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ミミズク先生

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理科

2023/02/02掲載

Q123

孝雄君はテレビのピラミッド特集の中で,その形とつくり方を星座と仕事について学習したことに関連させた。これについて,あとの問いに答えなさい。

1

次の文章は星座と仕事について孝雄君と理佳さんの会話である。( ① )~( ⑧ )にあてはまる語句と数字を書け。ただし,( ⑤ )については,図1のア,イから一つ選べ。

孝雄: 昨日のテレビ番組でエジプトのピラミッドについて特集していました。その中で,ギザの大地にある3つのピラミッドの並びがオリオン座の三ツ星と関連があるようなことを言っていましたね。

理佳:その番組は私も見たよ。オリオン座が出てきたので,この間,理科の授業で習った星について思い出しました。図1は冬至の日の午前0時にオリオン座が南中したときの様子です。オリオン座の左上にある赤い星であるXの名前は( ① )で,この星は冬の大三角をなす星の一つですね。

孝雄:そうですね。このXと,こいぬ座のプロキオン,おおいぬ座の( ② )が冬の大三角をなしますね。( ② )は太陽を除けば,地球から見える最も明るい( ③ )ですね。( ③ )の明るさは等級で表すことができ,等級が「1」小さくなると明るさは( ④ )倍になりますね。また,図1のオリオン座は時間が経つと,図1の( ⑤ )の方向に動きますね。また,南中する時刻は月日が経つと早くなりますね。日没直後である午後6時ごろに南中するのは,図1の観測を行なってからおよそ( ⑥ )か月後となりますね。

理佳:そうですね。番組ではピラミッドの石の積み方についても説明していました。丸太を使って,石を引くときの摩擦を少なくしたり,斜面を使って石を積み上げたりしていましたね。

孝雄:いずれも道具を使って加える力を少なくして石を運ぶ方法ですね。例えば図2のように,50kgの金属を5mの斜面と定滑車を使って,3mの高さまでひもで引いて持ち上げるとき,どのくらいの力が必要か計算してみよう。斜面と金属の摩擦,定滑車とひもの摩擦が無視できるとします。100gの物体にはたらく重力の大きさが1Nですから,50kgの金属を3m持ち上げるのに必要な仕事は,( ⑦ )Jですね。仕事の原理から金属を斜面に沿ってゆっくり引き上げるのに,ひもを( ⑧ )Nで図2の矢印の向きに引けばよいですね。

2

下線部のように,オリオン座が動く理由を簡単に書け。

3

孝雄君は理科の仕事の原理の授業で,動滑車1個を用いると,引く力は半分になるが,引く距離は2倍になることを学習した。そこで,動滑車1個を使って500gの力学台車を糸でゆっくり引き上げるときの力の大きさを,力学台車にはたらく重力の大きさの半分と予想したしたが,実際は2.8Nであった。下の文はこのことについての孝雄君の考察である。   にあてはまる数字を書け。
 糸と動滑車の摩擦が無視できるほど小さいと考えると,動滑車に質量があったため,引き上げる力の大きさが予想と異なったと考えられる。このとき,動滑車の質量は,   gである。
(出題:高予備・理科担当 滝沢利規先生)

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