原子（知識）の問題

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「β 崩壊では、原子核の中の中性子 1 個が陽子 1 個に変わり、このとき電子が β 線として原子核の外に放出される。そのため、β 崩壊によって原子核の原子番号は　a　、質量数は　b　。」

次の文中の空欄 a・b に入る単位の名称の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「放射性物質が放射線を出す能力の強さ（放射能の強さ）は、1 秒間に崩壊する原子核の数で表し、その単位を　a　という。一方、放射線が人体に与える影響は、放射線の種類や放射線を受けた器官によって異なる。この違いを考慮して、人体が受けた放射線の影響の度合いを表す等価線量や実効線量の単位を　b　という。」

物質に X 線を当てると、散乱された X 線の中に、入射した X 線とは波長の異なるものが含まれる。この現象をコンプトン効果という。散乱された X 線のうち、波長が変化したものの波長は、入射した X 線の波長より　a　。この現象は、波長 $\lambda$ の X 線を、エネルギー $\frac{hc}{\lambda }$ と大きさ　b　の運動量をもつ粒子（光子）の集まりと考え、光子と物質中の電子との衝突でエネルギーと運動量の和が保存されるとして説明できる。ただし、$h$ はプランク定数、$c$ は真空中の光の速さとする。

空欄 a・b に入る語句・式の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア
• イ
• ウ
• エ

原子核の結合エネルギーと、それにもとづく核分裂・核融合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、真空中の光の速さを $c$ とする。

• ア　原子核の結合エネルギーは、原子核をばらばらの陽子と中性子に分けるために必要なエネルギーであり、質量欠損を $\Delta m$ とすると $\Delta m{c}^2$ と表される。
• イ　核子 1 個あたりの結合エネルギーは、質量数が大きい原子核ほど常に大きい。
• ウ　核子 1 個あたりの結合エネルギーが大きい原子核ほど、安定である。
• エ　ウランのような質量数の大きい原子核が核分裂すると、核子 1 個あたりの結合エネルギーがもとの原子核より小さい原子核ができる。
• オ　水素のような質量数の小さい原子核どうしが核融合すると、反応後の原子核の質量の和は反応前の質量の和より小さくなり、その差に相当するエネルギーが放出される。

波長 $\lambda$ の X 線を物質に当てたところ、X 線の光子 1 個が、物質中で静止しているとみなせる電子 1 個と衝突し、光子は進む向きを変えて散乱され、電子ははじき飛ばされた（コンプトン効果）。プランク定数を $h$、真空中の光の速さを $c$ とする。

この衝突について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　入射した X 線の光子は、大きさ $h\lambda$ の運動量をもつ。
• イ　光子と衝突したあとも、電子は静止したままである。
• ウ　衝突の前後で、光子と電子の運動量の和もエネルギーの和も保存される。
• エ　散乱された X 線の波長は、入射した X 線の波長 $\lambda$ よりも短い。
• オ　衝突の前後で、光子と電子の運動量の和は保存されるが、エネルギーの和は保存されない。