理論問12 過去問解説

Question

次の文章は、二つの重陽子による核反応について述べている。

重陽子 $^2_1H$ は重水素の原子核で、陽子と中性子が 1 個ずつ結合したものである。

$^2_1H + ^2_1H \rightarrow ^3_2He + ^1_0n \cdots$ ①

①式に示す核反応式では質量数の大きい原子核が生ずるので、これはア反応である。反応後の総質量は $\Delta m$ [kg] だけイし、ウ [J] で表される核エネルギー： $5.4 \times 10^{-13}$ J が放出される。また①式の核反応を起こすには、二つの重陽子を $4.0 \times 10^{-15}$ m 程度の距離に近づける必要がある。その距離における重陽子間の静電気力による位置エネルギーはエ J である。

ただし、真空中の光の速さは $c = 3.0 \times 10^8$ m/s、静電気に関するクーロンの法則の比例定数は $k = 9.0 \times 10^9$ $N \cdot m^2/C^2$ 、電気素量は $e = 1.6 \times 10^{-19}$ C とする。また二つの点電荷 $q_1$ [C]、 $q_2$ [C] が距離 $r$ [m] 離れて存在するときに各点電荷が持つ位置エネルギーは $U = k\dfrac{q_1 \cdot q_2}{r}$ [J] (無限遠点を基準とする)で与えられる。

上記の記述中の空白箇所ア～エに当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

	ア	イ	ウ	エ
(1)	$核分裂$	$増加$	$\Delta m \cdot c^2$	$3.6 \times 10^{-14}$
(2)	$核融合$	$減少$	$\Delta m \cdot c^2$	$5.8 \times 10^{-14}$
(3)	$核融合$	$減少$	$\Delta m \cdot c^2$	$3.6 \times 10^{-14}$
(4)	$核融合$	$増加$	$\dfrac{1}{2}\Delta m \cdot c^2$	$5.8 \times 10^{-14}$
(5)	$核分裂$	$減少$	$\dfrac{1}{2}\Delta m \cdot c^2$	$3.6 \times 10^{-14}$

理論 問12 過去問解説

理論問12 過去問解説