Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2006-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II 4 Beoordelingsmodel Opgave Ding-dong voorbeeld van een antwoord: Bij gelijkstroom ontstaat er een constant magnetisch veld in de spoel; bij wisselstroom een wisselend magnetisch veld. In beide gevallen is de richting van het magneetveld in de ijzeren pen hetzelfde als in de spoel. In beide gevallen wordt de ijzeren pen dus in de spoel getrokken. Het maakt dus niet uit of er een wisselspanningsbron of gelijkspanningsbron gebruikt wordt. inzicht dat een wisselstroom een wisselend magnetisch veld veroorzaakt in de spoel inzicht dat de richting van het magneetveld in de ijzeren pen altijd hetzelfde is als in de spoel completeren van de uitleg 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 = 390,5 59 ms. inzicht dat PQ = gebruik van v f completeren van de berekening 3 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. - -

2 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II 4 uitkomst: t = 0,05 s 4% van de elektrische energie wordt omgezet in zwaarte-energie. Voor de ontstane zwaarte-energie geldt dus Ez UIt 0,046,00, 5t 0,06 t Ez mgh0 9,850,940 J. Bij de minimale indruktijd geldt: 0,04 E el = E z 0,06 t =, t 0,05 s. inzicht dat E el = UIt gebruik van E z = mgh Ez inzicht dat t 0,04 P el completeren van de berekening 5 uitkomst: T = 0,3 s F F veer = Cu dus C. In de evenwichtsstand geldt: Cu = mg. u 3 mg 0 9,8 C 9,4 Nm. 3 u 4,00 3 m 0 T 0,3 s. C 9,4 inzicht dat in de evenwichtsstand geldt: Cu = mg gebruik van T m C completeren van de berekening Opgave Sojoez 6 uitkomst: s = 75,0 km voorbeelden van een berekening: methode v 50 Voor de versnelling geldt: a 0,4 ms. t 0 s at 4 0,4 0 7,50 0 m 75,0 km. v gebruik van agem t gebruik van s at completeren van de berekening www. - -

3 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II methode v v ms ; gem eind s vgemt 650 7,500 m = 75,0 km. 4 inzicht v v gem gebruik van eind s v t gem completeren van de berekening Opmerking Wanneer als antwoord 50 km wordt gevonden: maximaal punt toekennen. 7 voorbeeld van een antwoord: Voor de versnelling van de raket geldt [regel 8]: a = Fres / m. De teller van deze breuk [regel 7: Fres = Fstuw Fz] neemt toe omdat de zwaartekracht afneemt, aangezien de massa van de brandstof mb afneemt. De noemer van deze breuk [regel 4: m = mr + mc + mb] wordt kleiner omdat mb afneemt. De versnelling neemt dus toe. F res inzicht dat aan de hand van a m beredeneerd moet worden beredeneren dat F res toeneemt beredeneren dat m afneemt consistente conclusie op basis van F én m res Maximumscore 8 uitkomst: 60 3 vverticaal, 30 0 Er geldt: sin 0,867 3 v, vverticaal inzicht sin v completeren van de berekening www

4 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II 9 uitkomst: v 7670 ms Voor het ruimtestation geldt F g = F mpz. GmM mv GM Invullen geeft: zodat v. G = 6,6760 Nm kg. r r r 4 M is de massa van de aarde: M 5,976 0 kg. r = R aarde + h = 6, = 6, m. GM Invullen levert als uitkomst: v 7670 ms. r inzicht dat F g = F mpz inzicht dat r = R aarde + h opzoeken G, M en R aarde completeren van de berekening 0 uitkomst: v gassen(na),7 0 ms Tijdens het uitstoten van de gassen geldt de wet van behoud van impuls: p p ( mv) ( mv) ( mv). voor na soj(voor) soj(na) gassen(na) Invullen geeft: 7,50 3,0 = 7, ,8 + 50v gassen(na). Hieruit volgt dat v gassen (na) =,70 ms. gebruik van p = mv inzicht dat ( mv) soj(voor) ( mv) soj(na) ( mv) gassen(na) alle waarden op de juiste plaats ingevuld completeren van de berekening Opgave 3 Zonnetoren Maximumscore uitkomst: 9,59 uur De omgezette energie per dag is,9 GWh =,9 0 MWh , 9 0 Met E Pt volgt t 9,59 uur. 00 gebruik E Pt completeren van de berekening www

5 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II uitkomst: T 8 K Het vermogen dat de lucht van de zon ontvangt, is zon P I r 0,80,3 0,5 0,04 0 W. De hoeveelheid warmte die de lucht per minuut ontvangt, is gelijk aan 0 Q Pt,040 60,0 J. Q, 0 Voor de temperatuurstijging per minuut geldt: T 8 K. 7 3 mc 4,30,00 0 inzicht dat zon gebruik van Q Pt gebruik van Q mc T met opzoeken c lucht completeren van de berekening 3 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

6 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II 9 4 uitkomst:,0 J Het volume lucht dat per seconde passeert is rv ,70 m. pv,0 0 7,70 7 Het aantal mol is dan n, 490 mol. RT 8,3353 De massa van de lucht is dan, ,09 = 7,30 5 kg. E 5 9 k mv 7,3 0 54, 0 J. inzicht dat V r v pv gebruik van n met R opgezocht RT omrekening naar massa en gebruik van E mv k completeren van de berekening Maximumscore 5 5 uitkomst: Ns,0 4 6 Voor het verlies geldt: Pverlies I R 0,00000 I 5 I 56 A. 6 5 Na het omhoog transformeren geldt: Ps UsIs 00 0 zodat Us 3,87 0 V. Voor de verhouding van het aantal windingen geldt: Ns : Np Us : Up 3,870 :0 3. Hieruit volgt dat Ns, 0. inzicht dat P verlies = I R in rekening brengen van,0% gebruik van P = UI gebruik van Ns : Np Us : Up of Ns : Np Ip : Is completeren van de berekening Opmerking Als is geantwoord N s =, 0 4 dit goed rekenen. www

7 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II Maximumscore 5 6 voorbeeld van een antwoord: T normaal S oog warme lucht S 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.) punt S gespiegeld in de reflectielaag (of het oog gespiegeld) juiste lichtstralen getekend van S naar het oog 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 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 4 punten toekennen. www

8 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II Opgave 4 Automatische lichtschakelaar 7 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 3 punten toekennen. 8 voorbeeld van een antwoord: lichtsensor A D C 4 8 & P toelichting: 00 lux in figuur 8 correspondeert met 3,75 V. 3,75 6. Digitale code Als de uitgangen 4 en 8 hoog zijn, moet P hoog zijn. Dus een EN-poort aansluiten op de 4 en 8 van de AD-omzetter. inzicht dat 00 lux correspondeert met 3,75 V berekenen of inzicht dat de decimale uitgangswaarde van de ADC is een EN-poort aansluiten op de 4 en de 8 van de AD-omzetter www

9 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II Opgave 5 Kosmische achtergrondstraling 9 uitkomst: E foton = 3, J Voor het massadefect geldt: m = (, ,008665,040) u =, u m,3880, ,96540 kg. Voor de bindingsenergie geldt: E = mc = 3, J. De benodigde energie van het foton bedraagt dus ook 3, J. inzicht mmh mn md berekenen massadefect in u gebruik van E = mc of van omrekeningsfactor u = 93,49 MeV completeren van de berekening Maximumscore 0 voorbeeld van een antwoord: 0 0 n p+ e inzicht dat er een proton ontstaat kloppende atoomnummers en massagetallen uitkomst: aantal protonen : aantal neutronen = 00 : Voor het radioactief verval geldt: N t N 0 met = 0,6 minuut. Stel dat er oorspronkelijk 000 protonen en 000 neutronen zijn. Na,00 uur geldt voor het aantal overgebleven neutronen: 60,0 0,6 N,00 uur000 9,77. Er zijn dus 980, neutronen vervallen en omgezet in een proton. Np 980, 00 Na,00 uur geldt dus:. N 9,8 gebruik van N t N 0 n t t met = 0,6 minuut berekenen overgebleven deel neutronen na één uur inzicht dat aantal protonen toeneemt terwijl aantal neutronen afneemt completeren van de berekening Opmerking 3 Wanneer t 0,9 0 s genomen uit tabel 6 van Binas (vijfde druk): goed rekenen. www

10 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-II uitkomst: De fotonenergie is met een factor 3, 0 afgenomen. Voor de energie van de achtergrondstraling jaar na de oerknal geldt: 34 8 hc 6,630 3,000 9 Efoton,050 J. 6 0,97 0 Voor de golflengte van de straling die de aarde bereikt, geldt: max T = k w. 3, Hieruit volgt max, 060 m zodat E foton =,870 J.,73 9,050 3 De fotonenergie is dus met een factor,0 afgenomen., 870 hc gebruik van Efoton of inzicht dat de gevraagde factor gelijk is aan gebruik van max T = k w opzoeken van k w completeren van de berekening Maximumscore 3 voorbeeld van een antwoord: Als op sommige plaatsen de dichtheid groter is, dan zit daar dus een grotere concentratie van materie. Door de werking van de gravitatiekracht wordt de materie aangetrokken in de richting van de plaats met de grootste dichtheid. De dichtheid en de snelheid van de materie op die plaats neemt alsmaar toe (zodat uiteindelijk sterren of sterrenstelsels kunnen ontstaan). inzicht dat grotere dichtheid impliceert dat er op die plaats meer materie geconcentreerd zit inzicht dat door de werking van de gravitatiekracht (zwaartekracht) deze materie nog meer zal verdichten www