Eindexamen natuurkunde pilot vwo I

Transcriptie

1 Beoordelingsmodel Aan het juiste antwoord op een meerkeuzevraag worden twee punten toegekend. Opgave Een temperatuursensor maken maximumscore 5 Usensor (V) 4 A C 3 B 0 0 t ( C) inzicht dat de ijkgrafiek van schakeling A een horizontale lijn is op U = 5,0 V inzicht dat de ijkgrafiek van schakeling B een dalende kromme is www. - -

2 maximumscore 3 De spanning over de NTC en de spanning over de weerstand zijn samen gelijk aan 5,0 V. Als de temperatuur hoger wordt, daalt de weerstand van de NTC. Hierdoor daalt ook de spanning over de NTC. Dus neemt de spanning over de weerstand (dit is de sensorspanning) toe. inzicht dat de som van de spanning over de NTC en de spanning over de weerstand gelijk is aan 5,0 V inzicht dat de spanning over de NTC kleiner wordt als de temperatuur stijgt completeren van de uitleg 3 maximumscore 4 antwoord: R = (minimaal) 3,0 kω of 3, kω Voor het vermogen van de NTC geldt: 3 P = I R NTC. Invullen levert: I NTC = 0,953 0 A. Voor de spanning over de NTC geldt dan: 3 3 UNTC = INTC RNTC = 0,953 0, 0 =, V. Voor de grootte van de weerstand geldt dan: U 5, 0, 3 R = = = 3, 0 0 Ω. 3 I 0,953 0 gebruik van P= I R gebruik van U = IR toepassen van de regels voor stroom en spanning in een serieschakeling completeren van de berekening www. - -

3 4 maximumscore 5 temperatuursensor + - U ref set M reset f = Hz pulsenteller 3 telpulsen 6 8 aan/uit 4 reset & ventilator aansluiten van een comparator op temperatuursensor aansluiten van de comparator op de reset van de teller aansluiten van de comparator op de ingang van een geheugencel en de uitgang van de geheugencel op de ventilator aansluiten van een EN-poort op de uitgangen 8 en 3 van de teller aansluiten van de uitgangen van de teller (via een EN-poort) op de reset van de geheugencel Opmerkingen Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet naar behoren werkende schakeling is getekend: maximaal 3 punten. www

4 Opgave ingda a 5 maximumscore 3 uitkomst: amax = 3, 6g(met een marge van 0,5 g ) voorbeeld van een bepaling: De maximale versnelling is gelijk aan de steilheid van de grafiek tussen v = 0 ms en v = 40 ms. Δv amax = = = = 35,7 ms. Dit is 35,7 = 3, 6 g. Δt,84,8 0,56 9,8() Δv gebruik van a = Δ t inzicht dat de bepaalde steilheid gedeeld moet worden door 9,8() completeren van de bepaling 6 maximumscore 3 uitkomst: P gem =,4 0 6 W voorbeeld van een bepaling: ΔE mv Pgem = = dus: P Δt Δt gem 3 3, 0 56,9 6 = =, 4 0 W. 3,5 ΔEk inzicht dat het gemiddelde vermogen gelijk is aan Δt gebruik van E = mv k completeren van de bepaling www

5 7 maximumscore 3 uitkomst: 6%. voorbeelden van een berekening: methode Als de trein naar boven beweegt, wordt bewegingsenergie omgezet in zwaarte-energie en warmte. Voor de bewegingsenergie geldt: E 3 ( ) 6 k = 3, 0 56,9 5, 0 0 J. mv = = Voor de zwaarte-energie op de top geldt: 3 6 Ez = mgh= 3,0 9,839 = 4,30 J. Er mag dus hoogstens 5,0 0 6 J 4,3 0 6 J = 0, J worden omgezet in warmte. 6 0,79 0 Dit is 6 00% = 6% van de oorspronkelijke bewegingsenergie. 5,0 0 inzicht dat de bewegingsenergie wordt omgezet in zwaarte-energie en warmte gebruik van E z = mgh en E k = mv completeren van de berekening Opmerking Als bij de vorige vraag E k foutief berekend is en die waarde hier is gebruikt: geen aftrek. methode Als de trein naar boven beweegt, wordt bewegingsenergie omgezet in zwaarte-energie en warmte. Voor het gedeelte van E k dat moet worden Ez mgh gh 9,8 39 omgezet in E z geldt: = = = = 0,84 = 84%. Ek mv v ( 56,9) Er mag dus maximaal 6% worden omgezet in warmte. inzicht dat de bewegingsenergie wordt omgezet in zwaarte-energie en warmte Ez mgh inzicht dat = bepaald moet worden Ek mv completeren van de berekening Opmerking Als bij de vorige vraag E k foutief berekend is en die waarde hier is gebruikt: geen aftrek. www

6 8 B 9 C Opgave 3 Vuurtorens in de ruimte 0 maximumscore 3 voorbeeld van een uitleg: Op andere plaatsen dan de magnetische polen staan (componenten van) de magnetische veldlijnen loodrecht op de bewegingsrichting van de geladen deeltjes. Daardoor werkt er een lorentzkracht loodrecht op de bewegingsrichting van de geladen deeltjes, waardoor deze afgebogen worden terug naar de pulsar. inzicht dat op andere plaatsen dan de magnetische polen (componenten van) de magnetische veldlijnen loodrecht op de bewegingsrichting van de geladen deeltjes staan inzicht dat er een lorentzkracht optreedt loodrecht op de bewegingsrichting completeren van de uitleg maximumscore De richting van de pulsarbundels is willekeurig, waardoor slechts enkele de aarde bestrijken en de meeste de aarde zullen missen. maximumscore Een proton en een elektron vormen samen een neutron volgens deze reactievergelijking: 0 p+ e 0n ( + ν e) of p + β n ( + ν e) proton en elektron in juiste notatie voor de pijl neutron in de juiste notatie na de pijl www

7 3 maximumscore 4 Er geldt: ρ = m m 3 V r. Omdat de dichtheid van de pulsar gelijk is aan de mpulsar mneutron dichtheid van een neutron geldt: =. 3 3 r r Invullen levert: pulsar (, 5 0 ) 3 3 pulsar neutron,4 0,67 0 = rpulsar = 4,8 km. r m gebruik van ρ = V opzoeken van de massa van een neutron en de massa van de zon gelijkstellen van de dichtheid van een neutron aan die van een pulsar, 3 3 met gebruikmaking van V r of 4 3 πr completeren van de berekening 4 maximumscore 3 uitkomst: v =,8 0 ms 6 3 πr π 5 0 v= v= v=,8 0 ms 3 T 33,3 0 6 πr gebruik van v = of v= πrf T inzicht dat f = 30 Hz / T s f 30 completeren van de berekening. www

8 5 maximumscore 4 uitkomst: v= 0,37c 30 mv mm M 6,67 0,8 0 8 = v= = =, 0 ms = 0,37c 3 r r r 5 0 mv mm gebruik van Fmpz = en van F = r r inzicht dat m wegvalt inzicht dat gedeeld moet worden door c en opzoeken van c completeren van de berekening Opmerking Wanneer de kandidaat dezelfde foutieve massa voor de pulsar gebruikt als bij vraag 3: geen aftrek. 6 maximumscore 4 Voor de dopplerverschuiving geldt: 6 Δλ v Δλ, 5 0 = = Δ λ = 3,3 nm. 8 λ c 653 3, 0 0 Dus voor de waarde van de golflengte zonder dopplerverschuiving geldt: λ = 650 nm of λ = 656 nm. De laatste waarde komt overeen met de overgang van n = 3 naar n = uit tabel van BINAS. Omdat de golflengte van de waargenomen waterstof kleiner is dan de normale waterstoflijn, is er sprake van blauwverschuiving: dit gedeelte van de nevel beweegt naar ons toe. Δ λ v gebruik van = λ c berekening van de minimale en maximale waarde van λ aangeven van de juiste lijn in het waterstofspectrum completeren van het antwoord www

9 Opgave 4 Spaken van een fietswiel 7 maximumscore 4 antwoord: F = 6,5 0 N s In de grondtoon is de lengte van die spaak l = λ = 30 cm. Dus λ = 60 cm = 0,60 m. Voor de voortplantingssnelheid van golven in een spaak geldt: v= fλ. Invullen levert v = 300 0,60 = 80 ms. 3 Fs 6,00 0 kg Er geldt: v = met m,00 0 m l = =. 0,30 m Invullen levert l F s = 80,00 0 = 6,5 0 N. inzicht dat l = λ gebruik van v= fλ 3 6,00 0 kg inzicht dat m l = =,00 0 0,30 m completeren van de berekening 8 maximumscore voorbeeld van een uitleg: Als de spaak strakker gespannen wordt, neemt de spankracht toe. Uit de formule volgt dat dan ook de snelheid van de golven in de spaak toeneemt. Omdat de golflengte gelijk blijft, neemt de frequentie en dus de toonhoogte van de spaak toe. 9 D Fs inzicht dat v= λ f = ml completeren van de uitleg www

10 0 maximumscore twee spaken met de juiste letter twee spaken met de juiste letter Opmerking Als de letters en onderling verwisseld zijn: geen punten toekennen. maximumscore twee spaken met de juiste letter twee spaken met de juiste letter Opmerking Als de letters en onderling verwisseld zijn: maximaal punt toekennen. www

11 Opgave 5 Nucleaire batterijen maximumscore Ni 9Cu + e ( + ν ) of Ni Cu + β (+ν e ) e Cu als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts kloppend 3 maximumscore 3 Als de β -deeltjes in het koperplaatje terechtkomen, wordt dit negatief geladen. Door het uitzenden van de elektronen is het plaatje met nikkel positief geladen. Plus- en minladingen trekken elkaar aan, waardoor het koperplaatje op het trilplaatje in de richting van het plaatje met nikkel beweegt. Als het koperplaatje het plaatje met nikkel raakt, worden beide ontladen en het koperplaatje veert weer terug. (Dit proces herhaalt zich voortdurend.) inzicht dat het koperplaatje negatief en het plaatje met nikkel positief geladen worden inzicht dat plus- en minladingen elkaar aantrekken inzicht dat de plaatjes ontladen als ze elkaar raken 4 maximumscore 4 uitkomst: m =,0 0 5 (kg) ln Er geldt: At () = N(). t Hieruit volgt: t t ,5 0 Nt () = At () = 5,00 =, ln 0,693 De massa van één nikkel atoom is 6,9, =, kg De totale massa is dus: m =,93 0,04 0 =,0 0 kg. opzoeken van t en omrekenen naar seconde berekenen van de massa van één nikkelatoom inzicht dat m totaal = Nm Ni-atoom completeren van de berekening Opmerking Als voor de atoommassa 63 u is genomen: geen aftrek. www. - -

12 5 maximumscore 4 uitkomst: P elektrisch =,0 0 5 W Pkern = AEβ = 5, ,60 0 = 4,97 0 W. 4 5 Dan geldt: P = 0,040 4,97 0 =,0 0 W. elektrisch inzicht dat P kern = AE β omrekenen van kev naar J in rekening brengen van het rendement completeren van de berekening 6 maximumscore 3 uitkomst: t = 3 jaar Nt () = N(0). Er geldt: ( ) t Nt () Invullen van = 0,90 levert: 0,90 = ( ) t N(0). Met t = 85 jaar geeft dit t =,9 = 3 jaar. t t gebruik van Nt () N(0) ( ) t t = Nt () inzicht dat = 0,90 N(0) completeren van de berekening Bronvermeldingen opgave naar: de elderlander, mei 005 www. - -