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Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW PH <strong>LK</strong> HT 2<br />

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Unterlagen für die Lehrkraft<br />

Abiturprüfung 2008<br />

Physik, Leistungskurs<br />

1. Aufgabenart<br />

• Bearbeitung einer Aufgabe, die fachspezifisches Material enthält<br />

• Bearbeitung eines Demonstrationsexperiments<br />

2. Aufgabenstellung<br />

Aufgabe 1: Das Zyklotron<br />

Aufgabe 2: Radioaktivität<br />

(57 Punkte)<br />

(56 Punkte)<br />

3. Materialgrundlage<br />

Hinweise zum Experiment:<br />

Versuchsmaterial und -aufbau:<br />

In Vorbereitung einer am Tag der Klausur real zu demonstrierenden Messung zum Zerfall<br />

des Rn-222 und seiner Folgeprodukte muss am Tag vor der Klausur erprobt werden, ob und<br />

inwieweit sich in einem geeigneten Kellerraum der Schule genügend Radon für eine spätere<br />

Demonstration während der Eingangsphase der Abiturklausur gewinnen lässt (die Quantität<br />

des gewonnenen radioaktiven Materials ist deutlich vom jeweiligen Schulstandort abhängig).<br />

Versuch:<br />

Ein aufgeblasener und (beispielsweise mit einem Schafsfell) elektrostatisch aufgeladener<br />

Luftballon wird über ca. eine halbe Stunde in einem Kellerraum (beispielsweise an einem<br />

Bindfaden) isoliert aufgehängt. Es wird anschließend überprüft, ob bzw. dass sich in dieser<br />

Zeit hinreichend viel radioaktives Material an der Ballonhülle angelagert hat. Dazu wird der<br />

Ballon abgenommen, die Luft herausgelassen und der Ballon eng zusammengerollt unverzüglich<br />

vor ein Geiger-Müller-Zählrohr gebracht, um die Zählrate zu ermitteln.<br />

Wenn das Experiment hinreichend gut gelingt (in den den Schülerinnen und Schülern mit<br />

dieser Abituraufgabe vorgelegten Daten führte eine Aufhängezeit des Ballons von 20 Minuten<br />

bereits zu einer registrierten Rate, die ca. dem Fünffachen der Nullrate entsprach), wird<br />

am Tag der Klausur ca. eine Stunde vor Beginn der Klausur ein (weiterer) Ballon im Keller<br />

aufgehängt, so dass dann die Schülerinnen und Schüler zu Beginn der Klausur den Zerfall<br />

der Folgeprodukte mit einem Geiger-Müller-Zählrohr beobachten können.<br />

Die Schülerinnen und Schüler erhalten 5 Minuten Zeit für die Beobachtung der registrierten<br />

Zählraten, danach beginnt die Arbeitszeit. Das Experiment kann dann eine geraume Zeit<br />

(stumm) weiterlaufen, so dass die Abnahme der Zählrate jederzeit beobachtet werden kann.<br />

Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgabe mit dem mitgelieferten Datenmaterial.<br />

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4. Bezüge zu den Vorgaben 2008<br />

1. Inhaltliche Schwerpunkte<br />

Aufgabe 1:<br />

• Ladungen und Felder<br />

– Elektrisches Feld, elektrische Feldstärke (Feldkraft auf Ladungsträger im homogenen<br />

Feld)<br />

– Potenzielle Energie im elektrischen Feld<br />

– Magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B, Lorentzkraft<br />

– Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern<br />

Aufgabe 2:<br />

• Atom- und Kernphysik<br />

– Radioaktiver Zerfall (Halbwertszeitmessung, Reichweite von Gammastrahlung,<br />

Absorption von Gammastrahlung)<br />

2. Medien/Materialien<br />

• entfällt<br />

5. Zugelassene Hilfsmittel<br />

• Physikalische Formelsammlung<br />

• Wissenschaftlicher Taschenrechner (ohne oder mit Grafikfähigkeit)<br />

• Nuklidkarte (Auszug)<br />

• Wörterbuch zur deutschen Rechtschreibung<br />

6. Vorgaben für die Bewertung der Schülerleistungen<br />

6.1 Modelllösungen<br />

Die nachfolgenden Modelllösungen erfassen nicht notwendigerweise alle sachlich richtigen<br />

Lösungsalternativen.<br />

Sollte die Auswertung der Messdaten mit Hilfe eines grafikfähigen TR oder CAS erfolgen,<br />

so muss der Prüfling die entstandenen Graphen für die korrigierende Lehrkraft skizzenhaft<br />

in seiner Reinschrift dokumentieren.<br />

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Aufgabe 1: Das Zyklotron<br />

a) Die Protonen werden aus der Ruhe durch das homogene elektrische Feld bis zum Punkt<br />

P 1 gleichmäßig beschleunigt (geradlinig, gleichmäßig positiv beschleunigte Bewegung).<br />

Sie treten dort senkrecht in das homogene Magnetfeld ein. In diesem zwingt die Lorentzkraft<br />

die Protonen auf eine Kreisbahn (gleichförmige Kreisbewegung).<br />

Die Protonen treten im Punkt P 2 wieder in das<br />

E-Feld ein und werden durch dieses bis zum<br />

Stillstand im Punkt P 3 abgebremst (geradlinig,<br />

gleichmäßig negativ beschleunigte Bewegung).<br />

Da die Ausgangssituation wieder hergestellt ist,<br />

wiederholt sich der beschriebene Ablauf, so dass<br />

die Protonen in geradlinigen Teilstücken und<br />

Halbkreisbögen gemäß nachfolgender Zeichnung<br />

nach unten (alternativ: nach vorne) wandern, bis<br />

sie auf die Wand des Duanten treffen.<br />

D<br />

1<br />

D<br />

2<br />

P 1<br />

P 2<br />

Q<br />

P<br />

3<br />

B<br />

b) Da die Verhältnisse bis zum Austritt aus D 1 im<br />

Punkt P 2 gleich sind wie in a), ergibt sich dieselbe<br />

Bahn wie in a) beschrieben.<br />

Durch das E-Feld wird das Proton wieder positiv<br />

beschleunigt.<br />

Im Duanten D 2 beschreibt es wegen der größeren<br />

Geschwindigkeit einen Halbkreis mit größerem<br />

Radius als in D 1 .<br />

D<br />

1<br />

D<br />

2<br />

P 1<br />

P<br />

2<br />

Q<br />

P<br />

3<br />

B<br />

Hinweis für die korrigierende Lehrkraft: Es genügt eine qualitative Erläuterung, das<br />

Verhältnis der Radien muss nicht berechnet und in der Skizze berücksichtigt werden.<br />

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c) Die Lorentzkraft wirkt als Zentripetalkraft und somit gilt für die Beträge<br />

2<br />

mP<br />

⋅ v<br />

mP<br />

⋅ ⋅ = und damit r =<br />

q v B<br />

r<br />

Es gilt für die Aufenthaltszeit t<br />

D<br />

⋅ v<br />

.<br />

q ⋅ B<br />

π ⋅r<br />

π ⋅m<br />

= =<br />

v q ⋅ B<br />

Der Radius und proportional dazu der zurückgelegte Weg werden zwar mit wachsender<br />

Geschwindigkeit größer, da jedoch der Radius proportional zur Geschwindigkeit wächst,<br />

bleibt der Quotient aus Weg und Geschwindigkeit konstant.<br />

P<br />

.<br />

d) Die Aufenthaltsdauer in den Duanten ist unabhängig vom Radius. Das Proton durchläuft<br />

das elektrische Feld daher immer nach gleichen Zeitintervallen. Dies bedeutet, dass die<br />

Frequenz der angelegten Wechselspannung konstant sein kann.<br />

Die Spannung muss bei jedem Verlassen eines Duanten den gleichen Betrag mit wechselndem<br />

Vorzeichen haben. Daher muss die Periodendauer der Wechselspannung der<br />

Umlaufdauer T = 2 ⋅ t D eines Protons entsprechen.<br />

Daher ergibt sich für die Frequenz:<br />

f<br />

1 q ⋅ B<br />

7<br />

= = = 2, 29 ⋅10<br />

Hz .<br />

T ⋅ π ⋅m<br />

2 P<br />

Einheitenumformung:<br />

V ⋅s<br />

kg<br />

Mit 1 T = 1 = 1<br />

2 2<br />

m s ⋅ A<br />

und 1 C<br />

A ⋅s ⋅ kg 1<br />

= 1 A ⋅ s ergibt sich [ f ] = 1 = = 1 Hz .<br />

2<br />

kg ⋅s<br />

⋅ A s<br />

e) Das Proton passiert pro Umlauf zweimal den Spalt:<br />

Es gilt daher Ekin = n ⋅ e ⋅ 2 ⋅ U 0 = 100⋅ 2 ⋅ 20 keV = 4 MeV .<br />

Aus<br />

1<br />

2<br />

p<br />

2<br />

⋅m ⋅ v = e ⋅ U bzw.<br />

gesamt<br />

2 ⋅ e ⋅Ugesamt<br />

v = folgt<br />

m<br />

p<br />

6<br />

27,<br />

7 10 m<br />

v = ⋅ .<br />

s<br />

Die Beziehung für den Radius kann entweder aus der Herleitung in Teilaufgabe c) übernommen<br />

werden oder muss neu hergeleitet werden.<br />

Die Lorentzkraft wirkt als Zentripetalkraft und somit gilt für die Beträge<br />

2<br />

mP<br />

⋅ v<br />

mP<br />

⋅ ⋅ = und damit =<br />

q v B<br />

r<br />

r<br />

⋅ v<br />

q ⋅ B<br />

Der Durchmesser muss mindestens 40 cm betragen.<br />

. Einsetzen der Werte liefert r = 0, 2 m .<br />

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f) Mit wachsender Geschwindigkeit muss man die dynamische, also die mit der Geschwindigkeit<br />

anwachsende Masse berücksichtigen.<br />

Gemäß<br />

t<br />

D<br />

π ⋅m<br />

=<br />

q ⋅ B<br />

P<br />

ist die Dauer eines Umlaufs dann nicht mehr konstant, sondern<br />

wächst mit zunehmender Masse. Die Umlaufdauer passt nicht mehr zu der nach klassischer<br />

Berechnung ermittelten Frequenz der Beschleunigungsspannung. Die Protonen erreichen<br />

den Spalt nicht mehr zu dem für eine optimale Beschleunigung günstigsten Zeitpunkt,<br />

sondern sie kommen verspätet an.<br />

Sie werden daher weniger beschleunigt bzw. werden gebremst, wenn sie bei umgekehrter<br />

Polung der Wechselspannung den Spalt erreichen. Also gibt es ein Maximum der<br />

Energie der Protonen.<br />

g) Gemäß der Beziehung<br />

2<br />

E = m ⋅ c entspricht eine Energie von 511 keV der Masse<br />

3 −19<br />

511⋅10 V ⋅1, 602 ⋅10<br />

C<br />

−31<br />

m = = 9, 11⋅10<br />

kg .<br />

8 m 2<br />

( 2, 997 ⋅10<br />

)<br />

s<br />

Dies ist der Literaturwert für die Ruhemasse eines Elektrons.<br />

Die Umlaufdauer wächst bei jedem Umlauf um ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer<br />

der gewählten Beschleunigungsspannung, d. h., die Teilchen erreichen den Spalt um<br />

die entsprechende Anzahl von Perioden später, es ergibt sich aber keine Phasenverschiebung.<br />

Aufgabe 2: Radioaktivität<br />

a) Teilfrage 1:<br />

α-Zerfall: Aussendung eines Teilstücks des Kerns, bestehend aus zwei Protonen und<br />

zwei Neutronen.<br />

βˉ-Zerfall: Umwandlung eines Neutrons des Kerns in ein Proton und ein den Kern verlassendes<br />

Elektron.<br />

Alpha-Zerfall:<br />

Beta-Zerfall:<br />

n<br />

z<br />

n<br />

z<br />

n 4 4<br />

z−2 2<br />

X → Y + He<br />

n 0<br />

z+ 1 −1<br />

X → Z + e<br />

Hinweis für die korrigierende Lehrkraft: Das beim βˉ-Zerfall auftretende<br />

(Anti-)Neutrino braucht vom Prüfling nicht genannt zu werden.<br />

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Teilfrage 2:<br />

Grundidee 1: Ablenkung der Strahlung im Magnetfeld führt zu unterschiedlicher Ablenkungsrichtung.<br />

Grundidee 2: Ablenkung im elektrischen Feld führt zu unterschiedlicher Ablenkungsrichtung.<br />

Die Ionisierungsfähigkeit beider Strahlungsarten ermöglicht ihren Nachweis in (diversen<br />

Arten von) Detektoren.<br />

Hinweis für die korrigierende Lehrkraft: Es sind über das unterschiedliche Verhalten<br />

der beiden Strahlenarten in elektrischen und magnetischen Feldern hinaus andere experimentelle<br />

Methoden möglich, die beispielsweise die unterschiedliche Absorption in Materie<br />

oder die unterschiedliche Energieverteilung ausnutzen. Welche davon der Prüfling<br />

beschreibt, ist für die Bewertung irrelevant.<br />

Teilfrage 3:<br />

Die 5 Kernumwandlungsgleichungen lauten:<br />

222 218<br />

86 Rn 84<br />

→ Po + α bzw.<br />

222 218 4<br />

86 → 84 + 2<br />

Rn Po He<br />

218 214<br />

84 Po → 82<br />

Pb + α<br />

214 214<br />

82 Pb 83<br />

→ Bi + β bzw.<br />

−<br />

214 214 0<br />

82 → 83 + −1<br />

Pb Bi e<br />

214 214<br />

83Bi<br />

→ 84<br />

214 210<br />

84 Po → 82<br />

Po + β<br />

−<br />

Pb + α<br />

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b) Die obenstehende Grafik zeigt die eingezeichnete Ausgleichskurve.<br />

Aus der Ausgleichskurve liest man unter Berücksichtigung des Nulleffekts<br />

Zerfälle<br />

ANull<br />

≈ 20 , dessen Wert von den jeweils registrierten Aktivitätswerten zu sub-<br />

min<br />

trahieren ist, ab: A Zerfälle Zerfälle<br />

( t 1 = 50 min) ≈ ( 185 − 20)<br />

165<br />

min<br />

= min<br />

.<br />

A 1 Impulse Impulse<br />

( t 2)<br />

= 165 83<br />

2<br />

⋅ min<br />

≈ min<br />

ergibt sich unter Berücksichtung des Nulleffekts<br />

(also Ablesen bei 103 = 83 + 20 Zerfälle pro min) für t 2 ≈ 90 min , so dass sich für den<br />

Ausgangszeitpunkt t 1 = 50 min die Gesamtaktivität des Gemisches nach etwa<br />

∆t 12 ≈ 40 min halbiert hat.<br />

Diesem Wert am nächsten kommen die beiden Halbwertszeiten von Pb-214,<br />

T1 / 2 PB ≈ 26, 8 min und Bi-214, T1 / 2 Bi ≈ 19, 9 min , weichen von ihm jedoch deutlich nach<br />

unten ab. Da durch diese beiden Halbwertszeiten die Gesamtaktivität des Gemisches im<br />

Wesentlichen beeinflusst wird, ist plausibel, dass die Abnahme der Gesamtaktivität in<br />

der Größenordnung dieser Halbwertszeiten liegt.<br />

Hinweise für die Lehrkraft: Da aufgrund des Vorliegens eines (Folge-)Gemisches radioaktiver<br />

Substanzen keine rein exponentielle Abnahme vorliegt, liegt auch keine konstante<br />

Halbwertszeit der Gesamtaktivität vor. Dieser Aspekt wird vom Prüfling nicht<br />

verlangt.<br />

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c) Po-218 kann außer Betracht gelassen werden, da seine Halbwertszeit nur 3,1 Minuten<br />

beträgt und daher das Po-218 schnell in das deutlich längerlebige Pb-214 übergeht, das<br />

sich auf der Ballonhülle ansammelt. Po-218 ist also bereits weitgehend zerfallen, wenn<br />

die eigentliche Messung beginnt.<br />

Pb-210 ist mit einer Halbwertszeit von 22,3a im Rahmen der Messdauer praktisch stabil,<br />

sein Zerfall und die Aktivität seiner Folgeprodukte können praktisch unberücksichtigt<br />

bleiben.<br />

d) Teilfrage 1:<br />

d<br />

= − zu<br />

dt<br />

Mit gegebener Teilchenzahl und Halbwertszeit ist die Aktivität A( t) ( N( t)<br />

)<br />

berechnen. Mit dem Zerfallsgesetz folgt:<br />

−λ⋅t<br />

( )<br />

d<br />

−λ⋅t<br />

A( t) = − N0 ⋅ e = +λ ⋅ N0<br />

⋅ e = +λ ⋅ N( t)<br />

.<br />

dt<br />

ln( 2)<br />

Mit T 1/<br />

2 = folgt: λ<br />

ln( 2)<br />

A( t) = ⋅ N( t)<br />

.<br />

T<br />

1/<br />

2<br />

Mit den gegebenen Zahlenwerten für N(t) in den Zellen B8 und C8 erhält man:<br />

ln( 2)<br />

1 1<br />

AM( t = 0) = ⋅ 2000 = 51,<br />

7 ⋅ ≈ 52 ⋅ und<br />

26, 8 min min min<br />

ln( 2)<br />

1 1<br />

AT1( t = 0) = ⋅ 800 = 27, 8⋅ ≈ 28⋅<br />

.<br />

19, 9 min min min<br />

Teilfrage 2:<br />

Die Zelle G8 ist nicht die alleinige Summe der Zellen E8 und F8, da die Tochtersubstanz<br />

TS 1 in eine weitere praktisch sofort zerfallende Tochter zerfällt, so dass jeder Zerfall der<br />

Tochter TS 1 zu einer doppelt zu zählenden Aktivität beiträgt.<br />

Teilfrage 3:<br />

Berechnung der Werte in B9, C9 und D9:<br />

B9 = B8 − E8; Begründung: Die zu einem Zeitschritt später vorhandene Anzahl der<br />

Atome der Muttersubstanz ergibt sich aus der zuvor vorhandenen, vermindert um die<br />

Anzahl der zerfallenen Atome der Muttersubstanz.<br />

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C9 = C8 + E8 − F8<br />

; Begründung: Die zu einem Zeitschritt später vorhandene Anzahl<br />

der Atome der ersten Tochtersubstanz ergibt sich aus der zuvor vorhandenen, vermindert<br />

um die Anzahl der zerfallenen Atome der ersten Tochtersubstanz und vermehrt um die<br />

Anzahl der aus dem Zerfall der Muttersubstanz hinzugekommenen.<br />

D9 = D8 + F8<br />

; Begründung: Die zu einem Zeitschritt später vorhandene Anzahl der<br />

Atome des Endprodukts ergibt sich aus der zuvor vorhandenen, vermehrt um die Anzahl<br />

der aus dem Zerfall der ersten Tochtersubstanz und dem praktisch gleichzeitigen Zerfall<br />

der zweiten Tochtersubstanz hinzugekommenen.<br />

e) Teilfrage 1:<br />

Es ist nicht sinnvoll, als Startwert für die Tochtersubstanz TS 1 einen verschwindend<br />

kleinen Wert als Ausgangswert anzunehmen, da während der „Aufhängezeit“ bereits aus<br />

den Mutter-M-Kernen Tochter-TS 1 -Kerne entstehen. Die Anzahl der entstehenden Tochter-TS<br />

1 -Kerne ist abhängig von der „Aufhängezeit“.<br />

Teilfrage 2:<br />

Zuordnung der Simulationsergebnisse zu den Ergebnissen der Realexperimente:<br />

20 Minuten „Aufhängezeit“: Simulationskurve mit C8 = 800. Begründung: Noch relativ<br />

wenig Tochter-TS 1 -Kerne vorhanden.<br />

2 Stunden „Aufhängezeit“: Simulationskurve mit C8 = 1600. Begründung: Mehr Tochter-TS<br />

1 -Kerne bereits aus der Muttersubstanz entstanden. (Letztlich stellt sich ein radioaktives<br />

Gleichgewicht ein (diese Bemerkung wird vom Prüfling nicht erwartet).)<br />

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6.2 Teilleistungen – Kriterien<br />

a) inhaltliche Leistung<br />

Aufgabe 1: Das Zyklotron<br />

Teilaufgabe a)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB) 1<br />

1 gibt Bewegungsformen mit Begründung an. 6 (I)<br />

2 skizziert die weitere Bahnkurve und begründet diese. 6 (II)<br />

Teilaufgabe b)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

1 erläutert und begründet, dass die Bahn bis zum ersten Austritt aus D 1 dem Fall a) entspricht.<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

2 erläutert und begründet Bewegung und Bahnkurve bis zum erstmaligen Austritt aus D 2 . 4 (I)<br />

3 skizziert die Bahnkurve. 2 (I)<br />

2 (I)<br />

Teilaufgabe c)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 leitet die Beziehung begründet her. 4 (II)<br />

2 begründet Unabhängigkeit der Aufenthaltsdauer vom Radius. 3 (II)<br />

Teilaufgabe d)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 begründet, dass eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz angelegt werden kann. 3 (II)<br />

2 begründet, dass die Periodendauer der Wechselspannung der Umlaufdauer entsprechen<br />

muss.<br />

3 berechnet die Frequenz. 2 (I)<br />

4 berechnet die Frequenz unter Einbeziehung der Einheitenumformung. 2 (I)<br />

2 (I)<br />

1<br />

AFB = Anforderungsbereich<br />

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Teilaufgabe e)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 berechnet die erreichbare Energie. 3 (II)<br />

2 berechnet die erreichte Geschwindigkeit. 3 (II)<br />

3 berechnet den Durchmesser. 3 (II)<br />

Teilaufgabe f)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 erklärt, dass die Masse der Protonen mit wachsender Geschwindigkeit zunimmt. 2 (I)<br />

2 erläutert, dass dadurch die Umlaufdauer zunimmt und somit durch die konstant gewählte<br />

Frequenz die Protonen nur eine bestimmte maximale Energie erreichen können.<br />

4 (III)<br />

Teilaufgabe g)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 zeigt, dass die kinetische Energie jeweils um die Ruheenergie zunimmt. 4 (II)<br />

2 begründet, dass die Frequenz der Wechselspannung konstant gewählt werden kann. 2 (III)<br />

Aufgabe 2: Radioaktivität<br />

Teilaufgabe a)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 beschreibt die Umwandlungsprozesse beim α- und β – -Zerfall. 3 (I)<br />

2 gibt die allgemeinen Umwandlungsgleichungen für Alpha- und Beta-Zerfall an. 4 (II)<br />

3 beschreibt zwei verschiedene experimentelle Methoden zur Unterscheidung der beiden<br />

Strahlungsarten.<br />

4 nennt die Ionisierungsfähigkeit beider Strahlungsarten beim Durchgang durch Materie. 2 (I)<br />

5 gibt die fünf Umwandlungsgleichungen an. 4 (I)<br />

4 (I)<br />

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Teilaufgabe b)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 zeichnet eine Ausgleichskurve ein. 2 (I)<br />

2 bestimmt die Zeitdauer für die Abnahme der Gesamtaktivität auf die Hälfte. 4 (I)<br />

3 beschreibt, wie dabei der Nulleffekt zu berücksichtigen ist. 2 (I)<br />

4 diskutiert die ermittelte Zeitdauer unter Bezug auf die Halbwertszeit der beteiligten<br />

Isotope.<br />

2 (III)<br />

Teilaufgabe c)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 begründet, warum Po-218 außer Acht gelassen werden darf. 3 (II)<br />

2 begründet die erlaubte Beendigung bei Pb-210. 3 (II)<br />

Teilaufgabe d)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 bestätigt die Richtigkeit der Daten in den Zellen E8 und F8. 5 (II)<br />

2 begründet die Notwendigkeit der „doppelten“ Berücksichtigung der Aktivität der<br />

Tochter in der Berechnung.<br />

3 (III)<br />

3 gibt an, wie die Werte in den Zellen B9, C9 und D9 errechnet werden. 3 (I)<br />

4 begründet die Berechnung der Werte in den Zellen B9, C9 und D9. 3 (II)<br />

Teilaufgabe e)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

1 erläutert, warum die Annahme eines verschwindenden Wertes für die Tochtersubstanz<br />

nicht sinnvoll ist.<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

3 (II)<br />

2 ordnet die beiden Diagramme den experimentellen Ergebnissen zu. 4 (II)<br />

3 begründet die vorgenommene Zuordnung. 2 (II)<br />

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7. Bewertungsbogen zur Prüfungsarbeit<br />

Name des Prüflings:____________________________________ Kursbezeichnung:____________<br />

Schule: _____________________________________________<br />

Aufgabe 1: Das Zyklotron<br />

Teilaufgabe a)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 gibt Bewegungsformen mit … 6 (I)<br />

2 skizziert die weitere … 6 (II)<br />

Lösungsqualität<br />

EK 2 ZK DK<br />

Teilaufgabe b)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 erläutert und begründet … 2 (I)<br />

2 erläutert und begründet … 4 (I)<br />

3 skizziert die Bahnkurve. 2 (I)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe c)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 leitet die Beziehung … 4 (II)<br />

2 begründet Unabhängigkeit der … 3 (II)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

2<br />

EK = Erstkorrektur; ZK = Zweitkorrektur; DK = Drittkorrektur<br />

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Teilaufgabe d)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 begründet, dass eine … 3 (II)<br />

2 begründet, dass die … 2 (I)<br />

3 berechnet die Frequenz. 2 (I)<br />

4 berechnet die Frequenz … 2 (I)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe e)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 berechnet die erreichbare … 3 (II)<br />

2 berechnet die erreichte … 3 (II)<br />

3 berechnet den Durchmesser. 3 (II)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe f)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 erklärt, dass die … 2 (I)<br />

2 erläutert, dass dadurch … 4 (III)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe g)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 zeigt, dass die … 4 (II)<br />

2 begründet, dass die … 2 (III)<br />

Summe 1. Aufgabe 57<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

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Aufgabe 2: Radioaktivität<br />

Teilaufgabe a)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 beschreibt die Umwandlungsprozesse … 3 (I)<br />

2 gibt die allgemeinen … 4 (II)<br />

3 beschreibt zwei verschiedene … 4 (I)<br />

4 nennt die Ionisierungsfähigkeit … 2 (I)<br />

5 gibt die fünf … 4 (I)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe b)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 zeichnet eine Ausgleichskurve … 2 (I)<br />

2 bestimmt die Zeitdauer … 4 (I)<br />

3 beschreibt, wie dabei … 2 (I)<br />

4 diskutiert die ermittelte … 2 (III)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe c)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 begründet, warum Po-218 … 3 (II)<br />

2 begründet die erlaubte … 3 (II)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Teilaufgabe d)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 bestätigt die Richtigkeit … 5 (II)<br />

2 begründet die Notwendigkeit … 3 (III)<br />

3 gibt an, wie … 3 (I)<br />

4 begründet die Berechnung … 3 (II)<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

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Teilaufgabe e)<br />

Anforderungen<br />

Der Prüfling<br />

maximal<br />

erreichbare<br />

Punktzahl<br />

(AFB)<br />

1 erläutert, warum die … 3 (II)<br />

2 ordnet die beiden … 4 (II)<br />

3 begründet die vorgenommene … 2 (II)<br />

Summe 2. Aufgabe 56<br />

Summe der 1. und 2. Aufgabe 113<br />

Lösungsqualität<br />

EK ZK DK<br />

Summe insgesamt 113<br />

aus der Punktsumme resultierende Note<br />

Note ggf. unter Absenkung um ein bis zwei Notenpunkte<br />

gemäß § 13 Abs. 2 APO-GOSt<br />

Paraphe<br />

ggf. arithmetisches Mittel der Punktsummen aus EK und ZK: ___________<br />

ggf. arithmetisches Mittel der Notenurteile aus EK und ZK: _____________<br />

Die Klausur wird abschließend mit der Note: ________________________ (____ Punkte) bewertet.<br />

Unterschrift, Datum:<br />

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Grundsätze für die Bewertung (Notenfindung)<br />

Für die Zuordnung der Notenstufen zu den Punktzahlen ist folgende Tabelle zu verwenden:<br />

Note Punkte Erreichte Punktzahl<br />

sehr gut plus 15 113 – 108<br />

sehr gut 14 107 – 102<br />

sehr gut minus 13 101 – 96<br />

gut plus 12 95 – 91<br />

gut 11 90 – 85<br />

gut minus 10 84 – 79<br />

befriedigend plus 9 78 – 74<br />

befriedigend 8 73 – 68<br />

befriedigend minus 7 67 – 63<br />

ausreichend plus 6 62 – 57<br />

ausreichend 5 56 – 51<br />

ausreichend minus 4 50 – 44<br />

mangelhaft plus 3 43 – 37<br />

mangelhaft 2 36 – 30<br />

mangelhaft minus 1 29 – 23<br />

ungenügend 0 22 – 0<br />

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