理（令 3 前）科ページ
物

理………………………… 1〜 6

化

学………………………… 7〜17

生

物………………………… 18〜25

地

学………………………… 26〜30

・ページ番号のついていない白紙は下書き用紙である。

注意

解答はすべて答案用紙の指定のところに記入しなさい。

2021-中谷コーポ-理科（前期）-表紙－色票無し.indd

1

物

理

75 点

化

学

75 点

生

物

75 点

地

学

75 点

2021/01/22

13:18:22

物理

Ⅰ 図 1 のように，ばね定数 k，自然長 L の軽いばねの端に，質量 m の小さなおもり
えんすいをつけて円錐振り子をつくり，おもりを水平面内で等速円運動させた。ばねと鉛直線のなす角を i（ ₀°，重力加速度の大きさを g として，以下の問 1 ～ 5< i <₉₀°）に答えなさい。解答の導出過程も示しなさい。（配点 25 点）
問 1 おもりに対する運動方程式の鉛直成分から，ばねの伸び（自然長からの伸び）を
角度 i の関数として求めなさい。また，その概形を解答欄のグラフに ₀°< i < 6₀°の範囲で描きなさい。

問 2

おもりに対する運動方程式の水平成分から，おもりの等速円運動の角速度を求めなさい。

問 3

おもりの運動エネルギーと，ばねの弾性エネルギーを求めなさい。

問 4

おもりの運動エネルギーよりも，ばねの弾性エネルギーの方が大きくなるた
めの cos i の範囲を求めなさい。

問 5においておもりの運動エネルギーk = 2₀ N/m，L = 1₀ cm のとき，i = 3₀°とばねの弾性エネルギーが一致した。このときのおもりの質量を，有効数字 2 桁
で求めなさい。ただし，g = ₉. ₈ m/s 2， 2 = 1. 41， 3 = 1. ₇3 とする。

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12020/12/11

14:33:04

i

i

m

図1

― 2 ―

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22020/12/11

14:33:04

Ⅱ 図 1 のように極板間の距離が 5d の平行板コンデンサーにスイッチと電池が接続されている。コンデンサーの極板は長方形であり，右の極板は電池の負極とともに接地されている。コンデンサーの容量は C，電池の電圧は V である。極板の面積は十分に広く，極板間の距離は十分に小さいものとする。以下の問 1 ～ 5 に答えなさい。解答の導出過程も示しなさい。必要な物理量があれば定義して明示しなさい。
（配点 25 点）

問 1

図 1 のようにスイッチを閉じた状態で十分に時間を経過させ，コンデンサーを充電した。極板間の電界の強さ，および 2 枚の極板の外側における電界の強さを求めなさい。

次に，コンデンサーの極板間に導体を挿入する場合を考える。導体の極板と向かい合った面は，極板と同じ形で同じ面積の長方形であり，導体の厚さは 3d である。
また，導体と両極板との距離は常に d に保たれている。導体は十分に薄く，極板と向かい合っていない面の効果は無視する。

問 2

図 2 のようにスイッチを閉じた状態で帯電していない導体を完全に挿入し，十分に時間を経過させた。図 2 で示すように，左の極板上に原点 O をとり，極板に垂直な方向に x 軸をとる。位置 x と電界の強さの関係を解答欄のグラフに描きなさい。また，同様に x と電位の関係についてもグラフに描きなさい。

問 3

図 1 の状態に戻りコンデンサーを充電した後，図 3 のようにスイッチを開いてから，帯電していない導体をゆっくりとコンデンサーに入れる。導体が長さ y
だけ挿入されているときのコンデンサーに蓄えられている静電エネルギーを求めなさい。また，y と静電エネルギーの関係を解答欄のグラフに描きなさい。
ただし，図 3 に示すように極板の長さを y₀ とする。

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32020/12/11

14:33:05

問 4

問 3 において導体とコンデンサーの間にはたらく力が引力か斥力かを答えなさい。また，y が増加するにつれて，その力の大きさは増加するか，減少する
か，変化しないか，理由とともに答えなさい。

問 5

図 1 の状態に戻りコンデンサーを充電した後，問 3 と同様に，スイッチを開いてから導体をコンデンサーに入れる。ただし，コンデンサーに入れる前の導体に電荷 Q1 を与えておいた。導体を完全に入れたとき（y = y₀），コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーが導体を入れる前より増加するときの Q1 の条件を求めなさい。

3d
3d

y
x

O

5d

5d

V
図1

y₀
5d

V
図2

V
図3

― 4 ―

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42020/12/11

14:33:05

Ⅲ 図 1 のように，大気中で鉛直に立てられている円柱形のシリンダーに軽くなめら
かに動く断面積 S のピストンがついている。シリンダー内には体積 V₀ の単原子分子理想気体が封じこめられている。このときの気体の圧力は大気圧と同じ P₀ であり，絶対温度は外部の温度と同じ T₀ である。重力加速度の大きさを g として，以下の問 1 ～ 5 に答えなさい。解答の導出過程も示しなさい。必要な物理量があれば定義して明示しなさい。
（配点 25 点）

問 1

図 1 を状態 A とする。気体の温度を T₀ に保ちながら，図 2 のようにピストンの上に質量 M のおもりをゆっくりとのせた（状態 B）。このときのピスト
ンの高さ h1 を求めなさい。

問 2次に，シリンダー内の気体を熱すると図 3 のようにピストンは上昇し，温度（状態 C）。このときのピストンの高さ h2 を求めなさい。
が T1 になった

問 3

B → C の過程で気体が外部にした仕事 WBC を求めなさい。また，この過程で気体に与えられた熱量 QBC を WBC を用いて表しなさい。

次に，状態 C の気体の体積は V₀ よりも小さいものとして以下を考える。

状態 C から，気体の温度を T1 に保ちながら図 4 のようにシリンダーをゆっ

問 4

くりと傾けると，気体の体積は増えて V₀ になった（状態 D）。シリンダー底面と水平面のなす角度を i として cos i を求めなさい。容器を傾けてもおもりはピストンに固定されているものとする。

問 5

状態が A → B → C → D と変化する過程を P-V グラフ（圧力 P と体積 V
1の関係）として解答欄に描きなさい。このとき，h1S = V₀ としなさい。さ2らに，C → D の過程でシリンダー内の気体が外部にした仕事 WCD を，P-V

グラフに示しなさい。

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52020/12/11

14:33:05

M

h1

図1

図2

M

M

h2
i
図3

図4

― 6 ―

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62020/12/11

14:33:05

化

学

計算のために必要であれば，以下の値を用いなさい。
原子量：H 1. 00

C 12. 0Cl 35. 5

I 127. 0

N 14. 0O 16. 0Na 23. 0

S 32. 1

絶対零度：-273 ℃，気体定数：R = 8300 L・Pa/（mol・K）= 8. 3 J/（mol・K）
アボガドロ定数：6. 02 × 10 23/mol，ファラデー定数：9. 65 × 10 4 C/mol

Ⅰ 次の文章を読んで，問 1 ～ 5 に答えなさい。ただし，気体はすべて理想気体としてふるまうとする。
（配点 19 点）

ヨウ化水素（HI）は数百 ℃の高温下で，下記の平衡関係に基づき，水素（H 2）とヨから生成される。
ウ素（I 2）H2 + I2

2HI

①

］H 2］
式①の正反応の速度 v 1 は I 2 および H 2 の濃度にそれぞれ比例し，v 1 = k［I1 2［として書き表すことができる。H 2 と I 2 から HI が生成される反応の反応開始直後には，HI の生成速度 v H I と v 1 には v H I = 2 v 1 の関係があることがわかっている。ま2としてた，式①の逆反応の速度 v 2 は HI のモル濃度の 2 乗に比例し，v 2 = k［HI］
2

書き表すことができる。HI から H 2 と I 2 が生成される反応の反応開始直後には，I 2の生成速度 v I 2 と v 2 には v I 2 = v 2 の関係があることがわかっている。ここで，k 1
および k 2 はそれぞれ，正反応および逆反応の速度定数であり，［I 2］，［H 2］，［HI］
はそれぞれ，I 2，H 2，HI のモル濃度である。
体積が一定で変化しない 50 L の反応容器 A において，次の実験 1 ～ 4 を行っ
た。

― 7 ―

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72020/12/10

17:47:49

実験 1： 1000 K に お い て，HI は 存 在 せ ず，I 2 お よ び H 2 の 初 濃 度 が い ず れ も
2. 00 mol/L の と き， 反 応 開 始 直 後 の HI の 生 成 速 度 は 1. 60 × 10 4 mol/
（L・s）
であった。

［mol/L］のと実験 2： 1000 K において，I 2 および H 2 は存在せず，HI の初濃度が xき，反応開始直後の I 2 の生成速度は 7. 20 × 10 2 mol/（L・s）であった。
を 762 g 入 れ，H 2 を 大 気 圧
実験 3： 303 K に お い て， 反 応 容 器 A に I（
2 固体）
（1. 01 × 10 5 Pa）まで充填した後，容器に栓をして密閉した。その後，反応容器 A の温度を上げ，1000 K において HI の生成反応を行ったとこ
ろ，その平衡定数は 25 であった。なお，1000 K において，I 2 はすべて気体として存在する。

実験 4： 実 験 3 で，1000 K に お い て 式 ① の 反 応 が 平 衡 に な っ た 後 に， 温 度 を
1250 K に上げ，再度，平衡状態とした。1250 K における式①の反応の平衡定数を決定したところ，その平衡定数は 20 であった。
（mol・s）］および逆反式①の反応の 1000 K における正反応の速度定数 k［L/1

問 1

（mol・s）］を有効数字 2 桁で答えなさい。
応の速度定数 k［L/2
問 2

実験 2 において，反応開始時の HI 濃度 x［mol/L］を有効数字 2 桁で答えな

さい。

問 3

実験 3 において，反応容器 A に入れた I 2 および H 2 の物質量［mol］を有効数

字 2 桁で答えなさい。なお，ここでは固体の I 2 の占有体積は容器体積に比べて非常に小さいため，考慮しなくてよい。

問 4

実験 3 において，1000 K にて式①の反応が平衡になったときの全圧［Pa］お［Pa］を有効数字 2 桁で答えなさい。
よび H 2 の分圧― 8 ―2021-中谷コーポ-理科（化学・前期）-問題.indd

82020/12/10

17:47:49

問 5

以下の

ア

～

エ

にあてはまる語句を下記の語群の中から選びなさい。
実験 1 ～ 4 の結果から，温度が高いほどより，平衡状態では，温度が高いほど

ア
イが小さくなっていることの濃度が増大し，の濃度が減少していることがわかる。よって，式①の正反応は

エ

ウ
反応

である。
（語群）
反応速度定数

活性化エネルギー

I 2 および H 2

HI

発熱

平衡定数
吸熱

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92020/12/10

17:47:49

Ⅱ 次の文章を読んで，問 1 ～ 9 に答えなさい。（配点 19 点）
ハロゲンの単体のうち，フッ素は水と激しく反応し，塩素と臭素は一部が水と反①応する。ヨウ素は，水に溶けにくいが，ヨウ化カリウム水溶液には新たにイオンを②生じて溶ける。
③

塩素は，実験室では，酸化マンガン（Ⅳ）を入れたフラスコに濃塩酸を加え，加熱することにより得られる（下図）。フラスコ内より発生した気体は，二つの洗気びん④

A と B を順に通った後に，ア

置換により捕集される（下図には描かれていない）。また，塩素は，工業的には，陰極側と陽極側とを⑤イ

膜で仕切り，

塩化ナトリウム水溶液を電気分解することにより得られる。

塩素

A

B

問 1

下線部①について，化学反応式を答えなさい。

問 2

塩素の水溶液を塩素水と呼ぶ。塩素水に存在する物質のうち，最も酸化数が大きい塩素を含むものを物質名で答えなさい。また，その物質における塩素の酸化数を答えなさい。

問 3

臭素の水溶液を臭素水と呼ぶ。C 2 H 6，C 2 H 4，C 2 H 2 の分子式で表される炭化水素のうち，十分量を臭素水に通しても臭素水を脱色することができない炭化水素をすべて答えなさい。
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102020/12/10

17:47:49

問 4

下線部②について，新たに生じるイオンの化学式を答えなさい。

問 5

下線部③について，化学反応式を答えなさい。

問 6

下線部④について，洗気びん A と B に入れる液体は何か，物質名を答えなさい。また，その理由をそれぞれ 14 文字以内で答えなさい。
問 7

ア

問 8

と

イ

に入る適切な語句を答えなさい。

下線部⑤について，陰極と陽極で起こる変化を，それぞれ電子 e︲ を含むイオン反応式で答えなさい。

問 9

塩化ナトリウム水溶液を 2. 00 A の電流で電気分解したところ，水酸化ナト

リウムが 800 mg 生成した。電流を流した時間は何秒か，有効数字 3 桁で答えなさい。

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112020/12/10

17:47:49

Ⅲ 次の文章を読んで，問 1 ～ 7 に答えなさい。構造式は以下の例にならって書きな
さい。文中の A ～ K はすべて有機化合物である。（配点 18 点）（構造式の例）

O
HO

C

Br

F
N

C

CH

H

CH 2

CH 2

CH 3

実験 1： A ～ C は同じ分子式 C 14 H 20 であり，互いに構造の異なる化合物である。
A ～ C のオゾン分解を行ったところ，A からは D と G が，B からは E とH が，C からは F と H が生じた。ただし，ベンゼン環はオゾン分解されないとする。

（補足） 以下の式に示すように，構造式（Ⅰ）であらわされるアルケンをオゾンで酸化した後に，酢酸中で亜鉛と反応させると，炭素原子間の二重結合が切断されカルボニル化合物（Ⅱ）と（Ⅲ）が得られる。この反応をオ
ゾン分解という。
R1

R3
C

R

C
R

2

4

O3

Zn
CH 3 COOH

（Ⅰ）

R1

R3
C

R

O +

2

（Ⅱ）

O

C
R4

（Ⅲ）

オゾン分解

実験 2： D，E，F は互いに異性体であった。その分子量は 134 でありいずれもベン ゼ ン 環 を も っ て い た。 元 素 分 析 を 行 っ た と こ ろ， 質 量 組 成 は 炭 素
80. 6%，水素 7. 5% であった。D，E，F をそれぞれアンモニア性硝酸銀水溶液に加えて温めると，いずれの反応でも銀が析出した。
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122020/12/10

17:47:50

実験 3： G と H は互いに異性体であった。G と H をそれぞれアンモニア性硝酸銀
水溶液に加えて温めると，いずれの反応でも銀は析出しなかった。G と Hをそれぞれヨウ素と水酸化ナトリウムを含む水溶液に加えたところ，G を用いた反応からはヨードホルムが生じたが，H を用いた反応からはヨード
ホルムは生じなかった。

実験 4： D，E，F をそれぞれ二クロム酸カリウムで酸化して得た化合物を，さらに過マンガン酸カリウムと反応させた後に溶液を酸性にすると，それぞれから芳香族化合物 I，J，K が得られた。I，J，K は互いに異性体であり，その分子量は 210 であった。また，I，J，K は同じ数のカルボキシ基をもち，210 mg の I は 120 mg の水酸化ナトリウムと反応した。

（補足） 下の式に示すように，過マンガン酸カリウムはベンゼン環に結合した
炭化水素基
（側鎖）
をカルボキシ基に酸化する反応剤である。

H3C

CH 2 CH 2 CH 3⑴ 過マンガン酸カリウム⑵ 溶液を酸性にする

O

HO C

O
C OH

実験 1 ～ 4 の結果をまとめると図 1 のようになる。

Aa（C 14 H 20）

B

b

I

G
a

（C 14 H 20）

C

D

E

b

J

H
a

（C 14 H 20）

F

a： オゾン分解b： ⑴ 二クロム酸カリウム⑵ 過マンガン酸カリウム
⑶ 溶液を酸性にする

b

K

H
図1
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実験 5： 機器分析実験により，ベンゼン環に直接結合している水素原子のうち，互いに性質の異なる水素原子が何種類あるかを知ることができる。たとえば，p︲クロロトルエンのメチル基のオルト位にある 2 個の水素原子（H a）は，分子の対称性から考えて性質は同じである。一方，H a と H b は互いに性質が異なる。したがって p︲クロロトルエンを分析すると，ベンゼン環に直接結合していて互いに性質が異なる水素原子は，H a，H b の 2 種類存

CH 3
Ha

Ha

Hb

Hb
Cl

p︲クロロトルエン

在するという分析結果が得られる。
同様の方法で D，E，F，I，J，K を分析したところ，ベンゼン環に直接結合していて互いに性質の異なる水素原子は，D には 3 種類，E，F，I，J にはそれぞれ 2 種類あり，K のベンゼン環に直接結合している水素原子
はすべて性質が同じであることがわかった。

問 1

ヨードホルムの分子式を書きなさい。

問 2

下線部の記述から，D，E，F に含まれる共通の官能基を書きなさい。

問 3

D，E，F の分子式を書きなさい。

問 4

G，H の分子式を書きなさい。

問 5

G として考えられる構造式をすべて書きなさい。

問 6

H として考えられる構造式をすべて書きなさい。

問 7

D，E，F の構造式をそれぞれ書きなさい。

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17:47:50

Ⅳ 次の文章を読んで，問 1 ～ 7 に答えなさい。（配点 19 点）
ペプチドは，ひとつのアミノ酸のカルボキシ基と別のアミノ酸のアミノ基が脱水縮合してアミド結合（ペプチド結合）したものであり，アミノ酸が 2，3，4，5 分子
連なったものを，順にジペプチド，トリペプチド，テトラペプチド，ペンタペプチ
ドと呼ぶ。

あるペンタペプチドは，以下の 8 つの a ︲アミノ酸（一般式 R-CH（NH 2）の-COOH）
うち異なる 5 つが直鎖状にペプチド結合している。ただし，括弧内の大文字アルファベットは各アミノ酸の一文字記号，数字は分子量を示している。

グリシン（G，75）

セリン（S，105）

H 2 N CH COOH H 2 N CH COOH
H

アスパラギン酸（D，133） グルタミン酸（E，147）

H 2 N CH COOH
CH 2 COOH

CH 2 CH 2 COOH

リシン（K，146）

チロシン（Y，181）

CH 2 OH

アラニン（A，89） システイン（C，121）

H 2 N CH COOH

H 2 N CH COOH H 2 N CH COOH H 2 N CH COOH
CH 3

CH 2 SHH 2 N CH COOH

CH 2 （CH 2）
3 NH 2CH 2

OH

このペンタペプチドを複数条件で加水分解し，様々なアミノ酸とペプチドを得た。それらの中からペプチド①～③を選んだところ，いずれもジペプチドまたはト
リペプチドであり，実験 1 ～ 6 から以下の情報が得られた。

実験 1： 各ペプチドの水溶液に水酸化ナトリウムを加えて加熱後，酢酸鉛（Ⅱ）を加えたところ，ペプチド②を構成するアミノ酸の側鎖 R 中のアが反応して黒色沈殿が生じた。

実験 2： 各ペプチド水溶液に濃硝酸を加えて加熱したところ，ペプチド①と②の両方に含まれるアミノ酸の側鎖 R がもつ色になり，分子量が

n1

イ

が

ウ

化されて黄

増加した。
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17:47:50

実験 3： 各ペプチドのエタノール溶液に触媒として少量の濃硫酸を加えて加熱し，
エ

基のすべてをオ化したところ，すべてのペプチドで分子量が増加した。ただし，ペプチド②の分子量増加数

n2

に対し，

ペプチド①はその 2 倍，ペプチド③はその 3 倍だった。

実験 4： 各ペプチドの水溶液に水酸化ナトリウムを加え，さらに少量の硫酸銅（Ⅱ）
水溶液を加えたところ，ペプチド②のみ赤紫色に発色した。

実験 1 ～ 4 の結果を整理すると以下の表になる。
実験 1

実験 2

実験 3

実験 4

黒色沈殿

分子量増加数分子量増加数

発色

ペプチド①

なし

n1

n2 の 2 倍

なし

ペプチド②

あり

n1

n2

あり

ペプチド③

なし

変化なし

n2 の 3 倍なし

実験 5： ペプチド①と③の分子量を測定したところ，両者の差は 48 であった。
実験 6： ペンタペプチドの N 末端のアミノ酸は，アミノ基を

カ

基に置換

すると乳酸になった。

以上の情報から，このペンタペプチドのアミノ酸配列が特定できた。

問 1

～

ア

問 2

カ

にあてはまる適切な語句を書きなさい。

実験 1 と実験 2 から，ペプチド②に含まれる 2 つのアミノ酸を一文字記号で書きなさい。

問 3

実験 2 で，ペプチド①と②の分子量増加分である整数 n 1 はいくつか答えな

さい。
― 16 ―

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17:47:50

問 4 実験 3 で，ペプチド②の分子量増加分である整数 n 2 はいくつか答えなさい。

問 5

実験 3 の分子量増加分について，ペプチド③はペプチド②の 3 倍であることから，ペプチド③を構成するアミノ酸について何がわかるか。句読点を含めて30 字以内で説明しなさい。

問 6

実験 1 ～ 5 の結果を考え合わせると，ペプチド①の分子量はいくつか，整数
で答えなさい。

問 7

実験 6 に注意して，ペンタペプチドのアミノ酸配列を N 末端側から順に一
文字記号で書きなさい。

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17

2020/12/10

17:47:51

生

物

Ⅰ 次の文章を読んで，問 1 ～ 4 に答えなさい。（配点 19 点）
ヒトをはじめとする動物は，細胞が必要とする栄養素や酸素などを外界から取りはいせつ入れるとともに，細胞から排出された二酸化炭素や老廃物を体外に排泄することで恒常性を維持している。ヒトの血液中には，酸素と結合してその運搬を担う色素タＡ

まっ しょうンパク質が含まれており，それが末 梢 に酸素供給を行っている。また，全身に運ばれた酸素と栄養素は，細胞内において生命維持に必要なエネルギー産生のために利用される。

問 1

下線部Ａに関する以下の問いに答えなさい。
下線部Ａの名称を答えなさい。また，その構造を ₇0 文字以内で説明しな⑴

さい。ただし，句読点も字数に含める。

⑵

問 2

この色素タンパク質の色素成分が持つ金属イオンの名称を答えなさい。

アフリカなどの熱帯地域では，酸素が不足すると赤血球が三日月形に変形す
Ｂる症状が認められることがある。この原因は，下線部Ａをコードする遺伝子の塩基配列が置換されたためであり，それにより形質に影響が現れる。以下の図 1は正常な下線部Ａの塩基配列を示しているが，₆ 番目のアミノ酸を決定する塩基配列のうちアデニンがアに置換されることにより発症する。

⑴ 下線部Ｂの疾病の名称を答えなさい。

⑵ 空欄

ア

にあてはまる塩基名を答えなさい。

― 18 ―

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18

2020/12/14

10:59:24

5’

mRNA
アミノ酸

G U U ……………… C C U
バリン

プロリン

1 番目

5 番目

図1
問 3

GAG

3’

GAG

グルタミン酸 グルタミン酸
₆ 番目

₇ 番目

下線部Ａの塩基配列とアミノ酸配列

図 2 のグラフは，下線部Ａの酸素解離曲線を示している。また，表 1 はそれぞれのグラフの酸素飽和度（％）を示している。これらの情報をもとに，以下の100

問いに答えなさい。
⑴

90

肺胞での酸素分圧を 100 mmHg，二酸
素 分 圧 を 20 mmHg， 二 酸 化 炭 素 分 圧 を
40 mmHg としたとき，組織で放出される
酸素は，血液 100 mL あたり何 mL になる

酸素飽和度︵％︶

化炭素分圧を 30 mmHg とし，組織での酸か。小数点第 2 位を四捨五入した値を答え

80

a

₆0
50
40
二酸化炭素分圧
a：30 mmHg
b：40 mmHg

30
20

なさい。ただし，血液 100 mL 中には飽和10

度 100 ％ で， 酸 素 20 mL が 溶 け る と す

0

0

20

る。なお，肺から組織に達する途中で酸素

表1

40

₆0

80

100

酸素分圧（mmHg）
図2の放出は無いものとする。

b

₇0

Ａの酸素解離曲線

酸素飽和度（％）

酸素分圧（mmHg）

酸素飽和度（％）
グラフ a

グラフ b

10

5

4

20

20

14

30

45

30

40

₇5

48

50

85

₇0

.....

.....

.....

100

98

98

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⑵グラフ b を安静時での血中酸素解離曲線とした場合，ジョギングなどの有酸素運動をしている時の酸素解離曲線は b の曲線と比べてどのように変化するか答えなさい。また，その理由を述べなさい。

⑶

脊椎動物の生体内には下線部Ａ以外にも酸素と結合する色素タンパク質がある。その名称と含まれている組織名を答えなさい。

問 4

好気的な条件における呼吸によって 2₇₇ kcal の細胞が利用できるエネル

ギーが生成された。すべてグルコースに由来するとした場合，何 g のグルコー
スを消費したことになるか，以下の情報を参考にして答えなさい。また，摂取したグルコースが完全に燃焼して水と二酸化炭素になった場合に得られるエネ
ルギーは何 kcal になると推定されるか答えなさい。なお，いずれも小数点以下を四捨五入して整数で答えなさい。

・グルコース 1 mol あたり 28₇0 kJ のエネルギーが放出される。
・ADP から ATP 1 mol をつくるためには 30. 5 kJ のエネルギーを必要とする。
・1 kJ は 0. 239 kcal である。

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Ⅱ 次の文章を読んで，問 1 ～ 4 に答えなさい。（配点 19 点）
遺伝物質である DNA には遺伝子が含まれており，塩基配列の暗号を読み解くことによりそれぞれの遺伝子が指定するタンパク質が合成される。まず DNA の配列とよばれる領域に，複数の基本を鋳型として，遺伝子の上流に位置する

ア

転写因子とよばれるタンパク質ととよばれる合成酵素が結合することにより転写が開始する。

イ

イ

は DNA の二重らせん構造をほどきながら，一方のヌクレオチド鎖に相補的な RNA のヌクレオチドを連結させていく。次に，転写Ａされた mRNA 前駆体から翻訳に不必要な部分を切り除き，それ以外の残った部分をつなぎ合わせて機能的 mRNA が作り出される。この過程はスプライシングとよばれる。合成された機能的 mRNA は核内から細胞質基質にある

ウ

に移行

のはたらき

し，そこでアミノ酸への翻訳が行われる。翻訳においては，

エにより機能的 mRNA のコドンに対応するアミノ酸がに運ばれ，順次結Ｂ

ウ

合されていくことによりタンパク質が合成される。このように DNA から RNA を経てタンパク質が合成される一般原則のことを

オ

問 1

空欄

問 2

下線部Ａに関して，以下の問いに答えなさい。
⑴

ア

～

オ

とよぶ。

にあてはまる最も適切な語句を答えなさい。

スプライシングによって，取り除かれる部分と取り除かれない部分の名称をそれぞれ答えなさい。

⑵

選択的スプライシングとはどのような現象か。₇0 字以内で説明しなさい。また，このような現象には，どのような意義があるのか。40 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。

問 3

下線部Ｂに関して，3 つの塩基の並び（トリプレット）により 1 つのアミノ酸が指定されるが，2 つの塩基では指定できない理由は何か。50 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。
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問 4ある遺伝子の DNA の塩基配列を調べたところ図 1 のようになった。

5’… CTGTGAACTATGCGTACAGGTCTCCATTGACGATCAAG … 3’
図1

表1
2 番目の塩基
U
UUU
U

UUC
UUA
UUG

C

フェニル
アラニン
ロイシン

CUU

A

G

CUC
CUA

ロイシン

UAU

UCC

UAC

UCA

セリン

UAA

UCG

UAG

CCU

CAU

CCC
CCA

プロリン

CAC
CAA

CUG

CCG

CAG

AUU

ACU

AAU

AUC イソロイシン ACC
AUA

ACA

トレオニン

AAC
AAA

AUG メチオニン ACG

AAG

GUU

GCU

GAU

GUC

GCC

GAC

GUA

バリン

GUG

GCA
GCG

アラニン

チロシン
終止コドン
ヒスチジン
グルタミン
アスパラギン
リジン
アスパラ
ギン酸

G
UGU
UGC

システイン

U
C

UGA 終止コドン A
UGG トリプトファン G
CGU
CGC
CGA

U
アルギニン

C
A

CGG

G

AGU

U

AGC
AGA
AGG

セリン
アルギニン

GGU
GGC

GAA グルタミン GGA
酸
GAG
GGG

3番目の塩基1番目の塩基

C

A

UCU

C
A
G
U

グリシン

C
A
G

図 1 の塩基配列が遺伝子の開始コドンから終止コドンまでを含んでいると⑴

すると，この遺伝子のアミノ酸配列はどのようになるか。表 1 のコドン表を参考にして，下記の例に従って答えなさい。
例） 開始コドン―バリン―リジン―アスパラギン酸―セリン―終止コドン⑵

タンパク質を指定する塩基配列において変化が起こると，SNP などの塩

基置換と比較すると欠失や挿入のほうが合成されるタンパク質に大きく影響する可能性が高い。その理由を 50 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。
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Ⅲ 次の文章を読んで，問 1 ～ 5 に答えなさい。（配点 19 点）
光発芽種子は一般的に小さい種子が多く，地中深く埋まった状態では発芽が抑制Ａされる。また光発芽種子は光の種類によって反応が異なり，

ア

Ｂと発芽が促進され，光があたると発芽が抑制される。これらの光はイ

ウと い う タ ン パ ク 質 に よ っ て 受 容 さ れ る。

ウ

は分子構造を可逆的に変化させ，植物ホルモンであるを誘導する。

光があたる

ア

光を受容した
エ

の合成

きっこう

と拮抗作用を持ち，種子の休眠を促進する植物ホルモンのエは，発芽時には減少している。

オ

問 1

空欄

問 2

下線部Ａの理由を ₆0 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含め

ア

～

オ

にあてはまる最も適切な語句を答えなさい。

る。

問 3

下線部Ｂの理由について，周囲の植物とのかかわりをふまえて 80 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。

問 4は，発芽後の茎の伸長成長も調節する。

ウ

ウ

以外で茎の伸長抑制にかかわる光受容体の名称と，受容する光の種類を答えなさい。

問 5

イネやコムギの種子では，

エが胚乳の外側を包んでいる部分にはたⒸらきかけ，デンプンを分解する酵素を誘導し，分解物が胚に吸収されて成長にＤ利用される。下線部ⒸおよびＤの名称を答えなさい。

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Ⅳ 次の文章を読んで，問 1 ～ 4 に答えなさい。（配点 18 点）
生物の進化は，集団内で生じた突然変異が

と

ア

イ

によって集団内に広がることで起こる。このうち，集団内の遺伝子頻度が偶然に左右され変化すＡることをとよぶ。進化におけるアアの重要性を指摘した学説に木村資生の中立説があり，実際に分子進化は，生存に［ａが多いことが知られている。分子進化の大半を生存に［］突然変異によるもの
ａ］突然変異が占めることは，突然変異の生じやすさと集団内への固定されやすさの両方を考慮することで理解できる。生存に［
生存に［
［

ｃ

に［

ａ

ｂ

］突然変異や［］突然変異は，ａ］突然変異はそもそも生じる可能性が極めて低く，ｃ

によって集団から排除されやすい。一方で生存イ］突然変異は，］突然変異が大半を占める。このうち生存にがはたらかずイア

によって偶然に集団内に広まる可能性が高い。
または，繁殖や生存に有利な形質をもつ個体が，より多くの子供を残イすことで起こる。一方で，様々な生物で自分の繁殖を犠牲にしてまで，他個体の繁殖を助ける行動が見られる。こうした行動はイと矛盾するように思えるが，その個体自身の繁殖成功だけではなく，遺伝子を共有する血縁個体を通じて得る間接的な繁殖成功も考慮することで説明が可能である。血縁個体が自分と同じ遺伝子を共有する確率を血縁度というが，ヒトのように二倍体の生物では，子供は父
親ならびに母親とゲノムのは，親子間の血縁度はウずつを共有する。それゆえ，二倍体の生物でウであるが，兄弟姉妹間の血縁度もウである。つまり，自分が繁殖した場合に残す子の数より，自分が世話をすることで増える兄弟姉妹の数のほうが多ければ，

イ

により自分の子を残さないという形

質が進化しうる。
このことをふまえると，利他行動は血縁度が高い個体間ほど生じやすいはずである。実際にアリやハチの仲間では，繁殖に専念する女王と卵を産まないワーカー
Ｂ（メス）との分業がよく見られるが，この進化にはメスは両親由来の 2 組のゲノムを持つ二倍体である一方，オスはメス親由来の 1 組のゲノムしか持たない一倍体であるという特殊な性決定様式が関係している可能性が高い。
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問 1

空欄

ア

～

ウ

にあてはまる最も適切な語句や数値を答えなさ

ａ

］～［

ｃ

］には，「有利な」，「不利な」，「有利でも不利で

い。

問 2

空欄［

もない」のいずれかが入る。それぞれ適切なものを選び答えなさい。

問 3

下線部Ａについて，どのような時に偶然による影響が大きくなるか。20 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。

問 4

下線部Ｂについて，ワーカーが自分の子供を残さず，女王（メス親）の繁殖の手助けをする分業が進化した理由を，血縁度の観点から 140 字以内で説明しなさい。ただし，句読点も字数に含める。なお，ワーカーは 1 匹のメス親に由来
し，そのメス親は 1 匹のオス親とのみ交尾するものとする。

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地

学

かいれい

Ⅰ 以下は，海嶺で誕生した海洋プレートが島弧の下に沈み込むまでに起こる地史である。次の文章を読んで，問 ₁ ～ ₄ に答えなさい。（配点 2₅ 点）
かい れい

太平洋の中央海 嶺 の地下では，高温のままマントルが上昇し，マグマが発生すＡる。ここで誕生したからなる海洋プレートは，長い時間をかけて日本沿ア岸などプレートが沈み込む場所に移動する。陸地から十分に離れた遠洋では，海洋
プレート上に二酸化ケイ素からなる

イが特徴的に堆積する。その上に半遠洋性堆積物が堆積し，そして日本などの島弧や大陸近傍に到達すると，陸地から供Ｂ給される砂や泥が堆積する。このような特徴的な岩石の組み合わせを海洋プレート
層序という。それらの堆積物は，海溝から島弧の下に沈み込み，
Ⓒ

ウ

を経

て，堆積岩へと変化していく。沈み込んだ堆積物は，島弧の下に発達するくさび形
Ｄエのマントルにを供給し，マグマを発生させる働きがある。このマグマが上昇し，島弧の火山を形成する。

問 ₁

空欄

問 2

下線部Ａ，Ｄに関して，マグマ発生プロセスが中央海嶺とプレート沈み込み

ア

～

エ

にあてはまる適切な語句を答えなさい。
かいれい

帯でどのように異なるかを説明しなさい。

問 3

下線部Ｂについて，深海底には河川や海洋表層のような強い水の流れが存在しない。このような環境下での堆積物運搬の主要な様式は，泥や砂を含んだ密度の大きい流体が，重力によって大陸斜面を流れ下っていくものである。このような流れを何と呼ぶか，名称を答えなさい。さらに，このような流れによってできた堆積物の特徴を答えなさい。

問 ₄

プレートが沈み込むところでは，下線部Ⓒで示された岩石化作用のほかに，変成作用が起こる。両者の違いを説明しなさい。
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Ⅱ 次の文章を読んで，問 ₁ ～ ₅ に答えなさい。（配点 2₅ 点）
地球大気に入射した太陽放射の一部は，大気と雲と地表によって反射される。そして，地球は残りを吸収することで暖められている。一方，地表と大気と雲は温度に応じた放射を出しており，地球は大気の上端から出ていく放射によって冷える。
このとき，地球が受け取る太陽放射と地球が出す放射は波長が異なっており，前者は主にて，線であり，後者は主に

アイ線である。また，放射に加えや伝導，蒸発によって地表と大気は熱をやり取りしている。

ウ

図 ₁ は，地球に入射する太陽放射エネルギーを ₁00 としたときの地球のエネル
ギー収支をあらわす。矢印 a，b，c，d はそれぞれ大気上端に入射する太陽放射，
地表に入射する太陽放射，地表面で反射する太陽放射，大気上端から宇宙空間に出ていく太陽放射を表し , 矢印 e，f，g はそれぞれ地表に入射する地球放射，地表が出す地球放射，大気上端から宇宙空間に出ていく地球放射を表す。また，h はウ

や伝導，蒸発によって地表から出ていく熱を表す。大気によって放射エＡ

ネルギーが吸収・放射されることで，結果として地球の地表および地表付近の温度は平均 ₁₅ ℃程度に保たれる。

太陽放射
宇宙

地球放射

₁00

30

70

a

d

g

大気
c
b
地表

7

₅₄

ウ

・伝導・蒸発
h

e

f

3₁

エ

₁₁7

図₁

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問 ₁

空欄

問 2

図 ₁ 中の空欄

ア～ウにあてはまる最も適切な語句を答えなさい。

にあてはまる数値を求めなさい。計算の過程も示す

エ

こと。

問 3

地球に入射する太陽放射を ₁00 としたとき，大気によって吸収される太陽放射エネルギーの大きさを求めなさい。計算の過程も示すこと。

問 ₄

下線部Ａについて，大気成分の中で水蒸気や二酸化炭素といった，地球放射を吸収・放射する成分の総称を答えなさい。

問 ₅

図 2 は惑星に入射する太陽放射を ₁00 としたときの，水星，金星，火星のいずれかのエネルギー収支をあらわす。図 2 がどの惑星のエネルギー収支か答えなさい。またそのように考えた理由を説明しなさい。なお，矢印 a ～ g の意味

は図 ₁ と同じである。

惑星放射

太陽放射

宇宙

₁00

26

7₄

a

d

g

大気
c

e
f

b
地表

8₄

20

₁9

83

図2

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16:46:05

Ⅲ 次の文章を読んで，問 ₁ ～ 3 に答えなさい。（配点 2₅ 点）
太陽系は太陽を中心として公転する 8 個の惑星とその惑星の周囲を公転する，それに数多くの小天体などから構成される。惑星の軌道は，惑星と太ア

陽の平均距離，離心率などにより特徴づけられ，地球より太陽との平均距離が小さＡ

い惑星は，水星と金星だけである。それらの惑星をイという。火星軌道と木星軌道の間には，比較的大きな離心率を持つ小天体が数多く存在しており，それ
らの天体を

ウ

という。また，木星，土星，天王星，海王星は，木星型惑星に分類されるが，木星と土星はエれる。海王星以遠には，といわれる天体が存在し，彗星はオ，天王星，海王星は巨大氷惑星ともいわ
すいせい

オ

を

起源とするものが存在する。
Ｂ

太陽系に最も近い恒星はプロキシマ・ケンタウリである。太陽以外の恒星の周囲にも惑星が発見されており，太陽系外惑星と呼ばれているが，この恒星にも太陽系外惑星が発見されている。太陽系の中で生命が確認されている惑星は地球だけであⒸり，地球はハビタブルゾーンにあると考えられているが，ハビタブルゾーンに位置する太陽系外惑星も発見されてきている。

問 ₁

空欄

問 2

下線部Ａの惑星について，以下の⑴，⑵に答えなさい。なお，2 3 = ₁. 26 と

ア

～

オ

にあてはまる適切な語句を答えなさい。
₁-する。
⑴ 水星の平均密度は ₅. ₄ g/cm3 である。水星が 3. 0 g/cm3 の岩石と 7. 8 g/cm3の金属から成り，金属の球核を岩石が取り巻くような層構造を持つ球体だと仮定する。このときの金属球核の半径と水星半径の比を有効数字 2 桁で答えなさい。計算過程も示しなさい。なお，金属と岩石の密度は水星内部で一定とする。
⑵

金星の太陽からの平均距離を 0. 72 天文単位とする。このとき，地球から見た金星の見かけの大きさは最大で何倍変化するか有効数字 2 桁で答えな
さい。なお，地球と金星の公転軌道は円軌道とする。
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問 3

下線部Ｂの恒星プロキシマ・ケンタウリは主系列星である。その年周視差は0. 77″であり，見かけの等級は ₁₁ 等級である。このとき，以下の⑴～⑷に答えなさい。なお，log ₁0 77 = ₁. 89 とする。

⑴

この恒星の年周視差から地球との距離を有効数字 2 桁で答えなさい。な
お，距離の単位はパーセクとする。

⑵

地球から d パーセクの距離にある恒星の見かけの等級を m とする時，その恒星の絶対等級 M は，次の式で表すことができる。
M = m + ₅ - ₅ log ₁0 d
この式を次の 2 つの関係から導きなさい。
・ 恒星の見かけの等級 m が ₅ 等級変化すると明るさが ₁00 倍変わる。
・ 恒星の見かけの明るさ L は距離 d の 2 乗に反比例する。

⑶

プロキシマ・ケンタウリの絶対等級を有効数字 2 桁で答えなさい。計算の過程も示しなさい。

⑷

下線部Ⓒのハビタブルゾーンとは何か簡潔に説明しなさい。また，プロキ
シマ・ケンタウリのハビタブルゾーンの位置は太陽系の場合とどう異なるのか，理由とともに答えなさい。なお，太陽の絶対等級は ₅ 等級である。

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16:46:05

（令３前）

問 題 訂 正理科（地学）
訂正箇所 26 ページ 大問Ⅰ 上から６行目
誤

二酸化ケイ素からなる…

正

主に二酸化ケイ素からなる…