1 Welk van onderstaande schakelingen is geschikt om de remspanning te meten?

Transcriptie

1 Domein F: Moderne Fysica Subdomein: Atoomfysica 1 Welk van onderstaande schakelingen is geschikt om de remspanning te meten? 2 Bekijk de volgende beweringen. 1 In een fotocel worden elektronen geëmitteerd door thermische emissie. 2 In een TV-buis worden elektronen geëmitteerd door foto-emissie. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 3 Op de kathode van een fotocel valt een bundel monochromatisch licht. De fotocel is op een gelijkspanningsbron aangesloten. Door de fotocel loopt echter geen stroom. Wat is een mogelijke oorzaak van dit stroomloos zijn? A de frequentie van het licht is groter dan de grensfrequentie van de kathode B de golflengte van het licht is groter dan de grensgolflengte van de kathode C het aantal fotonen dat de kathode per seconde treft is te klein D de manier waarop de spanningsbron is aangesloten

2 4 Op de kathode van een fotocel laat men monochromatisch lichtvallen, waardoor elektronen worden vrijgemaakt. Men vergroot de frequentie van de straling, maar het aantal fotonen dat per seconde de kathode treft, houdt men constant. Bekijk de volgende beweringen. 1 Hierdoor worden er per seconde meer elektronen uit de kathode vrijgemaakt. 2 Hierdoor hebben de vrijgemaakte elektronen gemiddeld een grotere kinetische energie. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 5 Op de kathode van een fotocel valt licht met een golflengte λ. Het aantal fotonen dat per seconde op de kathode valt bedraagt n. De kathode is bedekt met een materiaal dat een grensfrequentie f g heeft. In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I door de cel als functie van de spanning V over de cel weergegeven. Als de spanning over de cel V 1 bedraagt, dan is de stroomsterkte in de cel I 1. Wat kan men doen, als men de stroomsterkte in de cel wil halveren? A De spanning over de cel verlagen tot ½ V 1. B Een kathodemateriaal nemen met grensfrequentie ½ f g. C Licht nemen met golflengte ½ λ. D Het aantal fotonen per seconde verminderen tot ½ n. 6 Op de kathode van een fotocel valt licht met frequentie f. Het aantal fotonen dat per seconde op de kathode valt bedraagt n. De kathode is bedekt met een materiaal dat een grensfrequentie f g heeft. In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I door de cel als functie van de spanning V over de cel weergegeven. Als de spanning over de cel V 1 bedraagt, dan is de stroomsterkte in de cel I 1. Wat kan men doen, als men de stroomsterkte in de cel wil verdubbelen? A De spanning over de cel verdubbelen tot 2 V 1. B Licht nemen met frequentie 2 f. C Kathodemateriaal nemen met grensfrequentie 2 f g. D Het aantal fotonen per seconde verdubbelen tot 2 n.

3 7 Op de kathode van een fotocel laat men monochromatisch lichtvallen. In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I door de cel als functie van de spanning V over de cel weergegeven. Men vergroot de frequentie van de straling, maar het aantal fotonen dat per seconde de kathode treft houdt men constant. Welke van de volgende diagrammen geeft dan het best de stroomsterkte I als functie van de spanning V weer? 8 Bij twee fotocellen, elk met verschillend kathodemateriaal, meet men de remspanning V rem als functie van de frequentie f van het op de kathode vallende licht. De meetresultaten worden in één diagram weergegeven. Welke figuur geeft het best dit diagram weer?

4 9 Een bundel straling met frequentie 1, Hz treft een zinkplaat. De grensfrequentie van zink is 1, Hz. De frequentie van de straling wordt vergroot terwijl het aantal fotonen dat de zinkplaat per seconde treft hetzelfde blijft. Bekijk de volgende beweringen. 1 Door deze verandering wordt het aantal elektronen dat per seconde wordt vrijgemaakt, groter. 2 Door deze verandering wordt de maximale kinetische energie van de vrijgemaakte elektronen groter. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 10 Op de kathode van een fotocel valt licht met een frequentie van Hz. Elk vrijgemaakt elektron bereikt de anode. De fotostroom bedraagt 3,2 μa. Hoeveel fotonen per seconde veroorzaken deze fotostroom? A 3, B 1, C 2, D 4, Een lichtbron zendt licht uit met een golflengte van 589 nm in vacuüm. Hoe groot is de energie van het foton in ev? A 2,11 B 2, C 5, D 5, Op de fotokathode van een fotocel valt licht met een fotonenergie van 3,0 ev. De elektronen die van de kathode komen hebben een maximale kinetische energie van 1,0 ev. Nu wordt de fotonenergie van het licht gehalveerd. Komen er van de fotokathode nu nog elektronen vrij? Zo ja, hoe groot is hun maximale kinetische energie? A nee B ja, 0,5 ev C ja, 1,0 ev D ja, 1,5 ev

5 13 Op de kathode van een fotocel laat men monochromatisch lichtvallen van onbekende frequentie. De uittree-energie van de fotokathode bedraagt 2,30 ev. De snelste foto-elektronen kunnen de anode niet meer bereiken als deze een 0,75 V lagere potentiaal heeft dan de kathode. Hoe groot is dan de energie van elk opvallend foton? A 0,75 ev B 1,55 ev C 2,30 ev D 3,05 ev 14 Van een fotocel is de kathode bedekt met een laagje metaal met een grensgolflengte van 620 nm. De kathode wordt bestraald met licht met een golflengte van 400 nm. Hoe groot is de maximale kinetische energie van de elektronen die door het licht uit de kathode worden vrijgemaakt? A 1, J B 3, J C 5, J D 8, J 15 Een bundel straling van 1, Hz treft een zinkplaat. De grensfrequentie van zink is 1, Hz. Het vermogen van de straling dat de plaat treft wordt vergroot terwijl de frequentie hetzelfde blijft. Bekijk de volgende beweringen. 1 Door deze verandering wordt het aantal elektronen dat per seconde wordt vrijgemaakt, groter. 2 Door deze verandering wordt de maximale kinetische energie van de vrijgemaakte elektronen groter. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 16 Van het kathodemateriaal van een fotocel is bekend dat de uittree-energie 2,0 ev is. Op deze kathode valt licht met een frequentie f. De maximale kinetische energie van de foto-elektronen bedraagt 1,1 ev. Hoe groot is f? A 1,4 10³³ Hz B 4,7 10³³ Hz C 2, Hz D 7, Hz

6 17 Een lichtbron zendt licht uit van 5, Hz met een vermogen van 5,00 W. Hoeveel fotonen zendt deze lichtbron per seconde uit? A 5, B 2, C 1, D 3, Een laser neemt 4,0 W op uit het elektriciteitsnet. Het lichtrendement is 0,025%. De laser zendt licht uit met een golflengte van 633 nm. Hoeveel fotonen zendt deze laser per seconde uit? A 3, B 3, C 5, D 5, Bij energie-overgangen in een wolfraamatoom kunnen drie van de vier verschillende soorten straling die hieronder genoemd zijn, worden uitgezonden. Welke van deze soorten straling kan niet worden uitgezonden? A gammastraling B infrarode straling C röntgenstraling D ultraviolette straling 20 Bij de productie van licht in een atoom wordt energie X omgezet in stralingsenergie. Welke energie is X? A warmte B kernenergie C stralingsenergie en uittree-energie D potentiële energie en kinetische energie 21 Bij de proef van Rutherford worden α-deeltjes op een goudfolie geschoten. De meeste α-deeltjes gaan rechtdoor en worden niet afgebogen. Wat was volgens Rutherford hiervan de oorzaak? A De goudatomen zijn neutraal. B Het grootste deel van een atoom is lege ruimte. C Tussen de goudatomen zijn relatief grote lege ruimtes. D De α-deeltjes gaan erg snel.

7 22 Als men α-deeltjes op zilverfolie schiet, dan worden ze in alle richtingen verstrooid. Dit is een gevolg van de krachtwerking tussen het α-deeltje en een ander deeltje. Hoe heet dat andere deeltje? Is de krachtwerking tussen de twee deeltjes aantrekkend of afstotend? deeltje krachtwerking A atoomkern afstotend B atoomkern aantrekkend C elektron afstotend D elektron aantrekkend

8 23 Hieronder zijn de banen geschetst van twee deeltjes die in de buurt van een goudkern worden afgebogen. Deeltje 1 wordt sterker afgebogen dan deeltje 2. Over de oorzaak hiervan doet men 4 beweringen: I Deeltje 1 komt niet zo dicht bij de kern als deeltje 2. II Deeltje 1 heeft een grotere lading dan deeltje 2. III Deeltje 1 heeft een grotere massa dan deeltje 2. IV Deeltje 1 heeft een grotere snelheid dan deeltje 2. Hoeveel van deze beweringen kunnen juist zijn? A 1 B 2 C 3 D 4 24 Een α-deeltje wordt naar een atoomkern geschoten. In de figuur zijn vier banen geschetst waarvan er maar één juist is. Welke baan is dat? A baan 1 B baan 2 C baan 3 D baan 4 25 Een atoom kan voorkomen in 5 aangeslagen toestanden. Het bevindt zich op een zeker moment in de vijfde aangeslagen toestand. Hoeveel spectraallijnen kan men maximaal in het spectrum waarnemen? A 9 B 12 C 14 D 15

9 26 Een atoom zendt straling uit met 6 verschillende frequenties. Van het atoom is bekend dat tussen alle energieniveaus overgangen mogelijk zijn en dat er geen twee overgangen zijn met hetzelfde energieverschil. Hoeveel energieniveaus heeft dit atoom? A 3 B 4 C 6 D 7 27 Bekijk het hiernaast gegeven energieniveauschema van een atoom. Tussen alle energieniveaus zijn overgangen mogelijk. Er zijn geen twee overgangen met hetzelfde energieverschil. Het atoom kan straling uitzenden met verschillende frequenties. Hoe groot is het aantal mogelijke frequenties? A 3 B 4 C 5 D 6 28 Een xenonatoom bevindt zich in een aangeslagen toestand meteen energie van 7,1 ev. De ionisatie-energie van xenonatomen in de gasfase bedraagt 12,1 ev. Dit atoom wordt getroffen door een foton met een energie van 13,3 ev. Hoe groot is de energie van het elektron dat hierdoor uit het xenonatoom wordt losgemaakt? A 1,2 ev B 5,0 ev C 6,2 ev D 8,3 ev 29 De ionisatie-energie van waterstof is 13,6 ev. We stellen de geïoniseerde toestand van een waterstofatoom voor door het niveau 0,0 ev. Welke van de volgende energietoestanden komt in het waterstofatoom niet voor? A -0,85 ev B -1,5 ev C -3,4 ev D -6,8 ev

10 30 Een atoom wordt in de 4e aangeslagen toestand gebracht. Men bepaalt de energie van de fotonen die vrijkomen bij de overgangen van de 4e aangeslagen toestand naar de vier lager gelegen energietoestanden. Men vindt achtereenvolgens 1,6 ev; 3,6 ev; 6,0 ev en 14 ev. Hoe groot is het energieverschil tussen de eerste en de tweede aangeslagen toestand van dit atoom? A 1,6 ev B 2,0 ev C 2,4 ev D 8,0 ev 31 In het diagram zijn drie energieniveaus van de aangeslagen toestanden van het He-atoom aangegeven. Wanneer de energie van He-atomen afneemt van 2E tot E wordt elektromagnetische straling uitgezonden met golflengte λ. Bij de andere in het diagram aangegeven overgangen wordt ook elektromagnetische straling uitgezonden. Welke golflengten komen in deze straling voor? A 1/3 λ en 2/3 λ B 1/3 λ en 3/2 λ C 3 λ en 2/3 λ D 3 λ en 3/2 λ 32 In de figuur is het energieniveauschema van een atoom gegeven. Op dit atoom valt een foton met een energie van 1,5 ev. Men doet de volgende uitspraken. 1 Als het atoom zich in de eerste aangeslagen toestand bevindt, dan kan het foton geabsorbeerd worden. 2 Als het atoom zich in de grondtoestand bevindt, dan kan een deel van de energie van het foton geabsorbeerd worden. Welke van deze uitspraken is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide

11 33 Van een atoom is het energieniveauschema inde tekening weergegeven. De energie van het atoom is -4 ev. Het atoom kan vanuit deze toestand een foton absorberen meteen energie E f. Wat zijn alle waarden die E f kan aannemen? A 4 ev of meer B uitsluitend 4 ev C 6 ev of meer D uitsluitend 6 ev 34 Een gas bestaat uit atomen waarvan het energieniveauschema in de tekening is weergegeven. De gasatomen bevinden zich in de toestand met energie -10,0 ev. Op deze gasatomen botsen elektronen met een kinetische energie van 7,0 ev. Zenden de gasatomen na de botsing straling uit? Zo ja, hoeveel lijnen zijn dan in het spectrum aanwezig? A nee B ja, 1 lijn C ja, 2 lijnen D ja, 3 lijnen 35 Een atoom bevindt zich inde grondtoestand. In de figuur wordt het energieniveauschema van dit atoom weergegeven. Het atoom wordt bestraald met fotonen die een energie hebben van 6,0 ev en van 12 ev. Welk van deze fotonen kunnen door het atoom geabsorbeerd worden? A geen enkel foton B uitsluitend fotonen met een energie van 6,0 ev C uitsluitend fotonen met een energie van 12 ev D fotonen met een energie van 6,0 ev en 12 ev

12 36 Een gas bestaat uit atomen waarvan het energieniveauschema in de tekening is weergegeven. De gasatomen bevinden zich in de toestand met energie -10,0 ev. Op deze gasatomen botsen elektronen met een kinetische energie van 5,0 ev. Zenden de gasatomen na de botsing straling uit? Zo ja, hoeveel lijnen zijn dan in het spectrum aanwezig? A neen B ja, 1 lijn C ja, 2 lijnen D ja, 3 lijnen 37 In het diagram staat de intensiteit van röntgenstraling geschetst als functie van een andere grootheid. Welke grootheid kan dit zijn? A golflengte B frequentie C voortplantingssnelheid D meer dan een van deze drie grootheden 38 In het diagram staat de intensiteit van röntgenstraling geschetst als functie van de golflengte. De straling is opgewekt in een röntgenbuis waarin het potentiaalverschil tussen kathode en anode 65 kv bedraagt. Van het lijnenspectrum zijn de maxima p en q aangegeven. Een van deze maxima behoort tot de K-lijnen, het andere tot de L-lijnen. Bij de K-lijn horen fotonen met een energie van 7,9 kev, bij de L-lijn horen fotonen met een energie van 0,95 kev. Hoe groot is de maximale energie van de fotonen die behoren tot de remstraling en welke van de twee maxima hoort bij de K-lijnen? E max K-lijn A 7,9 kev p B 7,9 kev q C 65 kev p D 65 kev q

13 39 Een elektron, een neutron en een alfa-deeltje hebben dezelfde kinetische energie. Welk deeltje heeft dan de kleinste De Broglie-golflengte? A het elektron B het neutron C het alfa-deeltje D alle drie de deeltjes hebben dezelfde golflengte

14 Subdomein: Kernfysica 40 Bij het verval van het element X naar het stabiele element Y wordt een deeltje uitgezonden waarvan de massa m is en de kinetische energie E. Hoe groot is het verschil in kernmassa tussen X en Y? A m B mc² C mc² + E D m + E/c² 41 In een kernreactor komt een vermogen vrij van 900 MW. Hoe groot is de massa die per uur omgezet wordt in energie? A 1, kg B 3, kg C 1, kg D 3, kg 42 De kernen van een radio-actief element X vervallen onder uitzending van elektronen tot kernen van een element Y, dat stabiel is. Dit verval wordt beschreven door: X Y e. De kinetische energie van het elektron is 972 kev en die van de atoomkernen van X en Y is te verwaarlozen. De massa van het elektron is 9, kg. Hoe groot is het verschil in kernmassa van X en Y? A 0, kg B 9, kg C 17, kg D 26, kg 43 De kernen van de radioactieve isotoop jodium-131 vervallen onder uitzending van bèta - -deeltjes en gamma-straling tot kernen van de isotoop xenon-131, die stabiel is. Dit verval wordt beschreven door de vergelijking: I Xe + bèta - + gamma. De energie van het gamma-foton is 364 kev. De kinetische energie van het bèta - -deeltje is 608 kev en die van de jodium- en xenon-kern is te verwaarlozen. Hoe groot is het massaverschil van de jodium- en xenon-kern? A 0, kg B 9, kg C 17, kg D 26, kg

15 44 De bindingsenergie per nucleon van 2 1 H is p MeV. De bindingsenergie per nucleon van 4 2 He is q MeV (q > p). Bekijk de volgende 2 1 H+ 2 1 H 4 2 He Hoeveel energie komt er bij deze reactie vrij? A (q - 2p) MeV B (q - p) MeV C (4q- 4p) MeV D (4q - 2p) MeV 45 In nevenstaand diagram is E n,de bindingsenergie per nucleon, uitgezet tegen het massagetal A van de kern. Bekijk de volgende 2 1H+ 2 1H 4 2He Hoeveel energie komt er bij deze reactie vrij? A 1,0 MeV B 3,0 MeV C 12 MeV D 14 MeV 46 In een kernreactor waarbij energie verkregen wordt uit de splijting van uranium, wordt een moderator gebruikt. Waarvoor dient deze moderator? Deze dient voor A neutronenproduktie. B neutronenabsorptie. C neutronenversnelling. D neutronenvertraging. 47 In een kernreactor waarbij energie verkregen wordt uit de splijting van uranium, worden regelstaven gebruikt. Waarvoor dienen deze regelstaven? Ze dienen voor A neutronenproduktie. B neutronenabsorptie. C neutronenversnelling. D neutronenvertraging.

16 48 Bekijk de volgende drie reactievergelijkingen: 1 n + X Y + 2n 2 n + X Y + 2p 3 X Y + 3n Welke van deze vergelijkingen kan een kettingreactie met lawine-effect beschrijven? A vergelijking 1 B vergelijking 2 C vergelijking 3 D geen van de drie 49 Een kernreactor is ingesteld op een bepaald constant vermogen. Met behulp van de regelstaven wordt nu de reactor op een hoger constant vermogen ingesteld. Wat moet men dan achtereenvolgens met de regelstaven doen? A de regelstaven verder uit de kern halen B de regelstaven verder in de kern doen C de regelstaven verder uit de kern halen en na enige tijd er weer indoen D de regelstaven verder in de kern doen en na enige tijd er weer uithalen 50 Bij de beschieting van U-238 met neutronen kan een kernreactie optreden waarbij Pu-239 ontstaat en enkele andere deeltjes. Hoeveel en wat voor deeltjes zijn dat? A 2 elektronen B 2 neutronen C 2 protonen D 3 neutronen 51 De lijn in onderstaand (N-Z,Z)-diagram geeft schematisch de plaats weer van de stabiele atoomkernen. N is het aantal neutronen in de kern, Z is het atoomnummer. Punt P geeft een niet-stabiele kern weer. Door het uitzenden van straling gaat P over in een nieuwe kern P' die dichterbij de lijn van stabiele kernen ligt. Welke straling kan P hebben uitgezonden? A alfa-straling B bèta + -straling C bèta - -straling D gamma-straling

17 52 Uit een foton kunnen een elektron en een positon ontstaan (paarvorming). We beschouwen paarvorming uit straling met een golflengte van 8, m. Hoe groot is de kinetische energie van het positon direct na zijn ontstaan? A 0, J B 1, J C 1, J D 3, J 53 Een atoomkern vervalt onder uitzending van β-straling. Hierbij komt een neutrino vrij met een 'massa' van 9,0 ev. Het neutrino annihileert vervolgens met zijn antideeltje. Hierbij ontstaan twee fotonen met dezelfde golflengte. Hoe groot is de golflengte van elk foton? A 1, m B 2, m C 6, m D 1, m 54 Massa kan worden omgezet in energie, maar het omgekeerde komt in de natuur ook voor. Er is waargenomen dat uit één foton twee even zware deeltjes ontstaan, elk met massa m. Hoe groot moet de energie van het foton minstens zijn, uitgedrukt in ev? A emc 2 2 mc B 2e C 2 emc 2 2mc D 2 e

18 Subdomein: Astrofysica 55 Bekijk de volgende beweringen. 1 Een zwart lichaam heet zo omdat wij zo'n voorwerp niet ten gevolge van zijn eigen straling kunnen zien. 2 Hoeveel straling terugkaatst van een zwart voorwerp, hangt van zijn temperatuur af. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 56 Bekijk de volgende beweringen. 1 De zon is 's avonds roder, omdat de oppervlaktetemperatuur van de zon dan lager is. 2 De kleur van een ster hangt samen met zijn temperatuur. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide 57 Van twee zwarte lichamen is hieronder weergegeven hoeveel straling zij uitzenden in de eenheid W nm -1. Welk lichaam heeft de hoogste temperatuur en welk de grootste oppervlakte? hoogste temperatuur grootste oppervlakte A I I B I II C II I D II II

19 58 Bekijk de volgende beweringen. 1 Bij sterren komen regelmatig contractiefasen voor, waarbij de vrijkomende gravitatie-energie zorgt voor een toename van de dichtheid en de temperatuur. 2 De elementen, zwaarder dan ijzer, ontstaan door fusie bij extreem hoge temperatuur. Daarbij komt veel energie vrij. Welke van deze beweringen is juist? A zowel 1 als 2 B alleen 1 C alleen 2 D geen van beide