Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2005-II

Transcriptie

1 Beoordelingsmodel Opgave Nerobergbahn uitkomst: Er is 9,0 0 liter water in wagon A gepompt. De totale massa van wagon A is gelijk aan de totale massa van wagon B. Hieruit volgt dat mwater (0 5) 60 9, 00 kg. liter water heeft een massa van kg. Er is dus 9,0 0 liter water in wagon A gepompt. inzicht dat de totale massa van wagon A gelijk is aan de totale massa van wagon B berekenen van m water uitkomst: m, 0 kg totaal Voor de resulterende kracht op het hele systeem geldt: FR mtotaal a, waarin FR FA FB,50 9,50,00 N en FR,00 Hieruit volgt dat mtotaal, 0 kg. a 0,7 a 0,7 m/s. gebruik van F ma inzicht dat FR FA FB Als F R gelijk gesteld is aan F A + F B : maximaal punt. www. - -

2 uitkomst: FK,0 N Voor de resulterende kracht op wagon B geldt: F R F K F B m B a, waarin FB 9,50 N, Hieruit volgt dat m 0,50 kg B en a 0,7 m/s. FK 9,50 0,50 0,7,0 N. inzicht dat FR FK FB inzicht FR mba Als F R gelijk gesteld is aan F K + F B : maximaal punt. uitkomst: v gem 7,5 km/h s Voor de gemiddelde snelheid geldt: vgem, waarin s 0, 8 km en t,5 0, 8 t 0,058 h. Hieruit volgt dat vgem 7,5 km/h. 60 0,058 s gebruik van vgem t omrekenen van s in km en t in h (of berekenen van vgem in m/s) Maximumscore 5 uitkomst: Het minimale vermogen dat de pomp moet leveren, is, 0 W. Voor de toename van de zwaarte-energie gepompt, geldt: E z mg h, Ez van het water dat in,0 uur omhoog wordt waarin m600 kg, g 9,8m/s en h 8 m. 7 Hieruit volgt dat Ez 600 9,88,890 J. E Voor het vermogen geldt: P z 7, waarin E z,890 J en t 6060,60 s. t 7,890 Het minimale vermogen dat de pomp moet leveren, is dus, 0 W., 6 0 gebruik van Ez mgh inzicht dat de massa van 60 m water gelijk is aan 60 0 kg E gebruik van P t www. - -

3 Opgave Cyclotron 6 antwoord: Zn p Ga + n invullen van het atoomnummer invullen van de naam van de isotoop invullen van het massagetal Maximumscore 7 uitkomst: E proton,90 J of Eproton,9 MeV voorbeelden van een berekening: methode De energie van het proton moet minimaal gelijk zijn aan de energie die correspondeert met het massaverschil links en rechts van de pijl: E mc Hierin is c,000 m/s. Hieruit volgt dat proton. 7 9 m (68,98568,957) u 0,08,660 kg,50 kg E proton,50 (,000 ),90 J. en inzicht dat Eproton mc berekenen van m in kg opzoeken van c methode De energie van het proton moet minimaal gelijk zijn aan de energie die correspondeert met het massaverschil links en rechts van de pijl. m 68,98568,957 0,08 u en u 9,9 MeV. Hieruit volgt dat Eproton 0,089,9,9 MeV. inzicht de energie van het proton minimaal gelijk moet zijn aan de energie die correspondeert met het massaverschil links en rechts van de pijl berekenen van m in u opzoeken dat u overeenkomt met 9,9 MeV www. - -

4 Maximumscore 6 8 uitkomst: v 6,9 0 m/s Voor de kinetische energie geldt: waarin 9 E k mv, E k 000,600,00 J 7 en m,670 kg. Hieruit volgt dat,00 6 v 6,9 0 m/s. 7, 67 0 gebruik van E k mv omrekenen van kev naar J opzoeken van de massa van het proton Maximumscore 9 uitkomst: B 0,5 T mv mpz, Voor de middelpuntzoekende kracht geldt: F r 7 7 waarin m,670 kg, v,50 m/s en r 0,8 m. 7 7, 67 0 (, 5 0 ) Dus Fmpz,80 N. 0, 8 Omdat de lorentzkracht de middelpuntzoekende kracht levert, geldt: Fmpz Bqv, 7 9 waarin v,50 m/s en q,600 C. F mpz,80 Hieruit volgt dat B 0,5 T. 9 7 qv,600,50 mv gebruik van Fmpz r berekenen van F inzicht dat Fmpz mpz Bqv Als in de vorige vraag met een verkeerde waarde voor de massa van het proton en/of de eenheidslading is gerekend en dat hier wordt herhaald: geen aftrek. www. - -

5 0 5 uitkomst: Bij de productie moet het gallium een activiteit van,00 Bq hebben. 0 Tussen productie en gebruik van het gallium-67 verlopen, 0 halveringstijden.,,0 Bij de productie is de activiteit dus maal groter dan bij het gebruik.,0 5 Hieruit volgt dat het gallium bij de productie een activiteit van 5,00,00 Bq moet hebben. inzicht dat er,0 halveringstijden zijn verstreken,0 inzicht dat de activiteit bij de productie maal groter is dan bij het gebruik Opgave Duikloep uitkomst: N, 8 (met een marge van 0,) voorbeeld van een bepaling: grootte van het beeld Voor de lineaire vergroting geldt: N. grootte van het voorwerp Een afstand van 7,5 cm op het lint onder de loep is op de foto 5, cm; een afstand van 7,5 cm op het lint naast de loep is,9 cm. 5, Hieruit volgt dat N, 8.,9 grootte van het beeld inzicht dat N grootte van het voorwerp opmeten van twee overeenkomstige afstanden onder en naast de loep completeren van de bepaling en Als op het lint een afstand kleiner dan cm is afgelezen: maximaal punten. Bij het drukken van het examen kunnen kleine afwijkingen ontstaan in de afmetingen van figuren. Om die reden zijn niet de bovengenoemde meetwaarden maatgevend maar die van de examinator zelf. Daarbij moet wel de genoemde marge in acht worden genomen. www

6 antwoord: B' L' + F L F tekenen van het verdere verloop van de bovenste twee lichtstralen construeren van het virtuele beeld van L tekenen van het verdere verloop van de onderste lichtstraal Maximumscore uitkomst: f 9, cm (met een marge van 0, cm) voorbeeld van een bepaling: In de figuur is de diameter van de lens,7 cm, dus,0 cm komt overeen met 7,0, 9 cm.,7 De afstand van het midden van de lens tot het brandpunt is 6, cm. Hieruit volgt dat de brandpuntsafstand van de lens gelijk is aan 6,,99,cm. bepalen van de schaal completeren van de bepaling Als voor f de afstand tussen het brandpunt en de rand van de lens is genomen (5,7 cm): goed rekenen. www

7 Maximumscore voorbeelden van een antwoord: methode Voor de breking bij het linker grensvlak geldt: sin i. sin r n Hierin is: i 7 en r,5. sin7 0,9 Hieruit volgt dat n, 5. sin,5 0, 6 De brekingsindex van water is, /,. De brekingsindex van de kunststof is dus ongeveer gelijk aan die van water. gebruik van sin i n sin r aflezen van i en r (elk met een marge van ) berekenen van n opzoeken van de brekingsindex van water en conclusie methode Voor de breking bij het rechter grensvlak geldt: sin i. sin r n Hierin is: i en r 9. sin 9 0,85 Hieruit volgt dat n, 5. sin 0,58 De brekingsindex van water is, /,. De brekingsindex van de kunststof is dus ongeveer gelijk aan die van water. inzicht dat bij het rechter grensvlak geldt dat sin i sin r n aflezen van i en r (elk met een marge van ) berekenen van n opzoeken van de brekingsindex van water en conclusie Bij het drukken van het examen kunnen kleine afwijkingen ontstaan in de afmetingen van figuren. Om die reden zijn niet de bovengenoemde meetwaarden maatgevend maar die van de examinator zelf. Daarbij moet wel de genoemde marge in acht worden genomen. 5 voorbeeld van een antwoord: Bij het rechtervlak worden de lichtstralen naar de normaal toe gebroken. Het snijpunt van de lichtstralen ligt dus rechts van punt P. inzicht dat de lichtstralen naar de normaal toe worden gebroken conclusie dat het snijpunt van de lichtstralen rechts van punt P ligt www

8 Opgave Dimmers Maximumscore 6 voorbeeld van een antwoord: De dimmer werkt niet op gelijkspanning. Omdat de flux in de primaire spoel dan niet verandert (dus ook niet in de secundaire spoel), wordt er in de secundaire spoel geen spanning opgewekt. constatering dat de dimmer niet op gelijkspanning werkt inzicht dat er in de secundaire spoel geen spanning wordt opgewekt omdat de flux in de primaire spoel niet verandert Als gezegd wordt dat in de secundaire spoel geen spanning wordt opgewekt omdat de stroom door / de spanning over de primaire spoel niet verandert: goed rekenen. 7 voorbeeld van een antwoord: Het vermogen van de lamp is gelijk aan UI. Omdat de spanning wordt verlaagd, wordt ook de stroomsterkte door de lamp kleiner. Het elektrisch vermogen van de lamp wordt dan kleiner dan 0 W. gebruik van P UI inzicht dat de stroomsterkte door de lamp kleiner wordt omdat de spanning wordt verlaagd conclusie dat het elektrisch vermogen van de lamp dan kleiner wordt dan 0 W Maximumscore 8 uitkomst: Ns 67 Up Np Voor een transformator geldt:, waarin Up 0 V, Us 76,7 V en Np 500. Us Ns Us 76,7 Hieruit volgt dat Ns Np U 0 p Up Np gebruik van Us Ns www

9 9 voorbeeld van een antwoord: Voor een transformator geldt: Pp Ps, dus UpIp U s I s. Als de lamp wordt gedimd, wordt P s, dus ook P p, kleiner. Daaruit volgt dat I p kleiner wordt (omdat U p constant is). gebruik van Pp Ps inzicht dat s, dus ook P p, kleiner wordt als de lamp wordt gedimd conclusie dat I p kleiner wordt Een oplossing in de trant van Omdat geldt punten. 0 uitkomst: t 5, 0 0 s I I p s Ns zal I p afnemen als N s afneemt : N p voorbeeld van een bepaling: De periode T van de wisselspanning komt overeen met hokjes. Uit f volgt dat T 0,00 s. T f 50 hokje komt dus overeen met 0,00 5, 0 0 s. inzicht dat T overeenkomt met hokjes gebruik van f T completeren van de bepaling Maximumscore antwoord: De effectieve waarde van de spanning in figuur is kleiner dan die in figuur. www

10 Opgave 5 Hybride auto 6 uitkomst: E, 9 0 J Voor de kinetische energie van de auto geldt: waarin m, 0 kg en 50 v,9 m/s., 6 6 E k mv, Er wordt dus 5 0,5, 0 (,9),9 0 J aan de accu toegevoerd. gebruik van E k mv omrekenen van km/h naar m/s uitkomst: De nuttige arbeid die de auto per seconde verricht is 70 J. Wuit Voor het rendement van de motor geldt: 00%, Ein waarin 7%, W de nuttige arbeid die de auto per seconde verricht en Ein de energie uit die per seconde bij de verbranding van benzine vrijkomt Hieruit volgt dat de auto per seconde 0,75,80 70 J ,80 J.,0600 nuttige arbeid verricht. Wuit gebruik van 00% Ein E gebruik van P t voorbeelden van een antwoord: methode 9 Als de auto,0 liter benzine verbruikt, wordt er,86 kg CO uitgestoten. 50 Als de auto 5,5 liter benzine verbruikt, is de uitstoot 5,5,86 0, kg. 0, Per gereden km heeft de auto dan 0,0 kg CO uitgestoten. Dat is minder dan 00 0,0 kg. De hybride auto voldoet dus aan de Europese richtlijn. berekenen van de uitstoot per liter benzine berekenen van de uitstoot bij een verbruik van 5,5 liter benzine completeren van de berekening en conclusie www

11 methode Als de tank leeg is, heeft de auto km gereden. 5,5 9 Per gereden km heeft de auto dan 0,0 kg 909 CO uitgestoten. Dat is minder dan 0,0 kg. De hybride auto voldoet dus aan de Europese richtlijn inzicht dat de auto 00 of km heeft gereden als de tank leeg is 5, 5 0,055 de totale uitstoot inzicht dat de uitstoot per gereden km gelijk is aan aantal gereden km consistente conclusie Bij beide methodes hoeft niet gelet te worden op het aantal significante cijfers van de uitkomst van de berekening. Maximumscore 5 uitkomst: 0,9 (kg/m) k Voor de aandrijfkracht van de motor geldt: P 00 Fm, waarin P 00 W en v 7,78 m/s. v, Dus Fm 7,00 N. 7,78 Bij een constante snelheid geldt: F m F w. Omdat Fw k volgt hieruit dat v m 7,00 F k 0,9 (kg/m). v (7,78) gebruik van P Fv berekenen van m inzicht dat bij een constante snelheid geldt dat Fm Fw Als de eerste en derde stap zijn gecombineerd, dat wil zeggen als P Fw v als uitgangspunt is genomen: goed rekenen. Als bij de uitkomst van k geen of een verkeerde eenheid is vermeld: geen aftrek. www. - -

12 Opgave 6 Waarschuwingslampje 6 voorbeeld van een antwoord: U ref accuspanning comparator + - invertor EN-poort & naar lampje pulsgenerator 0 Hz een invertor aangesloten op de uitgang van de comparator de uitgang van de comparator (via een invertor) aangesloten op een van de ingangen van een EN-poort de uitgang van de pulsgenerator aangesloten op de andere ingang van de EN-poort en completeren van de schakeling Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet juist werkende schakeling is ontstaan: maximaal punt. Maximumscore 5 7 voorbeeld van antwoorden: Wanneer de teller op staat, wordt de uitgang van de teller dus ook de set van de geheugencel hoog. De invertor zorgt er dan voor dat de bovenste ingang van de EN-poort laag wordt waardoor ook de uitgang van de EN-poort laag wordt. (De lift stopt dus.) Als de accu is opgeladen, is de uitgang van de comparator hoog waardoor de teller en de geheugencel zijn gereset. De invertor zorgt er voor dat de bovenste ingang van de EN-poort dan hoog is. Wanneer de bedieningsknop wordt ingeduwd, zijn beide ingangen van de ENpoort hoog dus ook de uitgang. (De lift werkt weer normaal.) inzicht dat de uitgang van de teller dus ook de set van de geheugencel hoog wordt wanneer de teller op staat inzicht dat de uitgang van de geheugencel dan hoog wordt en de invertor er voor zorgt dat de bovenste ingang van de EN-poort dan laag wordt inzicht dat de teller en de geheugencel gereset worden als de accu is opgeladen / als de uitgang van de comparator hoog is inzicht dat dan de bovenste ingang van de EN-poort hoog is inzicht in de functie van de EN-poort (zowel bij het eerste als bij het tweede antwoord) www. - -