Groep (klas 5), deel 1 Vraag 1 Vraag 2 Vraag 3 Vraag 4 Vraag 5

Transcriptie

1 Groep (klas 5), deel 1 Meerkeuzevragen + bijbehorende antwoorden aansluitend op hoofdstuk 2 paragraaf 1 t/m 3, Kromlijnige bewegingen (Systematische Natuurkunde) Vraag 1 Bij een horizontale worp geldt voor de beweging: X-richting: eenparig Y-richting: o eenparig eenparig versneld o geen van beide Bij een horizontale beweging blijft de snelheid in de x-richting (vx) constant en is de beweging in de y- richting een valbeweging: eenparig versneld dus. Vraag 2 Een bal wordt met een snelheid van 6,0 ms-1 vanaf een hoogte van 1,0 m horizontaal weggeschoten. Hoe lang duurt het voor de bal de grond raakt? o 0,20 s 0,45 s o 0,10 s Bereken de valtijd met ½ g t 2 =1,0. Invullen van g=9,81 m/s 2 en uitrekenen geeft t=0,4515 s. Vraag 3 Welke afstand legt de bal uit de vorige vraag af in horizontale richting voor hij de grond raakt? 2,7 m o 6,0 m o 0,61 m Verder rekenend met de valtijd uit de vorige vraag: Invullen van t=0,4515 s in s x =v x t met v x =6,0 m/s geeft s x =2,709 m. Afgerond op twee cijfer wordt dit 2,7 m. Vraag 4 Vul in: Bij een horizontale worp blijft de van de snelheid altijd constant. x-component o y-component o hoek Een horizontale worp is een beweging met contant snelheid in de x-richting en een valbeweging (=eenparig versneld) in de y-richting. De x-component blijft dus constant en de y-component verandert. Vraag 5 Een voorwerp wordt met een snelheid van 2,4 ms-1 horizontaal weggegooid en komt 0,30 s later op de grond terecht. Hoe groot is de y-component van de snelheid op dat moment? o 0,72 m/s o 1,5 m/s 2,9 m/s In de y-richting is een horizontale worp een valbeweging: Een eenparig versnelde beweging met a=9,81 m/s 2. 0,30 s lang versnellen met 9,81 m/s levert een snelheid van 0,30 9,81=2,9 m/s.

2 Vraag 6 Hoe groot is de snelheid waarmee het voorwerp uit de vorige vraag de grond raakt? o 2,9 m/s 3,8 m/s o 5,3 m/s De snelheid bestaat uit twee componenten: vx=2,4 m/s (staat in de vraag) en vy=2,943 m/s (antwoord van de vorige vraag). Met de stelling van Phythagoras volgt v= (vx2 + vy 2), v= (2,42+2,9432) = 3,8 m/s Vraag 7 Een radiaal is een alternatieve eenheid voor o lengte o straallengte hoek Een radiaal is een alternatief voor de graad als eenheid voor het weergeven van hoeken. Vraag 8 Hoeveel graden is 1,00 radialen? 57,3 o o 115 o o 180 o 2π radialen is gelijk aan 360 o. 1 radiaal is dus 360/2π = 360/6,283.. = 57,3 o Vraag 9 Hoeveel radialen is 90 o precies (niet afgerond?) o ¼π rad ½π rad o 90 rad 2π radialen is gelijk aan 360 o. 90 is een kwart van 360. Een kwart van 2π is ½π rad. Vraag 10 Wat is de eenheid die in de natuurkunde gewoonlijk gebruikt wordt voor hoeksnelheid? o m/s o o /s rad/s Hoeksnelheid geeft aan welke hoek in een bepaalde tijd wordt afgelegd. De eenheid is dus "hoek per seconde". Het is gebruikelijk om hoeken bij cirkelbewegingen te meten in radialen vandaar: rad s -1 Vraag 11 Een draaiend fietswiel met een straal van 0,33 m doet 0,83 s over een rondje. Hoe groot is de omloopsfrequentie? o 1,83 Hz o 0,83 Hz 1,2 Hz De frequentie is 1 gedeeld door de omloopstijd. De omloopstijd is 0,83 s. 1/0,83 = 1,2048 Hertz. Afgerond 1,2 Hz Vraag 12 Wat is de grootte van de baansnelheid van de buitenrand van het fietswiel uit de vorige vraag? 2,5 m/s o 1,2 m/s o 1,0 m/s Tijdens een omwenteling legt de buitenkant 2πr af in tijd T. Voor de snelheid geldt: v baan =2πr/T. Invullen van r=0,33 m en T=0,83 s geeft v baan =2,498 ms -1. Afronden op twee cijfers

3 Groep (klas 5), deel 2 Meerkeuzevragen + bijbehorende antwoorden aansluitend op hoofdstuk 4 paragraaf 4 t/m 6, Kromlijnige bewegingen (Systematische Natuurkunde) Vraag 1 Een massa van 1,0 kg wordt aan een touw van 1,0 m rondgeslingerd met 3,0 omwentelingen per seconde. Hoe groot is F mpz. o 9,0 N o 1, N 3, N De hoeksnelheid ω is 2π 3,0 = 18,85 rad/s. Invullen van F mpz =mω 2 r (met r = 1,0 m) geeft 355,31 N. Afgerond 3, N Vraag 2 Is deze stelling waar of niet: Bij gelijkblijvende baansnelheid geldt dat hoe groter de straal, hoe groter de middelpuntzoekende kracht. o waar niet waar o hangt van situatie af De formule luidt: F mpz =mv 2 /r. In deze formule zijn F mpz en r omgekeerd evenredig. Als r groter wordt, wordt F mpz juist kleiner. De stelling is dus niet waar. Vraag 3 Is deze stelling waar of niet: Bij gelijkblijvende hoeksnelheid geldt dat hoe groter de straal, hoe groter de middelpuntzoekende kracht. waar o niet waar o hangt van situatie af De formule luidt: F mpz =mω 2 r. In deze formule zijn F mpz en r evenredig. Als r groter wordt, wordt F mpz ook groter. De stelling is dus waar. Vraag 4 Een slinger wordt verticaal rondgeslingerd met constante snelheid (zodat hij over steeds over de kop gaat). Op welk punt in de baan is F mpz het grootst? o Boven o Onder Overal gelijk Aangezien hij met constante snelheid beweegt en r steeds constant is is de grootte van de middelpuntzoekende kracht ook constant. Vraag 5 Over dezelfde slinger: Op welk punt in de baan is F span in het touw het grootst? o Boven Onder o Overal gelijk De middelpuntzoekende kracht wordt geleverd door de zwaartekracht en de spankracht in touw. Bovenin neemt de zwaartekracht een deel van de middelpuntzoekende kracht voor zijn rekening, onderin werkt de zwaartekracht juist tegen en moet de spankracht het grootste zijn.

4 Vraag 6 Massa A (2,0 kg) oefent een gravitatiekracht uit op massa B (0,10 kg). De afstand tussen A en B is 5,0 m. Hoe groot is deze kracht? o 0,98 N 5, N De formule luidt: F grav =G m 1 m 2 /r 2. Invullen van m 1 =2,0 kg, m 2 =0,1 kg, G=6, Nm 2 kg -2 en r=5,0 m geeft F grav =5, N. Afronden op twee cijfers. Vraag 7 Wat voor soort verband bestaat er tussen de zwaartekracht en de afstand? o evenredig o omgekeerd evenredig omgekeerd kwadratisch De formule luidt: F grav =G m 1 m 2 /r 2. Als r twee keer zo groot wordt wordtf grav vier keer zo klein. Omgekeerd kwadratisch evenredig dus. Vraag 8 Het verband tussen afstand tot de zon en omloopstijd kan worden afgeleid door uit te gaan van F mpz = F grav o F mpz = 0 o F grav = constant De middelpuntzoekende kracht die nodig in om een planeet zijn rondjes te laten maken wordt geleverd door de zwaartekracht die de planeet van de zon ondervindt. Door deze krachten gelijk te stellen kan de derde wet van Kepler worden afgeleid. Vraag 9 Heeft de massa van een planeet invloed op de omloopstijd van de planeet om de zon? o Ja Nee o Hangt van afstand af De massa (m) van een planeet die in de formules voor F mpz en F grav voorkomt valt weg als de twee aan elkaar gelijk gesteld worden. De massa van de planeet maakt dus niks uit. Vraag 10 Voor een satelliet in een geostationaire baan geldt: ω satelliet =ω aarde o ω satelliet =0 o ω satelliet =constant Een geostationaire baan wil zeggen dat een satelliet zich altijd boven hetzelfde punt op het aardoppervlak bevindt. De satelliet moet dus meedraaien met de aarde met dezelfde hoeksnelheid. Vraag 11 Als een satelliet in een hogere baan komt wordt de omloopstijd groter o kleiner o blijft gelijk Ook voor satellietbanen geldt r 3 /T 2 =constant. Als r toeneemt, moet T ook toenemen. De omloopstijd wordt dus groter.

5 Vraag 12 Het symbool r wat in formules over satellietbanen voorkomt staat voor de afstand van de satelliet tot o aardoppervlak middelpunt aarde o dampkring Het symbool r staat voor de straal van de cirkel bij een cirkelbeweging. Het symbool r staat voor de afstand tussen twee zwaartepunten bij berekening van gravitatiekracht. In allebei de gevallen dus de afstand van de satelliet tot het middelpunt van de aarde.

6 Groep (klas 6), deel 1 Meerkeuzevragen + bijbehorende antwoorden aansluitend op hoofdstuk 4 paragraaf 1 t/m 4, Radioactiviteit (Systematische Natuurkunde) Vraag 1 Als ioniserende straling door een gas heen gaat kan dit gas worden. o radioactief geleidend o vloeibaar Ioniserende straling zorgt ervoor dat de atomen van het gas geïoniseerd worden. Hierdoor geleidt kan het gas elektriciteit geleiden. Vraag 2 Welke van onderstaande stralingsoorten bestaat uit geladen deeltjes? α-straling o röntgenstraling o γ-straling α-straling bestaat uit heliumkernen met een lading van 2+. Röntgenstraling en γ-straling zijn vormen van elektromagnetische straling bestaande uit ongeladen fotonen. Vraag 3 Welke van onderstaande stralingsoorten komt vrij als elektronen met grote snelheid tegen een metaal botsen? o α-straling röntgenstraling o γ-straling Röntgenstraling wordt in een röntgenbuis opgewekt door elektronen tegen een stuk metaal aan te laten botsen. Vraag 4 Hoeveel protonen zitten er in de stof Fe-56? o 56 o Het atoomnummer van Fe (=ijzer) is 26. Dit is te vinden in het periodiek systeem in BINAS, tabel 99. Het atoomnummer is hetzelfde als de lading van de kern en het aantal protonen in de kern. Vraag 5 Hoeveel neutronen zitten er in de stof Fe-56? o o 26 Het massagetal van Fe-56 is 56. Hiervan komt 26 voor rekening van de protonen in de kern, de rest zijn neutronen =30 neutronen dus. Vraag 6 Hoeveel elektronen draaien er om de kern van een neutraal Fe-56 atoom? o 56 o Bij een neutraal atoom is het aantal elektronen gelijk aan de lading van de kern: 26 elektronen dus.

7 Vraag 7 Welke isotopen van de koolstof (atoomnummer 6) zijn stabiel? o C-10 en C-14 C-12 en C-13 o C-12 en C-14 Zie BINAS tabel 25: Van koolstof bestaan 2 stabiele isotopen die niet vervallen C12 en C13. Vraag 8 Het spontaan veranderen van een atoomkern in een andere atoomkern onder uitzending van één of meerdere deeltjes wordt ook wel genoemd. verval o mutatie o transmutatie Vervallen is het spontaan veranderen van een atoomkern in een andere kern. Vraag 9 Welke isotoop van zuurstof komt het meest op aarde voor? O-16 o O-17 o O-18 Zie BINAS tabel 25: 99,76% van de zuurstof op aarde is O-16. Vraag 10 Welke isotoop ontstaat bij het verval van Cesium-137? o Xe-137 o I-133 Ba-137 Cesium heeft atoomnummer 55. BINAS tabel 25 staat dat Cs-137 vervalt onder uitzending van β- straling. Opschrijven en kloppend maken van de vervalreactie geeft Barium-137 als vervalproduct. Vraag 11 Welke isotoop ontstaat bij het verval van Thallium-201? o Pb-202 Hg-201 o Tl-202 Thallium heeft atoomnummer 81. In BINAS tabel 25 staat dat Tl-201 vervalt onder K-vangst. Opschrijven en kloppend maken van de vervalreactie geeft Kwik-201 als vervalproduct. Vraag 12 Wat is het vervalproduct bij het verval van een Plutonium-241-kern? o U-237 én Am-241 U-237 óf Am-241 o geen van beide Als er twee mogelijke vervalsoorten zijn zoals bij Plutonium-241 (α en β-) zal per kern maar één van beide plaatsvinden. Toeval bepaald welke van de twee.

8 Vraag 13 Wat is de halveringstijd van Fosfor-33 o 12 dagen 25 dagen o 50 dagen De halveringstijd van fosfor-33 (symbool P, atoomnummer 15) staat in BINAS tabel 28: 25 dagen. Vraag 14 Je begint met een hoeveelheid van 100 mg Fosfor-33. Na hoeveel tijd is 75 mg hiervan vervallen? o 25 dagen 50 dagen o 100 dagen Als 75% vervallen is heb je nog maar 25% over. Dit betekent dat de beginhoeveelheid 2x gehalveerd is. Dit duurt twee halveringstijden dus 50 dagen. Vraag 15 Hoeveel van de 100 mg fosfor-33 is er nog over na een jaar? 4, mg o 5, mg o 6, mg De formule luidt: N=N0 ½t/ τ Invullen van N0=100 mg, τ=25 dagen en t=365 dagen geeft N=4, mg. Afronden op twee cijfers geeft 4, mg. Vraag 16 Een Geiger-Müller teller wordt bij een stuk radioactief materiaal gehouden en ontvangt gemiddeld 200 tikken per seconde. Hoe groot is de activiteit van het materiaal? o < 200 Bq o 200 Bq > 200 Bq De Geiger-Mullerteller registreert altijd maar een deel van de door het materiaal uitgezonden deeltjes. De activiteit van het materiaal zal dus hoger liggen dan 200 Bq. Vraag 17 Hoe groter de halfwaardetijd van een stof hoe de activiteit van een gegeven hoeveelheid kernen van die stof. kleiner o groter o maakt niks uit Een langere halfwaardetijd betekent dat het langer duurt voordat een kern vervalt. Er vervallen dan dus ook minder kernen per seconde dus de activiteit is kleiner. Vraag 18 In een stuk materiaal zijn 3, radioactieve kernen met een halfwaardetijd van 7,5 jaar aanwezig. Wat is de activiteit van het materiaal? o 6, Bq 8, Bq o 1, Bq De formule luidt A=ln(2) N/τ. Invullen van N=3, en τ=7, = s geeft A= 8, Bq

9 Groep (klas 6), deel 2 Meerkeuzevragen + bijbehorende antwoorden aansluitend op hoofdstuk 4 paragraaf 5 t/m 8, Radioactiviteit (Systematische Natuurkunde) Vraag 1 Hoe wordt de gemiddelde lengte die een deeltje in een materiaal aflegt voordat het geabsorbeerd wordt genoemd. o weglengte dracht o afgelegde weg Dracht is de officiele naam voor de gemiddelde afgelegde weglengte in een materiaal. Vraag 2 Welke van onderstaande stralingssoorten dringt het diepste ergens in door? o α-straling o β-straling γ-straling γ-straling heeft de grootste dracht en dringt het diepst door van de genoemde stralingsoorten. Vraag 3 Welke van onderstaande stralingssoorten heeft het grootste ioniserend vermogen? α-straling o β-straling o γ-straling α-straling is het beste in staat om atomen te ioniseren. Vraag 4 Om te bepalen aan hoeveel straling een medewerker in een kerncentrale tijdens zijn werk is blootgesteld wordt meestal een gebruikt. o Geigerteller badge o dradenkamer Een badge meet de totale hoeveelheid straling die iemand in een bepaalde periode oploopt. De badge wordt continu gedragen door mensen die in hun werk met ioniserende straling werken. Vraag 5 Als iemand op zijn lichaam een radioactieve besmetting heeft opgelopen dan is met een te vinden waar op zijn lichaam de besmetting zit. Geigerteller o badge o dradenkamer Een Geigerteller, ook wel Geiger-Müllerteller of GM-teller. Geeft een tikken als er een ioniserend deeltjes gedetecteerd worden. Door de teller langs het lichaam te halen kan zo makkelijk de bron worden opgespoord. Vraag 6 Om van een deeltje ontstaan bij een kernreactie te meten welke weg het precies volgt gebruiken wetenschappers een o Geigerteller o badge dradenkamer Met een dradenkamer kan niet alleen gedetecteerd worden dat er een ioniserend deeltje langskomt maar ook waar en welke weg het deeltje volgt.

10 Vraag 7 Iemand loopt 0,8 msv aan straling op. Hoe gevaarlijk is dit? o zeer gevaarlijk o acceptabel o totaal ongevaarlijk Zie BINAS tabel 27G en 27H. 0,8 msv is ongeveer de dosisequivalent die je oploopt bij het maken van een röntgenfoto. Het effect is zeer klein en van dezelfde orde van grootte als de straling die je sowieso in het dagelijks leven oploopt (2 msv jaarlijks) Vraag 8 Bij welke van onderstaande stralingssoorten is de factor Q in de berekening van het dosisequivalent het grootst? α-straling o β-straling o γ-straling Voor α-straling geldt Q=20. Voor alle andere stralingsoorten geldt Q=1. Het is dus gevaarlijker om α-straling te absorberen dan andere soorten straling. Vraag 9 Door een vergissing bij een experiment met radioactieve stoffen staat je lichaam (50 kg) bloot aan γ- straling. Je absorbeert in totaal 1,5 J aan straling. Bereken de dosisequivalent die je lichaam oploopt. o 5,0 msv o 10 msv 30 msv De formule luidt: H=Q E/m. Invullen van Q=1 (γ-straling), E=1,5 J en m=50 kg volgt H=0,03 Sv. Dit is 30 msv. Dit is niet meteen schadelijk maar wel een onacceptabel grote dosis. Vraag 10 Om voedsel langer houdbaar te maken wordt het o geïoniseerd o besmet bestraald Voedsel wordt bestraald om bacteriën te doden. Het voedsel komt niet in aanraking met radioactief materiaal zelf en wordt dus niet besmet. Vraag 11 Nadat gammastraling met een energie van 5,0 MeV door een aluminium plaat heen is gegaan blijkt 75% van de straling te zijn geabsorbeerd. Wat is de dikte van de plaat? o 6,8 cm o 9,0 cm 18 cm In BINAS tabel 28E staat dat de halveringsdikte voor aluminium 9,0 cm is voor straling van 5,0 MeV. Er is nog maar 25% van de straling over dus het is twee keer gehalveerd: 18 cm dikte dus. Vraag 12 De techniek waarbij een tumor diep in het lichaam wordt bestraald door een radioactieve bron in de buurt van de tumor in te brengen wordt ook wel bestraling genoemd. o therapeutische o inwendige o gamma- Bij inwendige bestraling wordt een bron in het lichaam zelf gebracht in de buurt van de tumor. Bij uitwendige bestraling bevindt de bron zich buiten het lichaam.