中1理科|光と音|テスト対策問題

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中学1年生で学習する、光と音に関する定期テスト対策問題です。標準レベルの問題で80点を目指すレベルとなっています。

光と音 定期テスト対策

この章では、光の性質・音の性質について学習しました。その中でも特に頻出の内容を網羅する問題を作成しています。完全正解で8割突破を目指そう!

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光の反射と屈折

光がどのように進むのかを調べるために、下の図1、図2のように光を空気中から水中へ、水中から空気中へ進ませる実験を行った。これについて、以下の各問いに答えよ。

光の反射と屈折

(1)図1で光が水面から50°の角度で入射した。このあと、光の一部は水面で反射して進み、一部は水中に進んでいった。このときの反射角の大きさは何度か。

(2)図1で、光が空気と水の境界面で折れ曲がる現象を何というか。

(3)図1で、水中に進んだ光はどの経路をとると考えられるか。一つ選び、記号で答えよ。

(4)図2は、光を水中から空気中に進ませたときのようすを表している。このあと、光の一部は境界面で反射して進んだが、一部は空気中に進んでいった。空気中に進んだ光の経路として考えられるものを一つ選び、記号で答えよ。

(5)図2で、光をXの位置から境界面に入射させたところ、空気中に進む光が見られなくなった。この現象を何というか。また、この現象を利用したものとして正しいものを、下のア~エから一つ選び、記号で答えよ。
ア 凸レンズ  イ カメラ  ウ 光ファイバー  エ 蛍光灯

鏡の像

床の上に鏡をおいて、鏡に映る像がどのように見えるのか実験をした。下の図のように、鏡の前20cmの位置に光源Aを置き、さらにそこから40cm離れた位置Yに観測者が立ち、Xの位置から鏡を見た。これについて、次の各問いに答えよ。

鏡の中の像

(1)鏡の中の光源の像のように、実際に光が出ているわけではなく、そこにあるかのように見える像を何というか。

(2)図のXの位置から鏡を見たとき、光源AはYの位置から何cm離れたところに立っているように見えるか。

(3)上の図で、光源Aから出た光が目に届くまでの道筋を作図せよ。

(4)光源の点Aは、鏡のどの位置に映って見えるか。点Aが映って見える床からの高さを答えよ。ただし、図の1目盛りは10cmであるものとする。

(5)光源を鏡から20cmの位置から離し、鏡から40cmの位置に置いたとき、光源の点Aが鏡に映って見える床からの高さは、(4)のときと比べてどうなるか。次のア~ウの中から選び、記号で答えよ。
ア 高くなる  イ 低くなる  エ 変わらない

(6)実験のあと光源Aを取り除き、観測者が全身を鏡に映るかどうか調べた。全身を鏡に映すためには、最低でも鏡の縦の幅は何cmにする必要があるか。ただし、観測者の身長は170cmである。

浮かび上がるコイン

浮かび上がるコイン右の図のように、コインを茶碗の水の中に入れC点から観察すると、コインが浮かび上がりBの位置に見えた。これについて、次の各問いに答えよ。

(1)コインが浮かび上がって見えたのは、水と空気の境界面で起こった光のある性質によるものである。この光の性質を何というか。

(2)コインのA点から出た光が、観察者のC点に届くまで道筋を図中に作図せよ。

(3)この現象と同じ理由で起こるものを、下のア~エから一つ選び、記号で答えよ。
ア 富士山が湖面に映って逆さに見える。
イ 水槽の金魚を下から見ると、水面に逆さに映って見える。
ウ 雲のすき間から日光が直線上に降ってくるように見える。
エ 鉛筆を厚いガラス越しに見ると、鉛筆がずれて見える。

凸レンズ

下図のように光学台を使って、凸レンズでの物体の見え方を調べた。凸レンズの左側に電球と矢印の形の穴をあけた板を置き、スクリーンに映る像を観察した。このときの穴をあけた板と凸レンズの距離をA、凸レンズとスクリーンの距離をBとする。凸レンズと穴をあけた板の距離Aを40cmにしたとき、スクリーンを像がはっきりと映る位置に動かすと、スクリーンに矢印の穴と同じ大きさの像が観察できた。これについて、以下の各問いに答えよ。

凸レンズ

(1)スクリーンに映る像について、次の①~③の各選択肢から正しいものをそれぞれ選び、記号で答えよ。
①像の種類: ア 実像  イ 虚像
②像の向き: ア 同じ  イ 逆
③像の大きさ: ア 矢印より大きい  イ 矢印と同じ  ウ 矢印より小さい

(2)このとき、図の位置からスクリーンを見ると、スクリーンにどのような像が見えるか。次のア~エから選び、記号で答えよ。
実像の映り方

(3)この凸レンズの焦点距離は何cmか。

(4)この凸レンズの上半分を厚紙でおおうと、スクリーンに映る矢印の像はどうなるか。次のア~エから選び、記号で答えよ。
ア 上半分が映らなくなる   イ 下半分が映らなくなる
ウ 像の大きさが小さくなる  エ 全体的に暗くなるが、像の形は変わらない

(5)距離Aが40cmの位置から矢印の形の穴をあけた板を凸レンズから遠ざけたとき、スクリーンにはっきりとした像をつくるためには、スクリーンをどのように動かせばよいか。次のア~ウから選び、記号で答えよ。
ア 凸レンズに近づける  イ 凸レンズから遠ざける  ウ そのままの位置でよい

(6)(5)のとき、スクリーンに映る像の大きさは、矢印の形の穴をあけた板を凸レンズから遠ざける前と比べてどうなるか。次のア~ウから選び、記号で答えよ。
ア 大きくなる  イ 小さくなる  ウ 変わらない

(7)このあと、矢印の形の穴をあけた板を凸レンズに近づけていくと、ある距離よりも凸レンズに近づけると、スクリーンをどう動かしても像が映らなくなった。距離Aを何cmより近づけると像が映らなくなるか。

(8)(7)のときに、凸レンズ越しに矢印の形の穴をあけた板の方を見ると、矢印の像が見えた。どのような像が見えたか。次の①~③の選択肢から正しいものをそれぞれ選び、記号で答えよ。
①像の種類: ア 実像  イ 虚像
②像の向き: ア 同じ  イ 逆
③像の大きさ:  ア 矢印より大きい  イ 矢印と同じ  ウ 矢印より小さい

音の性質

音について調べるために、次のような実験を行った。これにつて、後の各問いに答えよ。

実験1

図1のように、同じ大きさの2つのおんさを向かい合わせて置き、Aのおんさをたたくと、Bのおんさからも音が聞こえた。

実験2

次に、AとBの2つのおんさの間に板をい入れてAのおんさをたたくと、Bのおんさから音は聞こえなかった。

実験3

図2のように、密閉された容器にベルを入れベルを鳴らし、容器の中の空気を抜いていった。すると、ベルの音が変化していくのがわかった。

音の性質

(1)次の文は、実験1、実験2からわかったことをまとめた文である。文中の( )に適する語を入れよ。

実験1で、AのおんさをたたくとBのおんさからも音が聞こえたのは、Aのおんさの( ① )が、まわりの( ② )を( ① )させ、それがBのおんさに伝わったためである。

(2)実験3で、ベルの音はどのように変化したか。次の中から一つ選び、記号で答えよ。
ア だんだん高くなっていった   イ だんだん低くなっていった
ウ だんだん大きくなっていった  エ だんだん小さくなっていった

(3)音について正しく述べているものを、次のア~エから一つ選び、記号で答えよ。
ア 音は空気中を伝わるが、鉄や木などの固体中は伝わらない。
イ 音は空気中を伝わるが、水などの液体中は伝わらない。
ウ 音は空気中を伝わるが、空気以外の気体の中は伝わらない。
エ 音は空気中を伝わるが、真空中は伝わらない。

音の速さ

音の速さに関する次の各問いに答えよ。

(1)家から1.4km離れた場所で花火大会があり、花火が見えてから4.0秒後に花火の音が聞こえた。このときの音の速さは何m/sか。

(2)(1)のように、花火が見えてから音が聞こえるまで少し時間がかかるのはなぜか。その理由を簡単に答えよ。

(3)校舎から140m離れたところで、校舎に向かって手を鳴らすと、0.8秒後に反射した音が聞こえた。このときの音の速さは何m/sか。

(4)いなずまが見えてから2.5秒後にその音が聞こえた。このときの音の速さを340m/sとすと、雷が発生した場所は、その音を聞いた場所から何m離れているか。

モノコード

下の図のように、モノコードの中央にことじを置き、Aの部分の弦をはじく実験を行った。このとき出た音をマイクロフォンで拾い、コンピューターに通すと、図のような波形が見られた。これについて、以下の各問いに答えよ。

モノコード

(1)次の①、②の振動のようすとして、それぞれ最も適当なものを、下のア~エから選び、記号で答えよ。
① Aを実験よりも強くはじいたとき
② ことじを左に動かして、実験と同じ強さではじいたとき
音の波形

(2)弦の音を高くするために、弦を張る強さを変えた。次の文は、その説明をしたものである。( )の中から適当なものを選び、記号で答えなさい。

弦の張り方を①(ア:強く イ:弱く)すると、振動数が(ア:多く イ:少なく)なり、音が高くなる。

(3)実験で出た音の振動数は何Hzか。ただし、グラフの1目盛りを0.001秒とする。

定期テスト対策問題「光と音」解答・解説

問題がすべて解けるようになれば、定期テストでは90点台を狙えます。

光の反射と屈折

(1)40°

ひっかけ問題です。図1を見てみると50°という表記がありますが、入射角は空気と水の境界面に立てた垂線から測りますので40°になります。反射の法則により反射角も40°となります。

(2)光の屈折

光は、同じ物質中を直進しますが、異なる物質に進む場合、境界面で折れ曲がります。これを光の屈折といいます。

(3)

光の屈折の方向を問う問題です。光が空気中から水中に進む場合、入射角よりも屈折角の方が小さくなります。したがって答えはbとなります。

(4)

光が水中から空気中に進む場合、入射角よりも屈折角の方が大きくなります。したがって答えはdとなります。

(5)現象:全反射 記号:

光が水中から空気中に進む場合、入射角がある角度よりも大きくなると、境界面で屈折する光がなくなりすべて反射する現象がおこります。これを全反射といいます。光ファイバーは、この全反射を利用した道具で、インターネットなどに活用されています。

鏡の像

(1)虚像

実際に光が集まってできる像を実像といい、スクリーンなどに映すことができますが、実際に光が集まっておらず、そこから光が出ているように見える像を虚像といいます。虚像はスクリーンなどに映すことはできません。

(2)120cm

鏡の中の虚像は、鏡の線に対して対称な位置にあるように見えます。したがって、鏡からYまで60cmなので、鏡の中の60cmの位置に像があるように見えます。Yの位置からの距離が問われているので、60cm+60cm=120cm が答えとなります。

(3)入射角と反射角が等しくなるように、直線の傾きが同じになるように作図します。

光の反射 鏡

(4)40cm

(3)の作図を参考にすると、光源Aから出た光は、床から40cmの高さの鏡の部分で反射して目に届きます。したがって、Xの位置からは40cmの高さに光源が映って見えます。

(5)

下図のように、光源を鏡から遠ざけると、光が反射する位置は、最初と比べて上に上がります。

鏡での光の反射

(6)85cm

鏡に全身を映すためには、鏡は身長の半分の縦幅が必要になります。身長170cmの半分は85cmなので、鏡の縦幅も85cm必要になります。

浮かび上がるコイン

(1)光の屈折

コインから出た光が、水と空気の境界面で屈折するので、C点から見るとコインが浮かび上がっているように見えます。

(2)まずB点からC点に直線を引きます。その光と水面が接している部分にA点から線を引きます。

浮かび上がるコイン

(3)

光の屈折に関する現象を選びます。アは光が湖面に反射している現象、イは光が水面で全反射している現象、ウは光が空気中を直進している現象、エは光がガラス面で屈折している現象になります。したがって、答えはエとなります。

凸レンズ

(1)① ② ③

スクリーンに映すことができる像は実像になります。実像は上下左右が逆に見える像です。また、光源(矢印の穴の板)と同じ大きさの実像ができているので、板の位置は焦点距離の2倍の位置にあり、Aの距離とBの距離は等しくなります。

(2)

実像は上下左右が逆に見える像なので、矢印の形の穴をあけた板を上下左右反対にしたイが答えとなります。

(3)20cm

Aの距離を40cmにしたとき、光源と同じ大きさの実像ができているので、40cmが焦点距離の2倍の位置となります。したがって焦点距離は、40cm÷2=20cm となります。

(4)

凸レンズの半分を紙でおおって光を通さないようにしても、下半分から光が通るので、像が欠けたりはしません。しかし、実像に集まる光は少なくなるので、全体的に像は暗くなります。

(5)

光源を凸レンズから遠ざけた場合、スクリーンにはっきりとした実像を映すためには、スクリーンを凸レンズに近づける必要があります。逆に、光源を凸レンズに近づけた場合は、スクリーンは凸レンズから遠ざける必要があります。

(6)

光源を凸レンズから遠ざけた場合、スクリーンに映る実像の大きさは小さくなり、光源を凸レンズに近づけた場合、スクリーンに映る実像の大きさは大きくなります。

(7)20cm

焦点距離が(3)で20cmだとわかっているので、20cmのよりも近くに光源を置くと、実像ができなくなり、レンズ越しに光源の方を見ると虚像を確認することができます。

(8)① ② ③

光源を焦点距離の内側に置いた場合、レンズ越しに虚像を確認することができます。虚像の向きは光源と同じ(正立)で、大きさは光源よりも大きく見えます。

音の性質

(1)①振動 空気

音は、音源の振動が伝わることで周りに伝わります。おんさの振動が、おんさの周りの空気を振動させ、その振動が別のおんさに伝わり共鳴しているのです。

(2)

音が伝わるには、周りに振動するものがないといけません。空気を真空ポンプで抜いていくと、振動を伝えるものがなくなるので、音は小さくなっていきます。

(3)

音は、周りに振動するものがあれば伝わりますが、真空中では振動するものが周り無いので、音は伝わりません。

音の速さ

(1)350m/s

速さは、距離÷時間で求めます。音が進んできた距離は1.4km=1400m、かかった時間は4.0sなので、音の速さは、
1400m÷4.0s=350m/s
となります。空気中での音の速さは約340m/sなので、これから大きく離れている場合は、計算ミスの可能性があります。

(2)光は一瞬で伝わるが、音は光の速さに比べて遅いため。

光の速さは秒速30万kmで、音の速さは秒速340mで速さが全然異なります。

(3)350m/s

音が反射する問題では、往復かかった時間をそのまま計算に使わないように注意しましょう。往復0.8秒かかっているので、片道140mを進むのに0.4秒かかっています。したがって、音の速さは、
140m÷0.4s=350m/s
とまります。

(4)850m

音の速さとかかった時間がわかっているので、雷が落ちた場所までの距離を計算で求めることができます。
340m/s×2.5s=850m

モノコード

(1)① ②

①のように強く弦をはじくと大きな音が出ます。大きな音は振幅が大きいです。高さは変化していないので振動数には変化が見られません。したがって、振幅だけが大きくなっているエが答えになります。
②のようにことじを左に動かすと、振動する弦の長さが短くなり、高い音が出ます。高い音は振動数が多いので、答えはイとなります。

(2)① ②

音を高くする必要があるので、振動する弦の重さを軽くすればよいです。弦を軽くするには、弦の長さを短くする、弦の太さを細くする、弦を強く張るという方法があります。弦を強く張ると、弦が引き伸ばされ細くなります。また、高い音は振動数が多く、低い音は振動数が少なくなります。

(3)500Hz

振動数は1秒間に振動した回数をいいます。図の波形では、0.002秒間で1回振動しているのがわかるので、振動数は比例式を立てて、
0.002秒:1回=1秒:x回
これを解くと、振動数は500Hzとなります。

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