Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2001-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II 4 Antwoordmodel Opgave Seconde uitkomst: l = 0,48 m l gt T = p, dus l = = 0, 48 m g 4p l gebruik van T = p g Maximumscore antwoord: De frequentie van de straling is ongeveer H. Uit tabel 9B van Binas blijkt dat dee straling hoort in het SHF-gebied / UHF-gebied / gebied tussen de ultra korte golf en microgolven. inicht f» H gebruik van tabel 9B van Binas en benoemen van de soort straling 3 antwoord: Bij de expansie verricht het gas uitwendige arbeid (W > 0). Daar is energie voor nodig. Bij een adiabatisch proces kan dee energie niet van buitenaf komen (Q = 0). De benodigde energie wordt daarom onttrokken aan het gas elf. De potentiële energie van de gasatomen neemt niet af (DE p > 0). Daardoor neemt de kinetische energie van de gasatomen af (DE k < 0). (Het gas koelt dus af.) inicht dat het gas bij expansie uitwendige arbeid verricht waarvoor energie nodig is inicht dat er geen energie van buitenaf wordt toegevoerd inicht dat de potentiële energie van de gasatomen niet afneemt completeren van het antwoord Opmerking Alleen geantwoord: bij adiabatische expansie wordt energie aan het gas onttrokken, waardoor het afkoelt: maximaal punt. www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II Opgave Millenniumrad 4 antwoord: De persoon heeft gelijk, want voor ver verwijderde voorwerpen geldt: b b b g f f Nb : Ng ( = Nb, neg : Ng, neg ) = : = : = vg : vb v v v v b g b g inicht dat b» f voor ver verwijderde voorwerpen gebruik van b N = v inicht dat N boot : N gebouw = v gebouw : v boot alleen geldt als b» f conclusie antwoord: lengte beeldopfoto Er geldt: N =. lengte voorwerp Dit levert voor de straal van het rad N 0,040 rad = en voor de lengte van de bus. 7, N 0,0 bus = 0 0,0 0,040 Dus vrad : vbus = N bus : N rad = : =,». 0 7, opmeten van de straal van het rad en de lengte van de bus in de foto berekenen van N rad en N bus completeren van het antwoord Maximumscore 6 antwoord: Wie veraf niet scherp kan ien en dichtbij wel, is bijiend / heeft een te lange oogas / heeft een te sterke ooglens. Er is een negatieve (holle) lens nodig. inicht dat er sprake is van bijiendheid conclusie dat de contactlens negatief (hol) is www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II 7 uitkomst: =, 0 N r = r 7 rad Z katrol r F mast r S motor r Door opmeten in de tekening kan r worden bepaald: r = 3,3 cm en r = 4, cm. =, ,8= 4,7 0 6 F N 33, 4,7 0 6, 0 7 N = = 4, inicht r = r tekenen en opmeten van r (met een marge van mm) tekenen en opmeten van r (met een marge van mm) Opmerkingen Een oplossing met toelichting met de resultante van beide krachten door S: goed rekenen. 7 Door andere waarden van r en r kan de uitkomst ook ijn: =, 0 0 N. www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II Opgave 3 Kernfusiereactor 8 voorbeelden van benodigde gegevens: de massa van een 6 Li-kern; het aantal tritiumkernen dat uit een 6 Li-kern gemaakt kan worden; de grootte van de wereldbevolking; de energie die bij de beschreven fusie vrijkomt; de energie die nodig is om 3 H te produceren; het rendement van de centrale. per onafhankelijk benodigd gegeven 9 antwoord: H e 0-3 He elektron rechts van de pijl He als vervalproduct aantal nucleonen links en rechts van de pijl kloppend Maximumscore 0 antwoord: H = 4,0 0 msv, de limiet is 00 msv per jaar en wordt niet overschreden E =, 60 6,0 0,7 0 0,03 0,60 0 =,9 0 J. tot Het volume van het bestraalde huidweefsel is 6, = 4,8 0 m. Dus m = 4,8 0 kg.,9 0 - Dan is H = = 4, 0 0 Sv = 4,0 0 msv. 4,8 0 De limiet in tabel 99E is 00 msv per jaar en wordt dus niet overschreden inicht dat E tot = tan per s E b berekenen van E tot berekenen van de massa van het bestraalde weefsel berekenen van H opoeken van de dosislimiet voor de huid in tabel 99E en conclusie uitkomst: t =,3 0 (jaar) t 3 De halveringstijd is,3 jaar. Dus,3 6= 9, 0 ( ). Hieruit volgt t =,3 0 jaar. opoeken van de halveringstijd volledig invullen van de formule voor halveringstijd www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II Opgave 4 Bungee jump - uitkomst: v = 7 ms voorbeelden van berekeningen: methode Uit mgh = mv volgt v = gh = 9,8 = 7 ms. gebruik van mgh of van mv inicht mgh = mv methode Er geldt: s = at, dus. Hieruit volgt t =,7 s. = 9, 8 t Dus v = at = 9,8,7 = 7 m s. gebruik van s = at gebruik van v = at 3 antwoord: Tussen R en E geldt > v. Dus tussen R en E is de resulterende kracht op Joop omlaag gericht. Hij versnelt daar dus, omdat hij al omlaag bewoog. inicht dat boven E geldt > v conclusie op basis van een consistente redenering 4 antwoord: De som van E, E v en E k is constant, te weten E (0) = 3 kj. Daarom geldt voor de kinetische energie: E ( x) = 3 kj E ( x) E ( x). Zie figuur. k v E (kj) 0 E E v 0 E k x (m) inicht dat de som van E, E v en Ek constant is grafiek recht voor 0 m x m bepalen van E k voor begin- en eindpunt tekenen van de grafiek Maximumscore antwoord: Als er geen wrijvingskrachten (in het koord en de lucht) waren, dan ou de bungee jumper een ongedempte trilling gaan uitvoeren. In werkelijkheid wordt de trilling gedempt en komt de jumper in punt E tot stilstand. inicht in demping www. - -

6 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II Opgave Controlelampje Maximumscore 6 antwoord: U (V) 6,8 A,6 A,4, 0 Omdat A» benadering. A t bij een horiontale lijn bij U =,8 V is dee laatste waarde een goede inicht dat van de oppervlakte onder de grafiek gebruik moet worden gemaakt inicht dat A» bij U =,8 V A 3 7 uitkomst:,7 0 gulden E = Pt = UIt =,8 0,700 (VAh) = 4,06 (Wh) = 0,00406 kwh. Voor 0,00406 kwh is blijkbaar ƒ 6,9 betaald. 6,9 kwh kost hier dus = 7 gulden =,7 0 3 gulden. 0,00406 gebruik van E = Pt = UIt inicht dat 0,700 Ah moet worden genomen voor It berekenen van de energie in Wh of kwh Opmerking Fout in aantal significante cijfers: geen aftrek. www

7 - Eindexamen natuurkunde vwo 00-II 3 8 uitkomst: t =,9 0 uur < U >,8 De gemiddelde stroomsterkte is < I > = = R 6, Uit <I>t = 700 mah volgt t = =,9 0 uur. 0, = 0,363 ma. inicht dat met <U> gerekend moet worden < U > inicht dat < I > = met R = 6, 0 kw R 700 mah inicht dat t = < I > Maximumscore 9 antwoord: methode automatische schakeling R 0 0 H pulsgenerator R U - & LED EN U ref invertor verbinden van de van R met de comparator verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met een invertor verbinden van de invertor met een EN-poort verbinden van de pulsgenerator met de EN-poort en de uitgang van de EN-poort met de LED www

8 - - Eindexamen natuurkunde vwo 00-II methode automatische schakeling R 0 0 H pulsgenerator telpulsen R U U ref - aan/uit invertor reset teller LED verbinden van de van R met de comparato verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met reset teller, of via een invertor met aan/uit teller, of beide verbinden van de pulsgenerator met telpulsen verbinden van de uitgang van de teller met de LED methode 3 automatische schakeling R 0 0 H pulsgenerator R U U ref - > OF LED invertor verbinden van de van R met de comparator (eventueel via de sensoringang) verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met een OF-poort verbinden van de pulsgenerator met de OF-poort verbinden van de uitgang van de OF-poort via een invertor met de LED 0 antwoord: De weerstand van de automatische schakeling staat parallel aan R.Hun vervangingsweerstand is hierdoor lager dan 8,0 kw. Met een spanning van, V over de batterijen correspondeert nu een lagere U. Daarom moet de referentiespanning van de comparator lager worden dan,6 V. inicht parallelschakeling van de weerstand van de automatische schakeling en R inicht dat hun vervangingsweerstand lager is dan 8,0 kw inicht dat U nu lager is conclusie www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II Opgave 6 Bewegingssensor antwoord: methode v 343 Er geldt n = lf. Dus bij 0 C is l = =, mm.,9 0 = f Volgens de vuistregel moet l,0 mm (wat inderdaad het geval is) dus,9 0 H is geschikt. v gebruik van l = met f =,9 0 H f opoeken van de geluidsnelheid bij 0 C van l conclusie methode v 343 Er geldt v = lf. Dus bij 0 C is f = = =,7 0 H. l,0 0 Volgens de vuistregel moet f ³,7 0 H, dus,9 0 H is geschikt. v gebruik van f = met l =,0 0 m l opoeken van de geluidsnelheid bij 0 C van f conclusie antwoord: Bij de berekening van de afstand met s = vt wordt een te kleine waarde voor de geluidssnelheid gebruikt. De sensor berekent dan een te kleine afstand. inicht dat de sensor s = vt berekent met een vaste waarde voor v inicht dat de gebruikte waarde voor v te klein is conclusie 3 uitkomst: DL = (db) I Voor de geluidssterkte geldt L = 0log( ) = 0log( I 0 ). - 0 De afstand neemt met een factor 4 toe. P Volgens I = 4 pr neemt I dan met een factor 6 af. I 0 Invullen geeft: L = 0log ( ) = 0log ( I 0 ) 0log6. 6 Het verschil is DL = 0 log6 = db. inicht dat I omgekeerd evenredig is met bepalen van de factor 6 inicht dat L afneemt met 0 log6 r Opmerking Berekening met het gegeven dat 3 db overeenkomt met een factor : goed rekenen. www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 00-II 4 voorbeeld van een antwoord: Met behulp van de steilheid kan uit het (x,t)-diagram de constante snelheid worden bepaald. Gegeven is dat D t =, s, dus de afstand kan berekend worden met s=v D t. inicht in steilheid gebruik van s=v D t completeren van de uitleg Opmerking Een uitleg waarin geconcludeerd wordt dat extrapoleren van de rechter helling van de (x,t)-grafiek s levert als snijpunt met de x-as: goed rekenen. uitkomst: D t p =,3 0 s Op 40 cm van de muur komt de echo van het begin van een puls binnen, terwijl de sensor nog (net) beig is met het uitenden van (het einde van) dieelfde puls. Dus 0,40 3 D tp = =,3 0 s. 343 inicht dat op 40 cm van de muur de echo van het begin van een puls binnenkomt, terwijl de sensor nog (net) beig is met het uitenden van (het einde van) dieelfde puls inicht in factor www