産業医科大学物理2012年第3問

以下の問1～6に答えなさい、

問1 $_{92}^{235}\text{U}$は$\alpha$崩壊と$\beta$崩壊をそれぞれ何回か繰り返して$_{82}^{207}\text{Pb}$になって安定する、β崩壊は何回起こったか。
問2　$_{53}^{131}\text{I}$は、半減期8日で$\beta$崩壊する、16.0 gの$_{53}^{131}\text{I}$が0.25gになるのに何日かかるか。
問3 質量$m$ [kg]の一様な密度の直方体Aを図5に示したように水平な床に置いて、右上端を水平右向きの力で引っ張る。その大きさを$F$ [N]とする。また、重力加速度を$g$ [m/s²]、床面と直方体Aの底面との間の静止摩擦係数を$\mu$とし、図のように、$a$ [m]、$b$ [m]は直方体の辺の長さとする。ただし、この直方体は厚さ(紙面垂直方向)は無視でき、$a$、$b$を二辺とする長方形とみなせるものとする。また、辺$a$は床に垂直とする。

この物体が静止しているとき、垂直抗力は、図のように平均して点B(直方体Aの右下の点)から距離$x$ [m]の位置に作用していると考えられる。$x$ [m]を与えられた記号で表しなさい。
問4 冷凍機では、熱媒体の物質が低温熱源から$Q_1$ [J]の熱量を吸収し、電力など外部のエネルギー源から仕事$W$ [J]をされて、高温熱源へ熱$Q_2$ [J]を放出する。そして、熱媒体は元の状態に戻る、このとき、$W$を$Q_1$、$Q_2$で表しなさい。
問5 図6に示したように、音源が振動数$f$ [Hz]の音を出しながら右方向に速さ$u$ [m/s]で移動している。その前方に壁がある、音速を$V$ [m/s]とするとき、静止している観測者Oが1秒間に観測するうなりの回数を与えられた記号で表しなさい。ただし、音源は音を進行方向にも、反対方向にも出し、壁で音波は反射されるものとする。
問6 以下のうち電子の波動性の現象と関係の深いのはどれか、選択肢(ア)～(エ)から一つ選び、記号で答えなさい。
- (ア) 光電効果
- (イ) コンプトン効果
- (ウ) $\beta$崩壊
- (エ) ポーアの量子条件