原子（知識）の問題

放射性原子核の崩壊と半減期について述べた次の文ア〜オのうち、正しいものをすべて選べ。ただし、β 崩壊は原子核から電子（β 線）が放出される崩壊とする。

• ア　原子核が α 崩壊すると、原子番号は 2 減少し、質量数は 4 減少する。
• イ　原子核が β 崩壊すると、質量数は変わらず、原子番号は 1 減少する。
• ウ　原子核が γ 線を放出しても、原子番号と質量数はどちらも変わらない。
• エ　放射性原子核の半減期は、その原子核を含む物質の温度を高くすると短くなる。
• オ　半減期の 2 倍の時間がたつと、はじめにあった放射性原子核はすべて崩壊してなくなる。

ある種類の放射性原子核が、はじめに $N_0$ 個ある。この原子核の半減期を $T$ とする。この放射性原子核と半減期について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　放射性原子核を含む物質の温度を高くすると、半減期 $T$ は短くなる。
• イ　時間 $2T$ がたつと、放射性原子核はすべて崩壊してなくなる。
• ウ　放射性原子核を含む物質に大きな圧力を加えると、半減期 $T$ は長くなる。
• エ　時間 $2T$ がたつと、崩壊せずに残っている放射性原子核の数は $\frac{1}{4}{N}_0$ 個になる。

水素原子のエネルギー準位と、水素原子が出す光の線スペクトルについて、ボーアの水素原子模型にもとづいて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、$n$ は量子数（$n=1,2,3,\cdots$）とする。

• ア　水素原子のエネルギー準位の間隔は、量子数 $n$ が大きい準位ほど広くなる。
• イ　電子が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位に移るとき、2 つの準位のエネルギーの差に等しいエネルギーをもつ光子が 1 個放出される。
• ウ　水素原子が出す光のスペクトル系列のうち、可視光の領域に線が現れるのはライマン系列である。
• エ　基底状態にある水素原子は、どのような振動数の光を当てても、その光を吸収して励起状態に移る。
• オ　電子の円軌道の半径は、量子数 $n$ が大きい定常状態ほど小さくなる。

低い圧力の気体を封入したガラス管（放電管）の電極間に高い電圧をかけると、陰極から陰極線が出る。陰極線の性質と、電子の比電荷・電気素量について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　陰極線は電場や磁場によって進路が曲げられ、その曲がる向きから、陰極線は負の電荷をもつ粒子の流れであることがわかった。
• イ　J. J. トムソンは、陰極線が電場や磁場から受ける力による曲がり方を調べて、陰極線の粒子の比電荷（電荷の大きさと質量の比）を求めた。
• ウ　陰極の金属の種類や管内の気体の種類を変えても、陰極線の粒子の比電荷は同じ値になった。
• エ　電子の比電荷は、水素イオン（陽子）の比電荷に比べてはるかに小さい。
• オ　ミリカンの実験で求めた電気素量 $e$ と、電子の比電荷 $\frac{e}{m}$ の値を用いると、電子の質量 $m$ を求めることができる。

金属の表面に光を当てて光電効果を起こす実験について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　当てる光の振動数を変えずに光の強さを大きくすると、飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値が大きくなる。
• イ　当てる光の振動数を大きくすると、その金属の仕事関数が小さくなる。
• ウ　当てる光の振動数が限界振動数より小さいときは、光の強さをどれだけ大きくしても光電子は飛び出さない。
• エ　光を当て始めてから光電子が飛び出し始めるまでには、光の強さが小さいほど長い時間がかかる。