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 に入る語句・式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。ただし、真空中の光の速さを $c$ とする。

「原子核の質量は、その原子核を構成する陽子と中性子をばらばらにしたときの質量の和より　a　。この質量の差を $\Delta m$ とし、質量欠損という。静止している原子核をばらばらの陽子と中性子に分けるには、外から　b　のエネルギーを加える必要がある。このエネルギーを原子核の結合エネルギーという。」

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。

ウラン ${}^{238}\mathrm{U}$ やラジウム ${}^{226}\mathrm{Ra}$ などの原子核は不安定で、外部から何もしなくても、α 線・β 線・γ 線などの放射線を出して別の原子核に変わっていく。原子核のこのような性質を　a　という。

ある放射性物質がもつ　a　の強さは、その物質の中で 1 秒あたりに崩壊する原子核の数で表され、その単位は　b　である。放射性物質の量が同じでも、半減期が短い原子核ほど 1 秒あたりに崩壊する原子核の数は多くなる。

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

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