Domein F: Moderne Fysica

Subdomein: Atoomfysica

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

2Bekijk 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

3Op de kathode van een fotocel valt een bundelmonochromatisch licht. De fotocel is op eengelijkspanningsbron 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 degrensfrequentie van de kathodeB de golflengte van het licht is groter dan degrensgolflengte van de kathodeC het aantal fotonen dat de kathode per seconde treft is tekleinD de manier waarop de spanningsbron is aangesloten

4Op 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

5Op de kathode van een fotocel valt licht met eengolflengte λ. Het aantal fotonen dat per seconde op dekathode valt bedraagt n. De kathode is bedekt met eenmateriaal dat een grensfrequentie fg heeft. In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I door decel als functie van de spanning V over de celweergegeven. Als de spanning over de cel V1 bedraagt,dan is de stroomsterkte in de cel I1.

Wat kan men doen, als men de stroomsterkte in de celwil halveren?A De spanning over de cel verlagen tot ½ · V1.B Een kathodemateriaal nemen met grensfrequentie ½ · fg.C Licht nemen met golflengte ½ · λ.D Het aantal fotonen per seconde verminderen tot ½ · n.

6Op 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 fg heeft.

In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I doorde cel als functie van de spanning V over de celweergegeven. Als de spanning over de cel V1 bedraagt,dan is de stroomsterkte in de cel I1.Wat kan men doen, als men de stroomsterkte in de celwil verdubbelen?A De spanning over de cel verdubbelen tot 2 · V1.B Licht nemen met frequentie 2 · f.C Kathodemateriaal nemen met grensfrequentie 2 · fg.D Het aantal fotonen per seconde verdubbelen tot 2 · n.

7Op de kathode van een fotocel laat men monochromatischlichtvallen. In nevenstaand diagram wordt de stroomsterkte I doorde cel als functie van de spanning V over de cel weergegeven.

Men vergroot de frequentie van de straling, maar het aantalfotonen dat per seconde de kathode treft houdt men constant.

Welke van de volgende diagrammen geeft dan het best destroomsterkte I als functie van de spanning V weer?

8Bij twee fotocellen, elk met verschillend kathodemateriaal, meet men de remspanning Vrem 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?

9Een bundel straling met frequentie 1,5 · 1015 Hz treft een zinkplaat. De grensfrequentie van zink is 1,0 · 1015 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

10Op de kathode van een fotocel valt licht met een frequentie van 40 · 1013 Hz. Elk vrijgemaakt elektron bereikt de anode. De fotostroom bedraagt 3,2 μA.

Hoeveel fotonen per seconde veroorzaken deze fotostroom? A 3,2 · 10-6

B 1,2 · 1013

C 2,0 · 1013 D 4,0 · 1014

11Een lichtbron zendt licht uit met een golflengte van 589 nm in vacuüm.

Hoe groot is de energie van het foton in eV?A 2,11B 2,11 · 10-9

C 5,38 · 10-38

D 5,38 · 10-47

12Op 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 neeB ja, 0,5 eVC ja, 1,0 eVD ja, 1,5 eV

13Op 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 eVB 1,55 eVC 2,30 eVD 3,05 eV

14Van 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 1,8 · 10-19 JB 3,2 · 10-19 JC 5,0 · 10-19 JD 8,2 · 10-19 J

15Een bundel straling van 1,5 · 1015 Hz treft een zinkplaat. De grensfrequentie van zink is 1,0 · 1015 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

16Van 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 HzB 4,7 · 10³³ HzC 2,2 · 1014 HzD 7,5 · 1014 Hz

17Een lichtbron zendt licht uit van 5,09 · 1014 Hz met een vermogen van 5,00 W.

Hoeveel fotonen zendt deze lichtbron per seconde uit?A 5,09 · 1014

B 2,55 · 1015

C 1,48 · 1019

D 3,13 · 1019

18Een 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 3,2 · 1015

B 3,2 · 1017

C 5,1 · 1022

D 5,1 · 1024

19Bij 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 gammastralingB infrarode stralingC röntgenstralingD ultraviolette straling

20Bij de productie van licht in een atoom wordt energie X omgezet in stralingsenergie.

Welke energie is X?A warmteB kernenergieC stralingsenergie en uittree-energieD potentiële energie en kinetische energie

21Bij 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.

22Als 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 krachtwerkingA atoomkern afstotendB atoomkern aantrekkendC elektron afstotendD elektron aantrekkend

23Hieronder 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 1B 2C 3D 4

24Een 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 1B baan 2C baan 3D baan 4

25Een 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 9B 12C 14D 15

26Een 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 3B 4C 6D 7

27Bekijk het hiernaast gegeven energieniveauschema van eenatoom. Tussen alle energieniveaus zijn overgangen mogelijk.Er zijn geen twee overgangen met hetzelfde energieverschil. Het atoom kan straling uitzenden met verschillendefrequenties.

Hoe groot is het aantal mogelijke frequenties?A 3B 4C 5D 6

28Een 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 eVB 5,0 eVC 6,2 eVD 8,3 eV

29De 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 eVB -1,5 eVC -3,4 eVD -6,8 eV

30Een 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 eVB 2,0 eVC 2,4 eVD 8,0 eV

31In het diagram zijn drie energieniveaus van de aangeslagentoestanden van het He-atoom aangegeven. Wanneer de energievan He-atomen afneemt van 2E tot E wordt elektromagnetischestraling uitgezonden met golflengte λ.

Bij de andere in het diagram aangegeven overgangen wordt ookelektromagnetische straling uitgezonden.

Welke golflengten komen in deze straling voor?A 1/3 λ en 2/3 λB 1/3 λ en 3/2 λC 3 λ en 2/3 λD 3 λ en 3/2 λ

32In de figuur is het energieniveauschema van een atoom gegeven. Opdit atoom valt een foton met een energie van 1,5 eV. Men doet devolgende uitspraken.

1 Als het atoom zich in de eerste aangeslagen toestand bevindt, dankan het foton geabsorbeerd worden. 2 Als het atoom zich in de grondtoestand bevindt, dan kan een deelvan de energie van het foton geabsorbeerd worden.

Welke van deze uitspraken is juist?A zowel 1 als 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

33Van 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 Ef.

Wat zijn alle waarden die Ef kan aannemen?A 4 eV of meerB uitsluitend 4 eVC 6 eV of meerD uitsluitend 6 eV

34Een gas bestaat uit atomen waarvan het energieniveauschema in detekening is weergegeven. De gasatomen bevinden zich in de toestandmet energie -10,0 eV. Op deze gasatomen botsen elektronen met eenkinetische 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 lijnC ja, 2 lijnenD ja, 3 lijnen

35Een atoom bevindt zich inde grondtoestand. In defiguur wordt het energieniveauschema van dit atoomweergegeven. Het atoom wordt bestraald metfotonen die een energie hebben van 6,0 eV en van 12eV.

Welk van deze fotonen kunnen door het atoomgeabsorbeerd worden?A geen enkel fotonB uitsluitend fotonen met een energie van 6,0 eVC uitsluitend fotonen met een energie van 12 eVD fotonen met een energie van 6,0 eV en 12 eV

36Een gas bestaat uit atomen waarvan het energieniveauschema in detekening is weergegeven. De gasatomen bevinden zich in de toestandmet energie -10,0 eV. Op deze gasatomen botsen elektronen met eenkinetische energie van 5,0 eV.

Zenden de gasatomen na de botsing straling uit?Zo ja, hoeveel lijnen zijn dan in het spectrum aanwezig?A neenB ja, 1 lijnC ja, 2 lijnenD ja, 3 lijnen

37In het diagram staat de intensiteit vanröntgenstraling geschetst als functie van eenandere grootheid.

Welke grootheid kan dit zijn?A golflengte B frequentieC voortplantingssnelheidD meer dan een van deze drie grootheden

38In het diagram staat de intensiteit vanröntgenstraling geschetst als functie van degolflengte.

De straling is opgewekt in een röntgenbuiswaarin het potentiaalverschil tussen kathode enanode 65 kV bedraagt. Van het lijnenspectrumzijn de maxima p en q aangegeven. Een vandeze maxima behoort tot de K-lijnen, hetandere 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?

Emax K-lijnA 7,9 keV pB 7,9 keV qC 65 keV pD 65 keV q

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

Subdomein: Kernfysica

40Bij 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 mB mc²C mc² + ED m + E/c²

41In een kernreactor komt een vermogen vrij van 900 MW.

Hoe groot is de massa die per uur omgezet wordt in energie?A 1,0 · 10-14 kgB 3,6 · 10-11 kgC 1,0 · 10-8 kgD 3,6 · 10-5 kg

42De 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 + -1

0e . De kinetische energie van het elektron is 972 keV en die van de atoomkernen van X en Y is teverwaarlozen. De massa van het elektron is 9,10 · 10-31 kg. Hoe groot is het verschil in kernmassa van X en Y? A 0,00 · 10-31 kgB 9,10 · 10-31 kgC 17,3 · 10-31 kgD 26,4 · 10-31 kg

43De 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: 131

53I → 13154 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 0,0 · 10-31 kgB 9,1 · 10-31 kgC 17,3 · 10-31 kgD 26,4 · 10-31 kg

44De bindingsenergie per nucleon van H2

1 is p MeV. De bindingsenergie per nucleon van 42 He

is q MeV (q > p).Bekijk de volgende 2

1 H+ 21 H→ 42 He

Hoeveel energie komt er bij deze reactie vrij?A (q - 2p) MeVB (q - p) MeVC (4q- 4p) MeVD (4q - 2p) MeV

45In nevenstaand diagram is En ,de bindingsenergie per nucleon, uitgezet tegen het massagetal A van de kern. Bekijk de volgende 2

1H+ 21H → 42He

Hoeveel energie komt er bij deze reactie vrij?A 1,0 MeVB 3,0 MeVC 12 MeVD 14 MeV

46In een kernreactor waarbij energie verkregen wordt uit de splijting van uranium, wordt een moderator gebruikt.

Waarvoor dient deze moderator?

Deze dient voorA neutronenproduktie.B neutronenabsorptie.C neutronenversnelling.D neutronenvertraging.

47In een kernreactor waarbij energie verkregen wordt uit de splijting van uranium, worden regelstaven gebruikt.

Waarvoor dienen deze regelstaven?

Ze dienen voorA neutronenproduktie.B neutronenabsorptie.C neutronenversnelling.D neutronenvertraging.

48Bekijk de volgende drie reactievergelijkingen:1 n + X → Y + 2n2 n + X → Y + 2p3 X → Y + 3n

Welke van deze vergelijkingen kan een kettingreactie met lawine-effect beschrijven?A vergelijking 1B vergelijking 2C vergelijking 3D geen van de drie

49Een 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 halenB de regelstaven verder in de kern doenC de regelstaven verder uit de kern halen en na enige tijd er weer indoenD de regelstaven verder in de kern doen en na enige tijd er weer uithalen

50Bij 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 elektronenB 2 neutronenC 2 protonenD 3 neutronen

51De 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-stralingB bèta+ -stralingC bèta- -stralingD gamma-straling

52Uit een foton kunnen een elektron en een positon ontstaan (paarvorming). We beschouwen paarvorming uit straling met een golflengte van 8,88 · 10-13 m.

Hoe groot is de kinetische energie van het positon direct na zijn ontstaan?A 0,30 · 10-13 JB 1,12 · 10-13 JC 1,42 · 10-13 JD 3,66 · 10-13 J

53Een 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 1,1 · 10-26 mB 2,2 · 10-26 mC 6,9 · 10-8 mD 1,4 · 10-7 m

54Massa 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 emc2

B e

mc

2

2

C 2 emc2

D e

mc 22

Subdomein: Astrofysica

55Bekijk 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

56Bekijk 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 2B alleen 1C alleen 2D geen van beide

57Van twee zwarte lichamen is hieronderweergegeven hoeveel straling zij uitzenden inde eenheid W · nm-1.

Welk lichaam heeft de hoogste temperatuur enwelk de grootste oppervlakte?

hoogste temperatuur

grootste oppervlakte

A I IB I IIC II ID II II

58Bekijk 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 2B alleen 1 C alleen 2D geen van beide