Eindexamen natuurkunde 1 havo 2006-I

Transcriptie

1 4 Beoordelingsmodel Opgave Itaipu uitkomst: In dat jaar waren er gemiddeld 5 generatoren in bedrijf. voorbeelden van een berekening: methode Als een generator continu draait, levert hij in een jaar een hoeveelheid energie gelijk aan: 5 9 E Pt ,0 6,3 kwh. De totale hoeveelheid energie die de centrale in 000 heeft geleverd, is 9,3 Er waren dus gemiddeld 5 generatoren in bedrijf. 9 6,3 9,3 kwh. inzicht dat E Pt inzicht dat het gemiddeld aantal generatoren dat in bedrijf is, gelijk is aan de totaal geleverde energie gedeeld door de door één generator geleverde energie completeren van de berekening methode De totale hoeveelheid energie die de centrale in 000 heeft geleverd, is 9,3 kwh. E 9,3 3 Met vol vermogen zou de centrale dan t 7,38 h hebben gewerkt. 5 P 8 7,0 3 7,38 De centrale heeft dan 0% 84,3% van de maximaal mogelijke tijd gewerkt Er waren dus gemiddeld 0, generatoren in bedrijf. E inzicht dat t P inzicht dat het percentage generatoren dat gemiddeld in bedrijf was, gelijk is aan bedrijfstijd bij vol vermogen 0% aantal uren in een jaar completeren van de berekening www. - -

2 methode 3 9,3 Het gemiddeld vermogen van de centrale in 000 was Er waren dus gemiddeld 7, ,0 5 generatoren in bedrijf. 7,06 kw. E gebruik van P t inzicht dat het aantal generatoren dat in bedrijf was, gelijk is aan het gemiddeld vermogen van de centrale het vermogen van een generator completeren van de berekening Maximumscore 5 uitkomst: 84% of 0,84 Pnuttig Voor het vermogen geldt: 0%, Pin 5 waarin Pnuttig 7,0 kw en Pin de kinetische energie plus de verandering van de zwaarte-energie van het water dat per seconde de pijp in stroomt. E mv (8,0), 7 J. k 3 8 en Ez mg h 690 9,8 0 8, J. 8 7,0 Hieruit volgt dat 0% 84%. 7 8, + 8, Pnuttig gebruik van 0% Pin 5 inzicht dat Pnuttig 7,0 kw en Pin de kinetische energie plus de verandering van de zwaarte-energie van het water dat per seconde de pijp in stroomt gebruik van E mv en E mgh k z berekenen van Ek en Ez completeren van de berekening www. - -

3 3 uitkomst: Het waterniveau daalt 3,3 (mm). In uur stroomt er , 4,68 9 m 3 water uit het stuwmeer. Het waterniveau in het meer daalt dan 9, , 3 3,3 m 3,3 mm. berekenen van de hoeveelheid water die uit het meer stroomt hoeveelheid uitgestroomd water inzicht dat de daling van het waterniveau gelijk is aan oppervlakte van het stuwmeer omrekenen van km naar m completeren van de berekening Een uitkomst in m: goed rekenen. 4 voorbeelden van voordelen: geen uitputting van fossiele brandstoffen schone energieopwekking / geen luchtvervuiling door verbranding van brandstoffen / geen afval energie is (normaal gesproken) altijd en direct voorradig / geen aanvoerproblemen voorbeelden van nadelen: neemt veel ruimte in / er moeten grote gebieden onder water gezet worden richt grote schade aan bij dambreuk in tijden van extreme droogte kan de energievoorziening in gevaar komen ontregeling van de waterhuishouding in het gebied onder de dam per voordeel (tot een maximum van twee) nadeel Opgave Fiets met pedaalbekrachtiging 5 voorbeeld van een antwoord: Tot 6 km/h is P P motor fietser gelijk aan (dus Pmotor P ). fietser in de trant van De grafiek is tot 6 km/h horizontaal (en/of recht) en P motor is constant : 0 punten. P fietser www

4 6 uitkomst: Fw 3 N Voor het aandrijvend vermogen van de fiets geldt: P Fv. 6 Hierin is: v 4, 44 m/s, P 8 56 W en F de totale aandrijfkracht van de fiets. 3,6 56 Dus F 3 N. Omdat de snelheid constant is, geldt ook dat Fw 3 N. 4, 44 gebruik van P Fv toepassen van de factor inzicht dat de wrijvingskracht en stuwkracht even groot zijn completeren van de berekening Als wordt uitgegaan van de formule 7 uitkomst: s 99 km P F v: goed rekenen. Wuit Voor het rendement geldt: 0%, waarin Ein 0,3 kwh en 54%. Ein Hieruit volgt dat Wuit 0,54 0,3 0,73 kwh. Voor de arbeid die de motor levert, geldt: Wuit Pt, waarin P 0,08 kw. Wuit 0,73 Hieruit volgt dat t 6,7 h. P 0,08 Dus de fietser kan s vt 6 6,7 99 km afleggen. w Wuit gebruik van 0% met Ein 0,3 kwh Ein inzicht dat E Pt berekenen van de rijtijd completeren van de berekening 8 uitkomst: I 0,3 A Het vermogen waarmee de accu wordt opgeladen, is E,5 P 7,0 W. t 4, P 7,0 Voor de stroomsterkte die het lichtnet levert, geldt: I 0,3 A. U 30 E gebruik van P t berekenen van t in s gebruik van P UI completeren van de berekening www

5 9 voorbeelden van argumenten voor: De fiets produceert geen uitlaatgassen. De motor levert alleen vermogen als dat echt nodig is. De fiets gebruikt weinig energie. voorbeelden van argumenten tegen: Deze fiets verbruikt (elektrische) energie / gewoon fietsen is milieuvriendelijker. De opwekking van de elektriciteit om de accu op te laden, kan milieubelastend zijn. Een versleten accu is milieubelastend. een juist argument voor een juist argument tegen Argumenten voor en/of tegen die geen betrekking hebben op milieuaspecten niet goed rekenen. Opgave 3 Bewegen op de maan uitkomst: h,8 m voorbeelden van een berekening: methode Er geldt: mgh mv, waarin g, 63 m/s en v 3, 0 m/s. v (3,0) Hieruit volgt dat h,8 m. g,63 inzicht dat mgh mv inzicht dat m wegvalt of kiezen van een waarde voor m completeren van de berekening methode Als een voorwerp op de maan valt, geldt: De tijd volgt uit Hieruit volgt dat inzicht dat v g maan t, waarin h, 63 (, 84),8 m. maan maan, h g t waarin v 3, 0 m/s, dus 3, 0 t, 63 gmaan, 63 m/s.,84 s. h g t berekenen van t completeren van de berekening Als de tijd verkeerd is berekend: maximaal punt. www

6 voorbeeld van een antwoord: F t Z F r F z De resultante van F z en F t is loodrecht op de wand gericht. De resultante moet ongeveer 6 maal zo klein zijn als F z (omdat g maan 6 maal zo klein is als g aarde ) en dat is ook zo in de figuur. (De jongen springt dus als het ware op de maan.) construeren van het krachtenparallellogram of ontbinden van F z tekenen van de resultante van F z en F t (de richting mag maximaal 5 o afwijken van de lijn loodrecht op de wand) inzicht dat de resultante van F z en F t loodrecht op de wand gericht is constatering dat in de figuur de resultante ongeveer 6 maal zo klein is als F z Als uit de uitleg blijkt dat de kandidaat begrepen heeft dat de resultante van F z en F t de zwaartekracht op de maan voorstelt, hoeft niet expliciet te zijn vermeld dat de resultante loodrecht op de wand is gericht. www

7 Maximumscore 5 voorbeeld van een antwoord: berekenen van de horizontale afstand: Voor de beweging in verticale richting geldt: waarin h, 00 m en g m/s maan, 63. maan, h g t,00 Dus de valtijd op de maan is: t,8 s., 63 Voor de horizontale verplaatsing geldt: x vt 0, waarin v0, 80 m/s en t,8 s. Hieruit volgt dat de horizontale verplaatsing gelijk is aan, 80,8, 99 m. De grafiek ziet er ongeveer als volgt uit:, h (m),0 0,8 0,6 0,4 0, 0 0 0, 0,4 0,6 0,8,0,,4,6,8,0,,4 x (m) inzicht dat voor de beweging in verticale richting geldt dat maan h g t berekenen van de valtijd inzicht dat voor de horizontale verplaatsing geldt dat x vt 0 berekenen van de horizontale verplaatsing tekenen van de grafiek en Er hoeft niet gelet te worden op het aantal significante cijfers van de uitkomst van de berekening. Als met een verkeerde formule voor de beweging in horizontale of verticale richting is gewerkt of als voor een van deze bewegingen van een verkeerde aanname is uitgegaan: maximaal 3 punten. Als met een verkeerde formule voor de beweging in horizontale én verticale richting is gewerkt of als voor beide bewegingen van een verkeerde aanname is uitgegaan: maximaal punt. De vorm van de parabool mag met enige souplesse beoordeeld worden. www

8 Opgave 4 Rookmelder 3 antwoord: Ra Rn + He (+ ) of: Ra Rn + (+ ) deeltje rechts van de pijl Rn als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) aantal nucleonen links en rechts gelijk 4 uitkomst: s 7,5 m voorbeelden van een bepaling: methode De afstand die het -deeltje aflegt, is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek. 7 8 Dus s, 5, 0 7,5 m. inzicht dat de afstand die het -deeltje aflegt, gelijk is aan de oppervlakte onder de grafiek inzicht dat de oppervlakte basis hoogte completeren van de bepaling methode Voor de afstand die het -deeltje aflegt, geldt: s v gem t, 7 7 waarin v,5 0,75 m/s en 8 t, 0 s. gem Hieruit volgt dat gebruik van 7 8 s 0,75,0 7,5 m. s vgemt bepalen van v gem completeren van de bepaling 5 uitkomst: I, 3 A U Voor de stroomsterkte geldt: I, waarin U 5,0 V en R 5,0 Hieruit volgt dat I, 3 A. 3,8 R 3,8. gebruik van U IR completeren van de berekening www

9 6 voorbeeld van een schakeling: U R + - A naar alarm U ref verbinden van U R met de ingang van een comparator inzicht dat er een invertor nodig is completeren van de schakeling en Een goede oplossing is dat de uitgang van de invertor verbonden wordt met de set van een geheugencel en de uitgang van de geheugencel met A. Als er geen of een foute waarde voor U ref is ingevuld: geen aftrek. Als door extra of foute verbindingen of verwerkers een niet naar behoren werkende schakeling is getekend: maximaal punt. 7 voorbeelden van een antwoord: methode Radium-6 zendt ook -straling uit. De -straling kan wel door de wand dringen. constatering dat radium-6 ook -straling uitzendt constatering dat -straling wel door de wand kan dringen methode De dochterkernen van radium-6 kunnen -straling en/of -straling uitzenden. Deze straling kan wel door de wand dringen. inzicht dat de dochterkernen van radium-6 -straling en/of -straling kunnen uitzenden constatering dat deze straling wel door de wand kan dringen 8 voorbeeld van een antwoord: 3 Radium-6 heeft een halveringstijd van, 60 jaar. Die tijd is zo groot dat in een jaar de activiteit nauwelijks zal afnemen. (Het is dus een redelijke veronderstelling.) opzoeken van de halveringstijd van radium-6 inzicht dat bij een zeer grote halveringstijd de activiteit in een jaar nauwelijks zal afnemen www

10 9 uitkomst: H 0,97 Sv Een activiteit van Bq betekent dat er per seconde radiumkernen vervallen. 3 Per seconde komt er dus 7,7 7,7 J vrij. 4 In een jaar komt er dus ,7,43 J vrij. 4,43 Hieruit volgt dat H 0 0,97 Sv. 3 5,0 inzicht dat er radiumkernen per seconde vervallen berekenen van het aantal seconden in een jaar berekenen van de energie die in een jaar vrijkomt completeren van de berekening Opgave 5 Inschakelen van een lampje 0 voorbeeld van een antwoord: Als R niet veel kleiner is dan de weerstand van het lampje zou de stroomsterkte door / de spanning over het lampje te veel beïnvloed worden. Maximumscore antwoord: U I,0 en U Als is geantwoord I : goed rekenen. R Als is geantwoord U IR: 0 punten. uitkomst: RL 5 voorbeeld van een bepaling: Op t 0s is de stroomsterkte 0,35 A. Dan is de totale weerstand van het circuit: Hieruit volgt dat RL 7,,0 5. R totaal Ubron 6,0 7,. I 0,35 aflezen van de stroomsterkte op t 0s Ubron inzicht dat Rtotaal I inzicht dat R R L totaal,0 completeren van de berekening Als R L gelijkgesteld is aan R totaal : maximaal punten. www. - -

11 3 voorbeeld van een antwoord: Door het inschakelen van de stroom stijgt de temperatuur van de gloeidraad. Als de temperatuur stijgt, neemt de weerstand van de gloeidraad toe. (Hierdoor neemt de totale weerstand van het circuit toe en daalt de stroomsterkte.) constatering dat door het inschakelen van de stroom de temperatuur van de gloeidraad stijgt inzicht dat de weerstand van de gloeidraad toeneemt als de temperatuur stijgt 4 uitkomst: PL 0, 47 W Voor het vermogen dat het lampje opneemt, geldt: P U L I. Uit de grafiek blijkt dat I 0,080 A. De spanning over het lampje is: UL Ubron IR 6,0 0,080,0 5,84 V. Hieruit volgt dat PL 5,84 0,080 0, 47 W. gebruik van P UI aflezen van I (met een marge van 0,05 A) berekenen van U L completeren van de berekening Als U L gelijkgesteld is aan U bron : maximaal punten. www. - -