{ "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": "nuclei-and-elementary-particles", "title": "原子核と素粒子", "url": "https://manazoo.com/high/physics/nuclei-and-elementary-particles/" }, "canonical_url": "https://manazoo.com/high/physics/nuclei-and-elementary-particles/quiz/", "questions": [ { "id": "q-nuclei-beta-decay-reaction-equation", "type": "choice", "prompt": "リン32（\\({}_{15}^{32}\\mathrm{P}\\)）がβ崩壊すると生じる原子核はどれか。", "choices": [ "\\({}_{17}^{32}\\mathrm{Cl}\\)（質量数32・原子番号17）", "\\({}_{13}^{28}\\mathrm{Al}\\)（質量数28・原子番号13）", "\\({}_{14}^{28}\\mathrm{Si}\\)（質量数28・原子番号14）", "\\({}_{16}^{32}\\mathrm{S}\\)（質量数32・原子番号16）" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "β崩壊は質量数は変わらず原子番号が1増える崩壊。リン32（Z＝15,A＝32）がβ崩壊すると、質量数32のまま原子番号が16の硫黄32になる。", "entities": [ "nuclear-decay-and-half-life-calculations" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-binding-energy-per-nucleon-peak", "type": "choice", "prompt": "核子1個あたりの結合エネルギーが最大になるのは、質量数がどのあたりの原子核か。", "choices": [ "ウラン（質量数235）付近", "鉄（質量数56）付近", "質量数が大きいほど単調に大きくなる", "ヘリウム（質量数4）付近" ], "answer": 1, "accept": [], "explanation": "核子1個あたりの結合エネルギーは質量数56付近（鉄）で最大になり、それより軽い原子核・重い原子核のどちらでも小さくなる。", "entities": [ "mass-defect-and-binding-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-co60-neutron-count", "type": "input", "prompt": "コバルト60の原子核 \\({}_{27}^{60}\\mathrm{Co}\\) の中性子の数はいくつか。", "choices": null, "answer": "33", "accept": [ "33", "33個" ], "explanation": "質量数A＝60、原子番号（陽子数）Z＝27なので、中性子数はA−Z＝60−27＝33個。", "entities": [ "nuclear-structure-and-nuclear-force" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-dd-fusion-energy-calc", "type": "input", "prompt": "重水素（2.014102u）2個が核融合してヘリウム3（3.016029u）と中性子（1.008665u）になる反応で放出されるエネルギーは何MeVか。1u≒931.5MeVとして、小数第1位まで答えよ。", "choices": null, "answer": "3.3", "accept": [ "3.3", "3.27" ], "explanation": "反応前の質量の合計は2.014102×2＝4.028204u、反応後は3.016029＋1.008665＝4.024694u。質量欠損Δm＝4.028204−4.024694＝0.003510u。ΔE＝0.003510×931.5≈3.3MeV。", "entities": [ "nuclear-reactions-fission-and-fusion-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-deuteron-mass-defect", "type": "input", "prompt": "陽子の質量を1.00728u、中性子の質量を1.00867u、重水素（\\({}_1^2\\mathrm{H}\\)）の原子核の質量を2.01355uとする。重水素の質量欠損は何uか。小数第5位まで答えよ。", "choices": null, "answer": "0.00240", "accept": [ "0.00240" ], "explanation": "ばらばらにした質量の合計は1.00728＋1.00867＝2.01595u。質量欠損はΔm＝2.01595−2.01355＝0.00240u。", "entities": [ "mass-defect-and-binding-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-fission-fusion-binding-energy-reason", "type": "choice", "prompt": "核分裂と核融合のどちらでもエネルギーが放出される理由として正しいものはどれか。", "choices": [ "核分裂では核子の数が増え、核融合では核子の数が減るから", "核分裂と核融合はどちらも質量が増える反応だから", "どちらの反応でも、生成する原子核の核子1個あたりの結合エネルギーが、鉄（質量数56）に近づく方向に増えるから", "どちらの反応でも原子核の電荷が0になるから" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "重い原子核が分裂（核分裂）しても、軽い原子核が融合（核融合）しても、生成する原子核の核子1個あたりの結合エネルギーは鉄付近に近づく方向に増える。その増加分だけ全体の質量が減り（質量欠損）、エネルギーとして放出される。", "entities": [ "nuclear-reactions-fission-and-fusion-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-fission-reaction-product-az", "type": "input", "prompt": "中性子1個をウラン235（\\({}_{92}^{235}\\mathrm{U}\\)）に吸収させると、ストロンチウム94（\\({}_{38}^{94}\\mathrm{Sr}\\)）と中性子2個、もう1つの原子核に分裂する。この原子核の質量数はいくつか。", "choices": null, "answer": "140", "accept": [ "140" ], "explanation": "質量数の合計は左辺1＋235＝236。右辺は94＋2＋x＝236より、x＝140。これはキセノン140の質量数と一致する。", "entities": [ "nuclear-reactions-fission-and-fusion-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-force-short-range-choice", "type": "choice", "prompt": "核力とクーロン力の違いについて正しい説明はどれか。", "choices": [ "核力は核子間の短い距離でだけ強く働き、クーロン力は距離が離れても弱まりながら働き続ける", "核力は中性子どうしの反発力で、クーロン力は陽子どうしの引力である", "核力とクーロン力はどちらも距離に関係なく同じ大きさで働く", "核力は陽子どうしにしか働かず、クーロン力は核子すべてに働く" ], "answer": 0, "accept": [], "explanation": "核力は核子間のごく短い距離でだけ強く働く引力で、電荷の種類に関係なく陽子・中性子の間に働く。クーロン力は陽子どうしの反発力で、距離が離れても1/r²で弱まりながら届き続ける。", "entities": [ "nuclear-structure-and-nuclear-force" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-four-forces-short-range-choice", "type": "choice", "prompt": "4つの基本的な力のうち、原子核程度のごく短い距離でしか働かない力の組はどれか。", "choices": [ "電磁力と弱い力", "重力と強い力", "重力と電磁力", "強い力と弱い力" ], "answer": 3, "accept": [], "explanation": "重力と電磁力は距離が離れても弱まりながら無限に届くが、強い力と弱い力は原子核程度のごく短い距離でしか働かない。", "entities": [ "elementary-particles-and-fundamental-forces" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-i131-to-1-64", "type": "input", "prompt": "半減期30年のセシウム137の量が、はじめの量の1/64になるのは何年後か。", "choices": null, "answer": "180", "accept": [ "180", "180年", "180年後" ], "explanation": "(1/2)^n＝1/64となるnは6（2^6＝64）。半減期6回分なので、30×6＝180年後。", "entities": [ "nuclear-decay-and-half-life-calculations" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-mass-energy-equivalence-unit", "type": "input", "prompt": "質量欠損0.020uに対応する結合エネルギーは何MeVか。1u≒931.5MeVとして、小数第1位まで答えよ。", "choices": null, "answer": "18.6", "accept": [ "18.6", "18.63" ], "explanation": "ΔE＝Δm×931.5＝0.020×931.5＝18.63MeVで、約18.6MeV。", "entities": [ "mass-defect-and-binding-energy" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-p32-half-life-5halves", "type": "input", "prompt": "半減期5.3年のコバルト60が80gある。26.5年後に残っているコバルト60は何gか。小数第1位まで答えよ。", "choices": null, "answer": "2.5", "accept": [ "2.5", "2.5g" ], "explanation": "26.5年は26.5÷5.3＝5半減期分。残っている量はN＝80×(1/2)^5＝80÷32＝2.5g。", "entities": [ "nuclear-decay-and-half-life-calculations" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-proton-quark-composition", "type": "choice", "prompt": "陽子をつくるクォークの組み合わせとして正しいものはどれか。", "choices": [ "アップクォーク1個・ダウンクォーク2個", "アップクォーク2個・ダウンクォーク1個", "アップクォーク3個", "ダウンクォーク3個" ], "answer": 1, "accept": [], "explanation": "陽子はアップクォーク2個とダウンクォーク1個の組み合わせでできている（中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個）。", "entities": [ "elementary-particles-and-fundamental-forces" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-strong-force-vs-nuclear-force", "type": "choice", "prompt": "原子核の中で核子どうしを結びつける「核力」は、4つの基本的な力のうちどの力と関係しているか。", "choices": [ "強い力（クォークどうしを結びつける力の原子核内での現れ）", "重力", "電磁力", "弱い力" ], "answer": 0, "accept": [], "explanation": "強い力はもともとクォークどうしを結びつける力で、陽子・中性子（核子）の中でクォークを閉じ込めている。原子核の中で核子どうしを結びつける核力は、この強い力が核子間に及んだものと考えられる。", "entities": [ "elementary-particles-and-fundamental-forces" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-th232-to-pb208-decay-count", "type": "input", "prompt": "トリウム232（\\({}_{90}^{232}\\mathrm{Th}\\)）がα崩壊とβ崩壊を繰り返して鉛208（\\({}_{82}^{208}\\mathrm{Pb}\\)）になるまでに、α崩壊は何回起きたか。", "choices": null, "answer": "6", "accept": [ "6", "6回" ], "explanation": "質量数は232から208まで24減る。β崩壊は質量数を変えないので、質量数を減らすのはα崩壊だけ。1回のα崩壊で質量数は4減るので、α崩壊の回数は24÷4＝6回。", "entities": [ "nuclear-decay-and-half-life-calculations" ], "verified": true, "placeholder": false }, { "id": "q-nuclei-why-heavy-nuclei-unstable", "type": "choice", "prompt": "陽子数の多い重い原子核ほど放射性崩壊を起こしやすくなるのはなぜか。", "choices": [ "中性子の数が増えると核力が消えてしまうから", "核力が重い原子核では弱くなるから", "核力は隣接する核子だけに働くのに対し、クーロン力による陽子どうしの反発はすべての陽子の組に働くため、反発の効果が相対的に大きくなるから", "重い原子核では陽子の電荷が大きくなるから" ], "answer": 2, "accept": [], "explanation": "核力は届く距離が短いので隣接する核子どうしにしか働かないが、クーロン力はすべての陽子の組み合わせに働く。原子核が大きくなるほどクーロン力による反発の総和が核力による引力に対して相対的に大きくなり、不安定になりやすい。", "entities": [ "nuclear-structure-and-nuclear-force" ], "verified": true, "placeholder": false } ] }