{ "api_version": "v1", "publisher": { "name": "Manazoo", "url": "https://manazoo.com/" }, "license": "All rights reserved（AI の参照・要約と出典リンクつきの引用は可。転載・再配布・販売は不可）", "terms_url": "https://manazoo.com/terms/", "disclaimer": "単元の並びは学習指導要領に沿って作り、年号や人物などの事実は公開データと照らし合わせています。誤りに気づいたら意見箱からお知らせください。確かめて直します。テストや受験の前には、教科書や先生の説明もあわせて確認してください。", "attribution": "事実データの一部は Wikidata（CC0）による。単元の構成は文部科学省「小学校学習指導要領」「中学校学習指導要領」「高等学校学習指導要領」（政府標準利用規約2.0）。", "kind": "quiz", "unit": { "slug": "electrons-and-light", "title": "電子と光", "url": "https://manazoo.com/high/physics/electrons-and-light/" }, "canonical_url": "https://manazoo.com/high/physics/electrons-and-light/quiz/", "questions": [ { "id": "q-debroglie-higher-voltage-shorter-wavelength", "type": "choice", "prompt": "電子の加速電圧を高くすると、ド・ブロイ波長はどうなるか。", "choices": [ "電子はもはや波の性質を持たなくなる", "運動量が大きくなるので、ド・ブロイ波長は長くなる", "運動量が大きくなるので、ド・ブロイ波長は短くなる", "加速電圧を変えてもド・ブロイ波長は変わらない" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "λ＝h/mvで、加速電圧を高くすると速さvが大きくなり運動量mvが大きくなるので、波長λは短くなる。", "entities": [ "electron-diffraction-and-matter-waves" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-debroglie-wavelength-electron-400v", "type": "input", "prompt": "電圧V＝400Vで加速された電子（質量m＝9.1×10⁻³¹kg、電気素量e＝1.6×10⁻¹⁹C）のド・ブロイ波長はいくらか（プランク定数h＝6.6×10⁻³⁴J・s）。", "choices": null, "answer": "6.1×10⁻¹¹m", "accept": [ "6.1e-11", "6.1×10⁻¹¹m", "6.1×10^-11" ], "explanation": "運動量p＝√(2meV)、波長λ＝h/p＝6.6×10⁻³⁴÷√(2×9.1×10⁻³¹×1.6×10⁻¹⁹×400)＝6.1×10⁻¹¹m。", "entities": [ "electron-diffraction-and-matter-waves" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-cathode-ray-deflection-charge-sign", "type": "choice", "prompt": "陰極線に電場をかけると、上下の平行板のうち正極板側へ曲がった。このことから陰極線が持つ電気の種類はどれか。", "choices": [ "正の電気", "負の電気", "曲がる向きだけでは分からない", "電気を持たない" ], "answer": 1, "accept": [], "explanation": "正の極板に引かれて曲がったので、陰極線は負の電気を持つ粒子の流れだと分かる。", "entities": [ "discovery-of-the-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-cathode-ray-straight-shadow", "type": "choice", "prompt": "陰極線の進路に物体を置くと、管の壁にその物体のはっきりした影ができる。この事実から分かる陰極線の性質はどれか。", "choices": [ "直進する性質", "熱だけを伝える性質", "音だけを伝える性質", "向きを変えずに四方へ広がる性質" ], "answer": 0, "accept": [], "explanation": "陰極線はまっすぐ進むため、途中に物体を置くとその裏側に影ができる。", "entities": [ "discovery-of-the-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-diffraction-evidence-for-wave", "type": "choice", "prompt": "結晶に電子線を当てたときにできる回折模様から、電子についてどのようなことが分かるか。", "choices": [ "結晶は電気を通すこと", "電子は光と同じ速さで進むこと", "電子には波としての性質（波動性）があること", "電子には質量がないこと" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "X線と同じような回折模様ができることから、粒子だと考えていた電子にも波としての性質があると分かる。", "entities": [ "electron-diffraction-and-matter-waves" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-discovery-meaning", "type": "choice", "prompt": "電子の発見が示した、原子についての重要な事実はどれか。", "choices": [ "原子核の中に陽子と中性子があること", "原子はこれ以上分けられない最小の粒子であること", "原子よりも小さく、負の電気を持つ共通の粒子（電子）が存在すること", "原子は電気を帯びないこと" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "それまで最小の粒子だと考えられていた原子の中に、さらに小さい共通の粒子（電子）があることが初めて示された。", "entities": [ "discovery-of-the-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-mass-from-specific-charge", "type": "input", "prompt": "電子の比電荷をe/m＝1.8×10¹¹C/kg、電気素量をe＝1.6×10⁻¹⁹Cとして、電子の質量mを求めよ。", "choices": null, "answer": "8.9×10⁻³¹kg", "accept": [ "8.9e-31", "8.9×10^-31", "8.9×10⁻³¹" ], "explanation": "m＝e÷(e/m)＝1.6×10⁻¹⁹÷1.8×10¹¹＝8.9×10⁻³¹kg。", "entities": [ "specific-charge-of-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-specific-charge-from-deflection", "type": "input", "prompt": "速さ2.0×10⁷m/sの電子ビームに、磁場を切って電場E＝4.0×10⁴V/mだけをかけたところ、長さL＝4.0×10⁻²mの偏向板を通る間にy＝4.0×10⁻³m曲がった。このときの比電荷e/mはいくらか。", "choices": null, "answer": "5.0×10¹⁰C/kg", "accept": [ "5.0e10", "5×10¹⁰C/kg", "5.0×10^10", "50000000000C/kg" ], "explanation": "e/m＝2yv²/(EL²)＝(2×4.0×10⁻³×(2.0×10⁷)²)÷(4.0×10⁴×(4.0×10⁻²)²)＝5.0×10¹⁰C/kg。", "entities": [ "specific-charge-of-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-specific-charge-same-for-all-elements", "type": "choice", "prompt": "トムソンの実験で、陰極の金属や管内の気体を変えても比電荷e/mの値が変わらなかったことは何を示すか。", "choices": [ "比電荷は金属の種類によって大きく異なること", "陰極線は電気を持たないこと", "磁場の強さによって電子の質量が変わること", "電子はどの原子にも共通する同じ粒子であること" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "e/mが物質によらず一定だったことから、陰極線をつくる粒子（電子）はすべての物質に共通すると分かる。", "entities": [ "specific-charge-of-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-thomson-conclusion-1897", "type": "choice", "prompt": "トムソンは陰極の金属や管内の気体の種類を変えて実験を重ねた。その結果何が分かったか。", "choices": [ "陰極線の性質は金属の種類によって大きく異なり、金属ごとに別の粒子だと分かった", "気体の種類を変えると陰極線は観測されなくなると分かった", "磁場をかけても陰極線は曲がらないと分かった", "陰極線の性質（負の電気・軽さ）は金属や気体の種類によらず同じで、電子はすべての物質に共通する粒子だと分かった" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "陰極・気体を変えても同じ結果だったことから、電子はどんな物質にも共通して含まれる粒子だと結論された。", "entities": [ "discovery-of-the-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-electron-velocity-selector-speed", "type": "input", "prompt": "電場E＝4.0×10⁴V/m、磁場B＝2.0×10⁻³Tを同時にかけたとき、電子ビームが直進した。このときの電子の速さvはいくらか。", "choices": null, "answer": "2.0×10⁷m/s", "accept": [ "2.0e7", "2×10⁷m/s", "2.0×10^7", "20000000m/s" ], "explanation": "力のつり合いeE＝evBより、v＝E/B＝4.0×10⁴÷2.0×10⁻³＝2.0×10⁷m/s。", "entities": [ "specific-charge-of-electron" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-millikan-charge-as-multiple-of-e", "type": "input", "prompt": "ある油滴の電気量がq＝9.6×10⁻¹⁹Cと測定された。電気素量をe＝1.6×10⁻¹⁹Cとすると、この油滴は電子何個分の電気量を帯びていたか。数字だけで答えよ。", "choices": null, "answer": "6", "accept": [ "6個", "6.0" ], "explanation": "n＝q/e＝9.6×10⁻¹⁹÷1.6×10⁻¹⁹＝6。この油滴は電子6個分の電気量を帯びていた。", "entities": [ "measuring-the-elementary-charge" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-millikan-droplet-charge", "type": "input", "prompt": "質量m＝7.5×10⁻¹⁵kgの油滴が、電場E＝1.5×10⁵V/mの中で静止した（重力加速度g＝9.8m/s²とする）。この油滴の電気量qはいくらか。", "choices": null, "answer": "4.9×10⁻¹⁹C", "accept": [ "4.9e-19", "4.9×10⁻¹⁹C", "4.9×10^-19" ], "explanation": "qE＝mgより、q＝mg/E＝(7.5×10⁻¹⁵×9.8)÷1.5×10⁵＝4.9×10⁻¹⁹C。", "entities": [ "measuring-the-elementary-charge" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-millikan-field-strength", "type": "input", "prompt": "間隔d＝4.0×10⁻³mの平行板にV＝6.0×10²Vの電圧をかけた。極板間の電場Eの強さはいくらか。", "choices": null, "answer": "1.5×10⁵V/m", "accept": [ "1.5e5", "1.5×10⁵V/m", "1.5×10^5", "150000V/m" ], "explanation": "E＝V/d＝6.0×10²÷4.0×10⁻³＝1.5×10⁵V/m。", "entities": [ "measuring-the-elementary-charge" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-millikan-quantization-meaning", "type": "choice", "prompt": "ミリカンが多数の油滴で電気量を測定したところ、得られた値はすべてある最小値eの整数倍だった。これは何を示すか。", "choices": [ "電場の強さはどの実験でも同じであること", "電気は水のように連続的な量であること", "油滴の質量はすべて同じであること", "電気は電子1個分を単位とする、とびとびの値しか取らないこと（電荷の量子性）" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "測定された電気量が必ず最小値eの整数倍になったことから、電気は電子を単位とするとびとびの値しか取らないと分かる。", "entities": [ "measuring-the-elementary-charge" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-photoelectric-intensity-vs-frequency-effect", "type": "choice", "prompt": "光電効果で、限界振動数以上の光の強さ（振幅）を大きくしたときに起こることはどれか。", "choices": [ "光電子1個あたりの運動エネルギーの最大値が大きくなる", "光電子は全く飛び出さなくなる", "限界振動数ν₀が小さくなる", "飛び出す光電子の数（電流）が増えるが、光電子1個あたりの運動エネルギーの最大値は変わらない" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "光電子1個あたりのエネルギーは振動数νだけで決まり、光の強さは飛び出す光電子の数（電流の大きさ）を変える。", "entities": [ "photoelectric-effect-and-light-quantum-hypothesis" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-photoelectric-max-kinetic-energy", "type": "input", "prompt": "仕事関数W＝6.6×10⁻¹⁹Jの金属に振動数ν＝1.5×10¹⁵Hzの光を当てた。光電子の運動エネルギーの最大値K₀はいくらか（プランク定数h＝6.6×10⁻³⁴J・s）。", "choices": null, "answer": "3.3×10⁻¹⁹J", "accept": [ "3.3e-19", "3.3×10⁻¹⁹J", "3.3×10^-19" ], "explanation": "hν＝6.6×10⁻³⁴×1.5×10¹⁵＝9.9×10⁻¹⁹J。K₀＝hν−W＝9.9×10⁻¹⁹−6.6×10⁻¹⁹＝3.3×10⁻¹⁹J。", "entities": [ "photoelectric-effect-and-light-quantum-hypothesis" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-photoelectric-stopping-voltage", "type": "input", "prompt": "光電子の運動エネルギーの最大値がK₀＝3.3×10⁻¹⁹Jのとき、この光電子を止めるのに必要な阻止電圧V₀はいくらか（電気素量e＝1.6×10⁻¹⁹C）。小数第2位を四捨五入して答えよ。", "choices": null, "answer": "2.1V", "accept": [ "2.1", "2.1V" ], "explanation": "K₀＝eV₀より、V₀＝K₀/e＝3.3×10⁻¹⁹÷1.6×10⁻¹⁹≒2.1V。", "entities": [ "photoelectric-effect-and-light-quantum-hypothesis" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-photoelectric-threshold-frequency", "type": "input", "prompt": "仕事関数W＝6.6×10⁻¹⁹Jの金属に光を当てる。光電効果が起こる限界振動数ν₀はいくらか（プランク定数h＝6.6×10⁻³⁴J・sとする）。", "choices": null, "answer": "1.0×10¹⁵Hz", "accept": [ "1.0e15", "1.0×10¹⁵Hz", "1.0×10^15", "1×10^15" ], "explanation": "ν₀＝W/h＝6.6×10⁻¹⁹÷6.6×10⁻³⁴＝1.0×10¹⁵Hz。", "entities": [ "photoelectric-effect-and-light-quantum-hypothesis" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-wave-particle-duality-light-vs-electron", "type": "choice", "prompt": "光電効果と電子線回折の関係を正しく説明しているものはどれか。", "choices": [ "光電効果は光の粒子性を示し、電子線回折は電子（粒子）の波動性を示す、ちょうど逆の組み合わせである", "光電効果は電子の波動性を示し、電子線回折は光の粒子性を示す", "光電効果も電子線回折も、どちらも光にだけ起こる現象である", "光電効果と電子線回折は無関係である" ], "answer": 0, "accept": [], "explanation": "光電効果は光が粒子（光子）としてふるまうことを示し、電子線回折は電子という粒子が波としてふるまうことを示す。", "entities": [ "electron-diffraction-and-matter-waves" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-xray-bragg-angle", "type": "input", "prompt": "面間隔d＝5.0×10⁻¹⁰mの結晶に波長λ＝2.0×10⁻¹⁰mのX線を当てたところ、2次（n＝2）の反射が角度θで強め合った。このときのsinθの値はいくらか。", "choices": null, "answer": "0.4", "accept": [ "0.40" ], "explanation": "ブラッグの条件2dsinθ＝nλより、sinθ＝nλ/(2d)＝(2×2.0×10⁻¹⁰)÷(2×5.0×10⁻¹⁰)＝0.4。", "entities": [ "x-ray-generation-and-diffraction" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-xray-characteristic-vs-continuous", "type": "choice", "prompt": "連続X線と特性X線の違いを正しく説明しているものはどれか。", "choices": [ "連続X線と特性X線はどちらも同じ波長のX線である", "連続X線は電子が急激に減速するときに出る波長が連続的なX線で、特性X線は的の金属原子に特有の決まった波長で強く出るX線である", "連続X線は的の金属原子に特有のX線で、特性X線は電子が減速するときに出る連続的なX線である", "特性X線は結晶の中でしか発生しない" ], "answer": 1, "accept": [], "explanation": "連続X線は電子の減速で生じる波長が連続的なX線、特性X線は的の原子に特有の決まった波長で強く出るX線である。", "entities": [ "x-ray-generation-and-diffraction" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-xray-compton-effect-meaning", "type": "choice", "prompt": "コンプトン効果が示したこととして正しいものはどれか。", "choices": [ "X線は結晶でしか散乱されないこと", "コンプトン効果によって光の速さが変わること", "光（X線）は運動量h/λを持つ粒子（光子）としてふるまい、電子に当たると波長が長くなる方向へ散乱されること", "光は波としての性質しか持たないことが確認された" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "X線（光子）が電子にエネルギーと運動量を渡して散乱される様子から、光が運動量を持つ粒子であることが確かめられた。", "entities": [ "x-ray-generation-and-diffraction" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-xray-minimum-wavelength", "type": "input", "prompt": "加速電圧V＝2.0×10⁴V（20kV）のX線管から出る連続X線の最短波長λ₀はいくらか（h＝6.6×10⁻³⁴J・s、c＝3.0×10⁸m/s、e＝1.6×10⁻¹⁹Cとする）。", "choices": null, "answer": "6.2×10⁻¹¹m", "accept": [ "6.2e-11", "6.2×10⁻¹¹m", "6.2×10^-11" ], "explanation": "λ₀＝hc/(eV)＝(6.6×10⁻³⁴×3.0×10⁸)÷(1.6×10⁻¹⁹×2.0×10⁴)＝6.2×10⁻¹¹m。", "entities": [ "x-ray-generation-and-diffraction" ], "verified": true, "placeholder": false } ] }