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Selbsttest — Wo stehe ich?

45 Fragen quer durch die Kernphysik — vom Geiger-Müller-Zählrohr über Zerfallsgesetz und Nuklidkarte bis zum Alpha-Spektrum. Du bekommst zu jeder Frage sofort eine Rückmeldung und am Ende eine Auswertung je Unterkapitel: Dort siehst du, was vor der Klausur noch Arbeit braucht.

Beantwortet:
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So arbeitest du mit dem Selbsttest

Neun Themen, je fünf Fragen — Auswahlaufgaben, Wahr/Falsch-Entscheidungen und Zahleneingaben mit Toleranz. Beantworte jede Frage; die Rückmeldung sagt dir sofort, warum eine Antwort richtig oder falsch ist, und verlinkt das zuständige Unterkapitel. Wenn alle 45 Fragen beantwortet sind, wertest du aus: Du bekommst je Thema eine Quote und den Rat, wo du zuerst nacharbeitest. Falsch beantwortete Fragen kannst du danach gezielt wiederholen. Dein Stand bleibt in diesem Browser gespeichert.

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Thema 1

Geiger-Müller-Zählrohr

5 Fragen
1.1  Warum ist der Anodendraht in der Rohrachse nur etwa 0,05 mm dünn?Auswahl
1.2  Ein Präparat liefert 5040 Impulse in 4 min. Ohne Präparat zählt dasselbe Rohr 120 Impulse in 5 min. Berechne die Nettozählrate.Zahleneingabe
Impulse pro Sekunde
1.3  Wahr oder falsch? „Wegen der Totzeit ist die gemessene Zählrate stets kleiner als die wahre Zählrate.“Wahr/Falsch
1.4  Ein Rohr mit der Totzeit \(\tau=50\,\mu\mathrm{s}\) zeigt \(n=4000\ \tfrac1{\mathrm s}\) an. Wie groß ist die wahre Zählrate?Auswahl
1.5  Ein Rohr hat die Einsatzspannung \(U_E\approx350\,\mathrm{V}\), ein Plateau von etwa 400 V bis 600 V und ab etwa 640 V Dauerentladung. Welche Betriebsspannung wählst du?Auswahl
Thema 2

Das Zerfallsgesetz

5 Fragen
2.1  \({}^{137}\mathrm{Cs}\) hat die Halbwertszeit \(T_{1/2}=30{,}2\,\mathrm{a}\). Wie groß ist die Zerfallskonstante \(\lambda\)?Auswahl
2.2  Radon-222 (\(T_{1/2}=3{,}8\,\mathrm{d}\)) hat im Keller die Anfangsaktivität \(A_0=800\,\mathrm{Bq}\). Welche Aktivität liegt nach 11,4 Tagen vor?Zahleneingabe
Bq
2.3  Wahr oder falsch? „Die Aktivität gibt an, wie viele Kerne seit Beginn der Messung insgesamt zerfallen sind.“Wahr/Falsch
2.4  \({}^{99m}\mathrm{Tc}\) (\(T_{1/2}=6{,}0\,\mathrm{h}\)) wird mit \(A_0=600\,\mathrm{MBq}\) injiziert. Welche Aktivität ist nach 24 h übrig?Auswahl
2.5  Ein Holzbalken zeigt die spezifische Aktivität \(a=0{,}16\,\mathrm{Bq/g}\), lebendes Holz \(a_0=0{,}25\,\mathrm{Bq/g}\); \({}^{14}\mathrm{C}\) hat \(T_{1/2}=5730\,\mathrm{a}\). Wie alt ist das Holz etwa?Auswahl
Thema 3

Zerfall grafisch — Exponentialfunktion

5 Fragen
3.1  Du trägst \(\ln N\) gegen \(t\) auf und erhältst eine fallende Gerade. Was liest du an ihrer Steigung \(m\) ab?Auswahl
3.2  Eine halblogarithmische Gerade fällt von \(\ln N=13{,}0\) bei \(t=0\) auf \(\ln N=9{,}0\) bei \(t=20\,\mathrm{a}\). Bestimme die Halbwertszeit.Zahleneingabe
Jahre
3.3  Wahr oder falsch? „Nach vier Halbwertszeiten ist praktisch nichts mehr da.“Wahr/Falsch
3.4  Eine Probe enthält \(N_0=1600\) Kerne. Wie viele davon sind nach vier Halbwertszeiten zerfallen?Auswahl
3.5  Eine Zerfallskurve startet bei \(N_0=600\) und ist bei \(t=12\,\mathrm{d}\) auf \(N=150\) gefallen. Wie groß ist \(\lambda\)?Auswahl
Thema 4

Zerfallsreihen mit der Nuklidkarte

5 Fragen
4.1  Wie bewegt sich ein Kern bei einem \(\beta^-\)-Zerfall auf der Nuklidkarte (\(N\) waagerecht, \(Z\) senkrecht)?Auswahl
4.2  Wie viele \(\alpha\)-Zerfälle liegen auf dem Weg von \({}^{238}\mathrm{U}\) zum stabilen Endnuklid \({}^{206}\mathrm{Pb}\)?Zahleneingabe
Alpha-Zerfälle
4.3  \({}^{226}_{\ 88}\mathrm{Ra}\) zerfällt durch \(\alpha\)-Emission. Welche Gleichung ist vollständig bilanziert?Auswahl
4.4  Wahr oder falsch? „Mit einer geschickten Folge von Zerfällen kann ein Kern von der Thorium-Reihe in die Uran-Radium-Reihe wechseln.“Wahr/Falsch
4.5  Welche der vier Zerfallsreihen endet nicht bei Blei?Auswahl
Thema 5

Kennzeichnende Größen eines Nuklids

5 Fragen
5.1  Wie viele Neutronen enthält \({}^{137}_{\ 55}\mathrm{Cs}\)?Auswahl
5.2  Ein Kern trägt die Ladung \(Q=6{,}408\cdot10^{-18}\,\mathrm{C}\) (mit \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm{C}\)). Bestimme die Ordnungszahl \(Z\).Zahleneingabe
Protonen
5.3  Wahr oder falsch? „Isotope eines Elements verhalten sich chemisch deutlich verschieden.“Wahr/Falsch
5.4  Was sind \({}^{13}_{\ 6}\mathrm{C}\) und \({}^{14}_{\ 7}\mathrm{N}\) zueinander?Auswahl
5.5  Für einen Kern gilt \(A=200\) und \(N=1{,}5\cdot Z\). Wie groß ist \(Z\)?Auswahl
Thema 6

Eigenschaften der Strahlungsarten

5 Fragen
6.1  Was ist \(\beta^-\)-Strahlung?Auswahl
6.2  Eine Strahlung mit \(I_0=960\ \tfrac1{\mathrm s}\) trifft auf Blei mit der Halbwertsdicke \(d_{1/2}=12\,\mathrm{mm}\). Welche Rate misst du hinter 48 mm Blei?Zahleneingabe
Impulse pro Sekunde
6.3  Wahr oder falsch? „Zehn Zentimeter Blei schirmen \(\gamma\)-Strahlung vollständig ab.“Wahr/Falsch
6.4  Ein Absorptionsversuch liefert 1240 \(\tfrac1{\mathrm s}\) ohne Abschirmung und 430 \(\tfrac1{\mathrm s}\) hinter einem Blatt Papier. Wie groß ist der \(\alpha\)-Anteil?Auswahl
6.5  Ein Strahlenbündel tritt in ein Magnetfeld und teilt sich in drei Bahnen. Welche gehört zu \(\alpha\)?Auswahl
Thema 7

Halbleiterdetektor — Funktionsprinzip

5 Fragen
7.1  Welcher Bereich der Diode ist das empfindliche Volumen des Detektors?Auswahl
7.2  Ein Teilchen gibt \(E=7{,}2\,\mathrm{keV}\) in Silizium ab (\(E_{\text{Paar}}=3{,}6\,\mathrm{eV}\)). Wie viele Elektron-Loch-Paare entstehen?Zahleneingabe
Paare
7.3  Wahr oder falsch? „Eine höhere Sperrspannung verstärkt das Signal und macht die Impulse höher.“Wahr/Falsch
7.4  Warum löst der Halbleiterdetektor Energien besser auf als ein Geiger-Müller-Zählrohr?Auswahl
7.5  Ein \(\alpha\)-Teilchen mit \(E=5{,}4\,\mathrm{MeV}\) wird in Silizium gestoppt (\(E_{\text{Paar}}=3{,}6\,\mathrm{eV}\), \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm{C}\)). Welche Ladung wird frei?Auswahl
Thema 8

Alpha-Spektrum interpretieren

5 Fragen
8.1  Kanal 120 entspricht 4,20 MeV, Kanal 480 entspricht 6,00 MeV. Wie groß ist die Steigung \(m\) der Kalibriergeraden \(E=m\cdot K+b\)?Auswahl
8.2  Mit \(E=0{,}0050\ \tfrac{\mathrm{MeV}}{\text{Kanal}}\cdot K+3{,}60\,\mathrm{MeV}\): Welche Energie gehört zu Kanal 340?Zahleneingabe
MeV
8.3  Wahr oder falsch? „Der höchste Peak eines Spektrums gehört zur größten Energie.“Wahr/Falsch
8.4  Ein \(\alpha\)-Spektrum zeigt zwei dicht benachbarte Linien bei 5,30 MeV und 5,49 MeV. Was folgt daraus?Auswahl
8.5  Zwei Peaks haben die Flächen \(A_1=2400\) und \(A_2=7600\). Wie groß ist die relative Häufigkeit von Peak 1?Auswahl
Thema 9

Energie-Häufigkeits-Diagramme

5 Fragen
9.1  Warum ist das \(\beta\)-Spektrum ein lückenloses Band und keine Linie?Auswahl
9.2  Ein \(\beta\)-Spektrum hat \(E_{\max}=1{,}44\,\mathrm{MeV}\). Ein Elektron wird mit \(0{,}52\,\mathrm{MeV}\) gemessen. Welche Energie trägt das Neutrino?Zahleneingabe
MeV
9.3  Wahr oder falsch? „Beim \(\beta\)-Zerfall geht ein Teil der Energie verloren.“Wahr/Falsch
9.4  Ein Band reicht von nahezu 0 bis 0,6 MeV. Was bedeutet der Wert 0,6 MeV?Auswahl
9.5  Ein Diagramm zeigt scharfe Linien, die stärkste bei 4,8 MeV. Welche Strahlungsart liegt vor?Auswahl
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