Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2005-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II 4 Beoordelingsmodel Opgave Sprinkhaan uitkomst: v 4, 4 ms voorbeeld van een berekening: Naar schatting is de hoogte die de sprinkhaan bereikt,0 m. Uit mgh mv volgt v gh 9,8,0 4,4 ms. inzicht dat E k,beneden = E z,boven gebruik van Ez mgh en Ek mv completeren van de berekening uitkomst: v 4,8 ms (met een marge van 0,5 ms ) voorbeeld van een bepaling: De snelheid volgt uit de helling van de raaklijn op het tijdstip t = 0,5 s: h, 4 v 4,8 ms. t 0,54 0, 5 tekenen van de raaklijn op tijdstip t = 0,5 s h inzicht dat v t completeren van de bepaling 3 voorbeelden van een antwoord: methode Als de sprinkhaan bij de val geen wrijving ondervindt, geldt voor de verticale verplaatsing y gt. Met g = 9,8 ms en y =, m levert dat een valtijd t op van, 9,8 t t = 0,50 s. Uit de grafiek vind je een valtijd van,5 0,75 = 0,50 s. Omdat beide waarden gelijk zijn, kan geconcludeerd worden dat de sprinkhaan geen wrijving ondervonden heeft. inzicht dat als er geen wrijving is, geldt h gt berekenen van de valtijd t completeren van het antwoord www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II methode Als de sprinkhaan geen wrijving ondervindt, geldt h gt. Uit de grafiek vind je h =, m. h, Dit levert g 9,8 ms. Omdat dit overeenstemt met de valversnelling in t 0,50 vacuüm kan geconcludeerd worden dat de sprinkhaan geen wrijving ondervonden heeft. gebruik van h gt en h afgelezen met een marge van 0,0 m berekenen van g completeren van het antwoord Indien een beredenering wordt gegeven op grond van de symmetrie van de grafiek: alleen goed rekenen wanneer de notie aanwezig is dat de luchtweerstand bij het stijgen weliswaar ook een rol speelt, maar een andere. 4 uitkomst: 5% voorbeeld van een bepaling: De veerenergie kan worden bepaald uit de oppervlakte onder de (F, u)-grafiek van 0 tot 4,0 cm. Om deze oppervlakte zo goed mogelijk te kunnen bepalen moet een rechte lijn bij de meetpunten worden getrokken. De veerenergie volgt dan uit E 7,5 4,0 0 0,5 J. Uit figuur 3 volgt dat de zwaarte-energie in het hoogste punt v van de sprong gelijk is aan E mgh 3 z 6, 0 9,8, 0,04 7,66 0 J. Er is dus tijdens de sprong 0, % 5% veerenergie omgezet in zwaarte-energie. 0,5 rechte lijn door de oorsprong en het punt (4,0 cm ; 7,5 N) (met een marge van 0, N) inzicht dat de oppervlakte onder de grafiek de veerenergie voorstelt of inzicht Ev Cu gebruik van Ez mgh met h =,6 m Ez inzicht dat gevraagde antwoord 00% is Ev completeren van de bepaling Indien h =, m genomen: goed rekenen. www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Maximumscore 4 5 uitkomst: =,6 N F tafel voorbeelden van een bepaling: F tafel methode In de tekening komt de verticale component van F tafel overeen met 4,6 cm. Dat komt overeen met een kracht van 6,0,5 N. De veerkracht zelf wordt voorgesteld door een 5, 0 pijl van 5,0 cm. De kracht is dus, 5 =,6 N. 4,6 4 ontbinden van F tafel in een horizontale en verticale component inzicht F F vert 4 duw inzicht dat de krachten zich verhouden zoals de lengtes van de vectoren en meten van de lengtes (met een marge van mm) completeren van de bepaling methode In de tekening maakt F een hoek van 67 tafel met het tafelblad. De verticale component van Ftafel vertegenwoordigt een kracht van 6,0,5 N. 4,5,5 Ftafel is nu te berekenen met de formule: sin 67 = F t afel, 6 N. F 0,9 ontbinden van F tafel in een horizontale en verticale component bepalen van de hoek tussen F en het tafelblad (met een marge van tafel ) inzicht Fvert F 4 duw completeren van de bepaling tafel www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Opgave Echoscopie 6 uitkomst: De golflengte ligt tussen 0,5 mm en,5 mm. voorbeeld van een berekening: v Voor de golflengte geldt:. f In Binas (4e druk tabel 6A; 5e druk tabel 5A) staat voor de voortplantingssnelheid van geluid in water van 33 K een waarde v 59 ms. v 59 4 v 59 3 min, 5 0 m en 6 max, 5 0 m. f f, 0 0 max min v inzicht dat f opzoeken van de voortplantingssnelheid van geluid in water van 40 C completeren van de berekening Maximumscore 7 voorbeeld van een antwoord: De golflengte van ultrasone golven is kleiner dan die van geluid. Ultrasone golven worden teruggekaatst, hoorbaar geluid buigt om het voorwerp heen, omdat de golflengte groter is dan de voorwerpen die worden getroffen. inzicht dat hoorbaar geluid een veel grotere golflengte heeft dan ultrasone golven inzicht dat bij grotere golflengte meer buiging (minder terugkaatsing) plaatsvindt 8 voorbeeld van een antwoord: Voor de tijdsduur die verstrijkt totdat de echo arriveert, geldt: s 0, 4 t, 6 0 s. 3 v,53 0 De tijd tussen het begin van de eerste puls en het begin van de tweede puls is 4 6, ,7 0 s. 3 Voor de frequentie geldt dan: f 3, 7 0 Hz. T Uit Binas (4e druk tabel 85B; 5e druk tabel 7C) blijkt dat de gevoeligheid van het menselijk oor voor geluidsgolven ligt tussen de 0 Hz en 0 khz. Dit is in overeenstemming met de bewering. s inzicht dat t v in rekening brengen van factor in rekening brengen van de pulsduur completeren van de berekening conclusie Indien voor de geluidssnelheid dezelfde foutieve waarde wordt genomen als in vraag 6: geen aftrek. www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II 9 uitkomst: L = 93 db voorbeelden van een antwoord: methode I L 0 log,0 0 Wm. I I 0 3 0, 0 I,0 0 Wm 3,0 0 0 log 93 db. L. 0 I gebruik van L 0 log met I0 0 Wm I0 inzicht I 0, 0 I completeren van de berekening methode geluidsintensiteit wordt keer zo groot. Het geluidsniveau vermindert dan met log 5 = 7 db. Het nieuwe geluidsniveau is dan 00 7 = 93 db. inzicht dat de geluidsintensiteit keer zo groot wordt 5 berekenen van de vermindering van het geluidsniveau completeren van de berekening www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Opgave 3 Bloemen 0 uitkomst: De diameter is 0,59 cm. voorbeeld van een berekening: f b v dus b = 9,9 mm. b b BB 9,9 BB N v VV 450 8,9 geeft BB = 0,59 cm. gebruik van met v = 45 cm en f = 8 mm f b v b BB' gebruik van N met VV'= 8,9 cm v VV' completeren van de berekening voorbeeld van een antwoord: De voorwerpsafstand is gelijk. Bij de tweede opname is het beeld groter dus de beeldafstand groter. Een grotere beeldafstand bij dezelfde voorwerpsafstand correspondeert met een minder sterke lens. Dus f is groter. inzicht dat een groter beeld betekent dat de beeldafstand groter is inzicht dat bij dezelfde voorwerpsafstand een grotere beeldafstand correspondeert met een minder sterke lens of gebruik van de lenzenformule conclusie voorbeeld van een antwoord: + P 4 hoofdas F B 3 V punten op deze lijn worden scherp op de film afgebeeld film tekenen van lichtstraal tekenen van lichtstraal en bepalen van brandpunt F tekenen van lichtstraal 3 tekenen van lichtstraal 4 en bepalen van beeldpunt B completeren van de constructie www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Opgave 4 Afstoomapparaat 3 uitkomst: m = 5,5 kg voorbeeld van een berekening: 3 3 V = 0,50 r = 0,50 0,090 0,43 5,47 0 m. 3 3 m V = 0, ,47 0 5,5 kg. inzicht dat V = 0,50 r gebruik van m = V en opzoeken dichtheid van water completeren van de berekening Als gebruik is gemaakt van L water heeft een massa van kg: goed rekenen. Maximumscore 4 0,85 85% 4 uitkomst: voorbeeld van een berekening: De hoeveelheid warmte om het water tot het kookpunt te verwarmen is 3 6 Q = mc t = 4,0 4,8 0 80,34 0 J. 3 6 De omgezette elektrische energie is E Pt, ,58 0 J. 6 Q,34 0 Het rendement is dan = = 0,848 ofwel 85%. 6 E,58 0 gebruik van Q mc t en het opzoeken van de soortelijke warmte van water gebruik van E = Pt Q gebruik van ( 00%) E completeren van de berekening 5 voorbeeld van een antwoord: Het maximaal te verkrijgen vermogen op één groep is P = UI = 30 6 = 3,68 kw. Voor de lampen blijft dan maximaal over 3,68,4 =,8 kw., 8,56, zodat er maximaal bouwlampen aangesloten kunnen worden. 0,500 gebruik van P = UI vergelijken aangesloten vermogen met maximale vermogen conclusie www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II 6 uitkomst: P 47 W De weerstand van het verlengsnoer is R 0, 45. verlengsnoer 6 A 0,75 0 R R R = 0,45 +, =,55. totaal verlengsnoer verwarmingselement U 30 De totale stroomsterkte: I 0, A. R,55 De warmteontwikkeling in de draad is dan P = I R = (0,) 0,45 = 47 W. gebruik van R en opzoeken A inzicht dat = 0 m U gebruik van I R met R Rverlengsnoer Rverwarmingselement gebruik van P = I R of P UI en U IR met U de spanning over het snoer completeren van de berekening Indien I berekend met Pketel 30 7 uitkomst: t = 7 C of T 390 K voorbeeld van een bepaling: De klep gaat open bij een kracht : maximaal 3 punten. Oppervlakte opening is A d F Cu 6,5 0 7,5 0 48,8 N. 4,9 0 6,6 0 m. F 48,8 4 p 7,38 0 Pa. 4 A 6, Dit is de overdruk dus de werkelijke druk in het vat is, ,38 0,75 0 Pa. 5 Aflezen in figuur 0 bij,75 0 Pa geeft t = 7 C. gebruik van F Cu gebruik van A 4 d inzicht dat F p A inzicht dat p = p(buiten) + p bepalen van de temperatuur (met een marge van C) www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Opgave 5 Automatische deuren Maximumscore 8 voorbeeld van een antwoord: De comparator bepaalt bij welke uitgangsspanning van een sensor zijn eigen uitgang omschakelt van laag naar hoog of omgekeerd. Dat omslagpunt stel je zelf in met een referentiespanningsknop. inzicht dat U sensor vergeleken wordt met een ingestelde waarde U ref inzicht dat U uit hoog is als U sensor > U ref (of U uit is laag als U sensor < U ref ) Maximumscore 4 9 voorbeeld van een antwoord: lichtsensor pulsgenerator Hz 5V + - telpulsen aan/uit reset 8 4 s M r U relais naar deuren gebruik van een invertor na de comparator inzicht dat uitgang invertor met reset teller verbonden moet worden verbinden van telleruitgang 8 met reset geheugencel completeren van de schakeling Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet werkende schakeling is getekend: maximaal punten. Opgave 6 Nanogenerator Maximumscore 0 voorbeeld van een antwoord: Er is sprake van een nanogenerator, omdat de afmetingen van deze generator in de orde van grootte van nanometers zijn. voorbeeld van een antwoord: Actinium-5 zendt -straling uit. Deze straling is sterk ioniserend (sterker dan en ) en heeft een korte dracht. De halveringstijd (0,0 dagen) is niet heel klein, zodat de meeste actiniumatomen nog niet vervallen zijn voordat ze de tumorcellen bereikt hebben. De halveringstijd is niet heel groot, zodat de radioactieve stof na een redelijke tijd is uitgewerkt. inzicht in sterk ioniserend karakter van -straling / korte dracht van -straling inzicht waarom de halveringstijd niet te klein mag zijn inzicht waarom de halveringstijd niet te groot mag zijn www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II antwoord: Bi voorbeeld van een antwoord: isotoop straling halveringstijd energie (MeV) 5 89 Ac 0,0 d 5,8 87 Fr 4,8 min 6, At 0 3 s 7, Bi ( ) 46,5 min, 3 84 Po 3, 0 6 s 8, Pb 3,3 u 0, Bi (stabiel) inzicht dat bij -verval het atoomnummer met en het massagetal met 4 afneemt en dat bij -verval het atoomnummer met toeneemt en het massagetal gelijk blijft de twee tussenkernen in overeenstemming met atoomnummer juiste stralingssoorten met consequente halveringstijd consequente energiewaarden completeren van antwoord www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 005-II Maximumscore 4 3 uitkomst: H = 0,9 Sv voorbeeld van een antwoord: Voor het ontvangen dosisequivalent ten gevolge van de -stralers geldt: 3 5,8 6,3 7,0 8,3,60 0 H 0 0,9 Sv. 9 0,30 0 inzicht dat meerdere -stralers gebruikt moeten worden E gebruik van H Q met E omgerekend naar J m uitdrukken van de massa in kg completeren van de berekening De berekening moet in overeenstemming zijn met de in de vorige vraag gevonden -stralers. www. - -