Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2006-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 4 Beoordelingsmodel Opgave Hogesnelheidstrein uitkomst: 5 kmh of 4,0 ms voorbeelden van een berekening: methode De rit duurt 5 uur en 7 minuten; t = 5,67 uur. v gem s kmh. t 5,67 s gebruik van vgem t uitdrukken van t in h completeren van de berekening methode De rit duurt 5 uur en 7 minuten; t,00 s. 4 v gem s ,0 ms. 4 t,0 0 s gebruik van vgem t uitdrukken van t in s completeren van de berekening www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II uitkomst:, m s voorbeelden van een berekening: methode De beginsnelheid is 50 km h = 69,4 m s ; vgem v max 4,7 ms. s,8 0 v 69,4 s vgemt ofwel t 5,8 s; a, m s. v 4,7 t 5,8 gem gebruik van s vgemt inzicht v v gem max gebruik van v at met v in ms completeren van de berekening Opmerkingen Als gebruik gemaakt is van de formules s at en v at : goed rekenen. Wanneer s vt is toegepast zonder notie dat v v max : maximaal punten toekennen. methode Wet van arbeid en kinetische energie: Omdat Fw Invullen levert: ma geldt: mve mv b Fws. v e v b as. 0 69,4 a,8 0 a, ms. gebruik van de wet van arbeid en kinetische energie gebruik van de formules E k mv, W Fs en F ma inzicht dat v e v b as completeren van de berekening Maximumscore antwoord: De trein remt af. Maximumscore 5 a m s 4 antwoord: voorbeelden van een antwoord: methode F z = 6,0 cm lang. F z correspondeert met een kracht van 0,099,8 0,90 N. Lengte van F res is 6 mm (met een marge van mm); 6 mm in de tekening komt overeen met een kracht van 0,090 N. Fres 0,090 m s a. m 0,09 www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II α Z F Z construeren van F s construeren van F res bepalen van de lengte van F res (met een marge van mm) gebruik van F res = ma en F mg of inzicht a 0,g z completeren van de bepaling methode In de figuur is op te meten dat 6. res res Er geldt: tan F a = F g ofwel ares gtan 69,80,05 ms. z construeren van F s construeren van F res bepalen van (met een marge van º) res res inzicht tan F a = of tan = F z g completeren van de bepaling www. - -

4 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 5 uitkomst: 0,8 m 4,0 T,40 s ; T T T,40 s ; l 0,650 T =, 67 s g 9,8 T 0,8087 s. x 0,5,40 0,8087 0,5 s x 9,8 0,8 m. 9,8 T berekenen van T inzicht T T T gebruik van T l g completeren van de berekening Opgave SoloTrek 6 uitkomst: F stuw =,660 N Omdat de krachten constant zijn, is de beweging eenparig versneld, zodat geldt: Invullen geeft: 5,0 a 4,0 zodat a 0,65 ms. Voor de krachten geldt: F = ma, zodat F stuw F z = ma. Invullen geeft: F stuw 559,8 = 550,65. Hieruit volgt: F stuw =,660 N. gebruik van s at. s at inzicht F stuw F z = ma gebruik van Fz mg completeren van de berekening www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II Maximumscore 5 7 uitkomst: t = 5,0 s (=,5 h) De stookwaarde van benzine is 0 9 Jm. De chemische energie van 47 liter benzine bedraagt: E in = =,550 9 J. Pnuttig 075,5 5 Voor het rendement geldt: 00%, zodat Pin,940 W. Pin 0,0 Ein Uit E in = P in t volgt dat de tijd kan worden berekend met t. P Invullen geeft: 9,550 t 5,0 s (=,5 h). 5,94 0 opzoeken omrekeningsfactor van pk naar W Pnuttig gebruik van 00% P in inzicht E in = V benzine stookwaarde en opzoeken van stookwaarde van benzine gebruik van E in = P in t completeren van de berekening in Opgave Ding-dong 8 uitkomst: v 59 ms De klankstaaf heeft twee knopen bij P en Q. Voor de grondtoon geldt: PQ = = 7,5 cm. = 5 cm; v f = 90,5 59 ms. inzicht dat PQ = gebruik van v f completeren van de berekening 9 voorbeeld van een antwoord: De golflengte in beide klankstaven is hetzelfde. Een lagere toon betekent een kleinere frequentie. Met v f volgt dat bij een lagere frequentie de voortplantingssnelheid kleiner is. Dit is het geval voor de linker, dunnere klankstaaf. Dus de voortplantingssnelheid in de dunne klankstaven is kleiner. inzicht dat golflengte in beide klankstaven gelijk is inzicht dat bij de linker klankstaaf een kleinere frequentie hoort conclusie www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 0 uitkomst: t = 0,05 s 4% van de elektrische energie wordt omgezet in zwaarte-energie. Voor de ontstane zwaarteenergie geldt dus Ez UIt 0,04 6,00, 5t 0,06 t. Ez mgh0 9,850,940 J. Bij de minimale indruktijd geldt: 0,04 E el = E z 0,06 t =,94 0 t 0,05 s. inzicht dat E el = UIt gebruik van E z = mgh Ez inzicht dat t 0,04 Pel completeren van de berekening uitkomst: T = 0, s F F veer = Cu dus C. In de evenwichtsstand geldt: Cu = mg. u mg 0 9,8 C 9,4 Nm. u 4,00 m 0 T 0, s. C 9,4 inzicht dat in de evenwichtsstand geldt: Cu = mg gebruik van T m C completeren van de berekening Opgave 4 Sterilisatie Maximumscore voorbeeld van een antwoord: Deze bezorgdheid is niet terecht. Na de bestraling met -straling bevatten deze voorwerpen geen radioactieve stoffen. inzicht dat de voorwerpen na de bestraling niet besmet zijn consistente conclusie voorbeeld van een antwoord: Co Ni + of Co Ni + e het elektron rechts van de pijl Ni als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts kloppend www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 4 uitkomst: t = 7 jaar De activiteit is evenredig met het aantal aanwezige radioactieve atoomkernen. t Voor de activiteit geldt dan: At A0 met = 5,7 jaar. Invullen geeft: t = 7 jaar t t 5,7. Hieruit volgt: t log 0,4,. 5, 7 log 0,5 inzicht dat At A0 opzoeken van de halveringstijd completeren van de berekening 5 uitkomst: Het aantal -fotonen per seconde bedraagt 0. E Voor de dosis geldt: D st r, zodat voor de benodigde stralingsenergie geldt: E str = Dm. m Hieruit volgt: E str = 0 4 0,000 9 =,00 7 J. Deze energie moet in 5 minuten worden geleverd. Per seconde moet dus,0 0, 0 J worden geleverd. 560 De energie van één -foton bedraagt, MeV =,,60 =,80 J., 0 Het aantal -fotonen per seconde bedraagt dus: 0., 8 0 inzicht dat E str = Dm Estr inzicht dat N en omrekenen fotonenergie naar joule Ef omrekenen naar seconden completeren van de berekening Opgave 5 Zonnetoren Maximumscore 6 uitkomst: 9,59 uur 700 De omgezette energie per dag is,9 GWh =,90 MWh. 65, 9 0 Met E Pt volgt t 9,59 uur. 00 gebruik E Pt completeren van de berekening www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 7 uitkomst: T 8 K Het vermogen dat de lucht van de zon ontvangt, is zon 0 P I r 0,80, 0,50,04 0 W. De hoeveelheid warmte die de lucht per minuut ontvangt, is gelijk aan 0 Q Pt,040 60,0 J. Voor de temperatuurstijging per minuut geldt: Q, 0 T 8 K. 7 mc 4,0,00 0 inzicht dat I zon r gebruik van Q Pt gebruik van Q mc T met opzoeken c lucht completeren van de berekening 8 voorbeeld van een antwoord: toren glazen plaat warme lucht zonnestraling hete lucht zonnestraling glazen plaat warme lucht uitleg: Door het verwarmen zet lucht uit. Hierdoor wordt de dichtheid kleiner dan de dichtheid van koude lucht. De warme lucht gaat daardoor opstijgen (door de toren). Onder de glazen plaat ontstaat dan een lage druk. Daardoor zal er lucht vanuit de omgeving onder de glasplaat worden gezogen. tekening met pijlen voor de stroomrichting onder glasplaat en in de toren tekenen van pijlen buiten de zonnetoren inzicht dat de dichtheid van warme lucht kleiner is dan de dichtheid van koude lucht en dat de warme lucht hierdoor omhoog gaat www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 9 9 uitkomst:,0 J Het volume lucht dat per seconde passeert is ,7 0 m. rv pv,0 0 7,70 7 Het aantal mol is dan n, 490 mol. RT 8,5 De massa van de lucht is dan, ,09 = 7,0 5 kg. E 5 9 mv 7,0 54,0 J. k inzicht dat V r v pv gebruik van n met R opgezocht RT omrekening naar massa en gebruik van Ek mv completeren van de berekening 0 voorbeeld van een antwoord: T normaal S oog warme lucht S punt S gespiegeld in de reflectielaag (of het oog gespiegeld) met dit gespiegelde punt het punt gevonden waar de lichtstraal wordt gespiegeld lichtstraal met pijl getekend van S via de reflectielaag Opmerking Als een kandidaat niet S of het oog gespiegeld heeft, maar met behulp van hoek van inval = hoek van terugkaatsing de juiste lichtstraal heeft getekend: maximaal punten toekennen. voorbeeld van een antwoord: De lichtstraal die vanuit S de overgang van koude naar warme lucht treft, zal een invalshoek hebben die groter is dan de grenshoek. Hierdoor ontstaat totale reflectie. Een lichtstraal die vanuit de top T de overgang van koude naar warme lucht treft, zal een invalshoek hebben die kleiner is dan de grenshoek. Er ontstaat nu vooral breking. (De intensiteit van de teruggekaatste lichtstraal is nu te weinig om waar te nemen.) inzicht totale reflectie of noemen van de grenshoek inzicht dat de lichtstraal die vanuit T na spiegeling het oog zou treffen, een kleinere invalshoek met de normaal op de luchtlaag heeft inzicht dat er geen totale terugkaatsing meer optreedt als de invalshoek kleiner is dan de grenshoek www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II Opgave 6 Automatische lichtschakelaar Maximumscore voorbeeld van een antwoord: Zij moeten weten hoe groot het totale vermogen van de lampen in het lokaal is en hoeveel tijd ze in de nieuwe situatie per dag minder branden dan in de oude situatie. het totale vermogen van de lampen de tijd dat de lampen minder branden voorbeeld van een antwoord: lichtsensor + - & bewegingssensor pulsgenerator puls/minuut sensor set M reset teller telpulsen aan/uit reset 8 4 LED 8-uitgang teller naar reset van de geheugencel reset teller aangesloten op de bewegingssensor gebruik van invertor na de lichtsensor completeren van de schakeling Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet werkende schakeling is getekend: maximaal punten toekennen. www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 006-II 4 antwoord: Als de lichtintensiteit kleiner is dan,00 lux. voorbeeld van een antwoord: De ADC verdeelt de spanning van 5 V in 6 gelijke stappen. Als de uitgangen 4 en 8 hoog zijn, is de spanning groter dan van 5,0 V =,75 V. 6 Uit figuur 0 volgt dan dat de lichtintensiteit kleiner is dan,00 lux. inzicht dat de 4-bits ADC de spanning omzet in 6 gelijke stappen inzicht dat het omslagpunt ligt bij,75 V bijbehorende waarde van de lichtintensiteit aflezen met marge van 0,0 lux completeren van het antwoord www. - -