natuurkunde oud programma havo 2015-I

Transcriptie

1 Opgave Train Whistle maximumscore v Een lage toon heeft een lage frequentie. Volgens λ = vt = hoort bij een f lage frequentie een grote golflengte. De klankkast met de grootste lengte, zal dus de laagste grondtoon laten klinken. Dit is klankkast A. inzicht dat een lage toon een lage frequentie heeft inzicht dat de golflengte dan groot is en de bijbehorende klankkast de grootste lengte heeft maximumscore 3 5,9 0 Hz (met een marge van 0, 0 Hz ) voorbeeld van een bepaling: Met behulp van figuur 3 is af te lezen dat 5T = 8,5 ms. Hieruit volgt dat 8,5 T = =, 70 ms. 5 De frequentie van de toon is dan f = = 5,9 0 Hz.,70 0 bepalen van T met gebruik van meer dan 3T gebruik van f = T completeren - -

2 3 maximumscore 4 3, 4 0 ms (met een marge van 0, 0 ms ) voorbeeld van een bepaling: De richtingscoëfficiënt van de grafiek in figuur 4 is gelijk aan: (8 9,0) 0 = = 85,7 m s. De lengte van een klankkast is gelijk T (,09,04) 0 aan 4 λ, zodat geldt: = λ = vt De snelheid van het geluid in lucht is dan gelijk aan: ,7 = 343 ms = 3,4 0 ms. inzicht dat de richtingscoëfficiënt bepaald moet worden aflezen van een juiste combinatie van en T inzicht dat de richtingscoëfficiënt van de lijn gelijk is aan 4 v geluid completeren Opmerkingen Als inzicht in het derde scorepunt niet getoond is: maximaal scorepunten. Als de snelheid bepaald is met slechts meetpunt: maximaal scorepunten. 4 maximumscore c voorbeelden van een methode : v 343 De laagste grondtoon van de fluit is gelijk aan: f = = = 53 Hz. λ 4 0,67 Dit komt het best overeen met de toets c van de piano. Zie Binas tabel 5C. v gebruik van f = (of λ = vt ) met v = 343 ms of met de waarde van λ de geluidsnelheid uit vraag 3 consequente keuze van een toets op de piano methode : De laagste grondtoon hoort bij de klankkast met een lengte van 6,7 cm. In figuur 4 is af te lezen dat T =, 94 ms. De frequentie is dan gelijk aan: f = = = 55 Hz. Dit komt het best overeen met de toets c van T,94 0 de piano. Zie Binas tabel 5C. gebruik van f = met T =, 94 ms T consequente keuze van een toets op de piano - -

3 Opgave Elektroscooter 5 maximumscore 3 De scooter kan 70 km afleggen met een snelheid van 5 km h. De scooter kan dus 70 =,8 uur rijden met de energie die opgeslagen is in de accu. 5 E, 7 Voor het vermogen P geldt dan: P = = = 0,6 kw. t,8 gebruik van s = vt E gebruik van P = t completeren 6 maximumscore Als de snelheid v toeneemt, neemt ook de (lucht)weerstand(skracht) F toe. De hoeveelheid energie in de accu, en daarmee de arbeid W die de motor kan leveren, is constant. Uit W = Fs volgt dan dat de afstand s die afgelegd kan worden kleiner wordt. inzicht dat de (lucht)weerstand(skracht) groter wordt bij hogere snelheid completeren 7 maximumscore 4 Een elektroscooter kan 70 km rijden op een acculading van,7 kwh. Een benzinescooter heeft voor 70 km: 70 =, 67 L benzine nodig. 4 3 De verbrandingswarmte van benzine is 9, 0 kwh m. (Binas tabel 8 A). 3 Bij verbranding van,67 L benzine komt,67 0 9, 0 = 5,3 kwh aan energie vrij. Dit is 5,3 = 9,0 keer zo veel als de elektroscooter nodig, 7 heeft voor een afstand van 70 km. inzicht dat de benzinemotor,67 L benzine nodig heeft om 70 km af te leggen 3 gebruik van r v = 9, 0 kwh m inzicht dat Ebenzine = rv v completeren van de berekening - 3 -

4 8 maximumscore 3 uitkomst: 0 kwh voorbeeld van een berekening: Het (totale) rendement van het energiegebruik van de scooter is gelijk aan η totaal = 0, 40 0,96 0, 43 = 0,65. De scooter had dus, 7 = 0,3 = 0 kwh aan energie nodig om 70 km af te leggen. 0,65 berekenen van het totale rendement Eaccu inzicht dat E = η totaal completeren van de berekening 9 maximumscore 4 Als de scooter 40 kmh rijdt, is de remweg gelijk aan, m. Voor de s, remtijd geldt: t rem = = =, s. De remvertraging van de vgem (0 / 3, 6) v (40 / 3, 6) scooter is dan gelijk aan: a = = = 5, m s. De scooter voldoet t, aan het wettelijk voorschrift. aflezen van de remweg bij gegeven snelheid s gebruik van t rem = of s = at vgem v gebruik van a = t juiste conclusie - 4 -

5 0 maximumscore 4 voorbeelden van antwoorden: Scooter B heeft dezelfde remvertraging als scooter A. Daarom kan de remweg van deze scooter worden afgelezen in figuur. Bij 5 km h is de remweg, 7,3 = 4,9 m. inzicht dat de remweg van scooter B kan worden afgelezen in figuur bepalen van de afstand s bij 5 kmh met een marge van 0, m inzicht dat het gevraagde (v,s)-diagram overeenkomt met het vergelijkbare deel in figuur tekenen van de juiste grafiek - 5 -

6 Opgave 3 Elektrische vissen maximumscore De grootheid en de eenheid passen niet bij elkaar. maximumscore 3,7 0 W voorbeeld van een bepaling: Het vermogen van een neonlamp is gelijk aan: P = UI = 50 0,050 = 7,5 W. Op het bord branden 36 lampen, zodat het totale minimale vermogen 36 7,5 = 70 W =,7 0 W is. gebruik van P = UI omrekenen van ma naar A completeren 3 maximumscore 3 0,75 kω De stroomsterkte door de proefpersonen ligt tussen de 0 ma en 70 ma. Een redelijke schatting is 40 ma (met een marge van 30 ma). De totale U 50 weerstand van R = = = 3750 Ω. De weerstand van het menselijk I lichaam is dan = 750 = 0,75 0 = 0,75 k Ω. 5 schatting van de stroomsterkte binnen de gegeven marge U gebruik van R = I completeren - 6 -

7 4 maximumscore 3 uitkomst: 0,83 A voorbeeld van een berekening: U =5000 0, =600 V; P = 500 W dus I 500 = P = = 0,83 A. U 600 gebruik van P = UI inzicht dat U =5000 0, =600 V completeren van de berekening 5 maximumscore Om 00 V te leveren zijn er 000 electrocyten in serie nodig die elk 0, V leveren. Er zijn in totaal een half miljoen cellen, dus er staan dan = 50 rijen parallel. 000 inzicht dat er 000 electrocyten in serie staan inzicht dat er electrocyten parallel geschakeld zijn 000 Opgave 4 Luchtspiegeling 6 maximumscore De lichtstraal uit L spiegelt tegen de hete luchtlaag. Volledige terugkaatsing (of spiegeling) komt uitsluitend voor bij een overgang van een optisch dichte stof naar een optisch dunnere stof. De brekingsindex van hete lucht is dus kleiner dan de brekingsindex van koude lucht inzicht dat volledige terugkaatsing optreedt van een optisch dichte stof naar een optisch dunne stof consequente conclusie - 7 -

8 7 maximumscore De invalshoek van de lichtstraal uit A is groter dan die van de lichtstraal uit L. Als de lichtstraal uit L volledig terugkaatst, is dat bij een grotere invalshoek zeker het geval, dus bij A is de invalshoek groter dan de grenshoek. B is dus het punt waarvoor geldt dat de invalshoek gelijk is aan de grenshoek. inzicht dat de lichtstraal uit A een grotere invalshoek heeft dan die uit L (of B een kleinere) invalshoek conclusie 8 maximumscore 4 uitkomsten: 0,5 70 C voorbeelden van antwoorden: Voor de grenshoek bij deze overgang geldt: sin g = 0, Hieruit volgt dat g = 89,487. De maximale gezichtshoek α is dan gelijk aan 90 89,487 = 0,5. Uit figuur 3 is af te lezen dat bij een gezichtshoek van 0,5 het temperatuurverschil gelijk is aan 50 C. De temperatuur van de hete lucht is dan (50 + 0) = 70 C. berekenen van de grenshoek g inzicht dat α = 90 g bepalen van het temperatuurverschil met behulp van figuur 3 completeren 9 maximumscore De situatie is nu omgekeerd vergeleken met de luchtspiegeling boven het wegdek: de koude luchtlaag ligt boven het water en de warme luchtlaag ligt boven de koude luchtlaag. Het spiegelbeeld ontstaat tegen de warme luchtlaag zodat het schip nu gespiegeld in de lucht lijkt te hangen. inzicht dat de warme luchtlaag nu boven de koude luchtlaag ligt inzicht dat de situatie nu omgekeerd is ten opzicht van de luchtspiegeling boven een warm wegdek - 8 -

9 Opgave 5 Gloeikousje 0 maximumscore Th 88 Ra + He (of Th Ra +α) alfa deeltje rechts van de pijl Ra als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts gelijk maximumscore 4 De halveringstijd van Thorium-7 is 8,6 dag. N(miljard) t(dag),0 0 0,5 8,6 0,5 37, 0,3 55,8 0,06 74,4 opzoeken van de halveringstijd (8,6 dag) van Th-7 op vier tijdstippen het aantal kernen juist berekend aantal kernen op vier tijdstippen juist ingetekend tekenen van een passende kromme door de vier punten - 9 -

10 maximumscore 4, 0 0 Bq (met een marge van 0, 0 Bq ) voorbeeld van een bepaling: De activiteit is het aantal kernen dat er per seconde vervalt. 9 N (0,60 0,4) 0 Dit is op t = 40 dag: = = 04, =,0 0 Bq. t (40,0 9,90) inzicht dat de richtingscoëfficiënt van de grafiek gelijk is aan de activiteit aflezen van een juiste combinatie van N en t omrekenen van dag naar seconde completeren 3 maximumscore 4 uitkomst:, 4 0 Sv voorbeeld van een berekening: E Er geldt H = Q waarin E = 0 6,05 0,6 0 J; Q =, 4; m en m = 0,95 kg. Invullen geeft: E 0 6,05 0,6 0 H = Q =, 4 =, 4 0 Sv. m 0,95 opzoeken van de verval energie van het alfadeeltje omrekenen van MeV naar J 9 inzicht dat er Etotaal = 0 E α completeren van de berekening Opmerking Het antwoord niet beoordelen op significantie. 4 maximumscore 3 Yttrium-89 en Cerium-40 zijn het meest geschikt omdat deze isotopen niet radioactief zijn. Yttrium-89 Cerium-40 inzicht dat de isotopen die geschikt zijn niet radioactief moeten zijn - 0 -

11 Opgave 6 Riemen vast? 5 maximumscore A B 0 A juist B juist 6 maximumscore A B 0 A juist B juist 7 maximumscore A B 0 A juist B juist 8 maximumscore 3 In vlak I moet een EN-poort staan. In vlak II moet een geheugencel staan. In vlak III moet een EN-poort staan. EN-poort in vlak I geheugencel in vlak II EN-poort in lak III - -