ＝0.26ｍ/ｓ
問５ おもりは下に下がるので位置エネルギーは減少、速さが速くなるので運動エネルギーは増加。ここまではいい。
「おもりの」力学的エネルギーは、おもりの運動エネルギーだけでなく、台車を加速させるために、つまり「台車の」運動エネルギーにも取られてしまう。したがって台車を含まない「おもりの」力学的エネルギーはだんだん減少していく。 正解⑤
なお、化学基礎、生物基礎に中学理科だけで解けそうな問題はありませんでした～。化学基礎はmolが出るとアウトだし、生物基礎も中学で扱わない用語がビシバシ使われるし。
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