natuurkunde havo 2019-I

Transcriptie

1 Aan het juiste antwoord op een meerkeuzevraag wordt scorepunt toegekend. Walstroom maximumscore Voor het elektrisch vermogen van het schip geldt: 6 E 000,5 0,6 0 6 P = = =, 2 0 W. t gebruik van E = Pt gebruik van de factor 000 Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Als de eenheid niet vermeld is: dit niet aanrekenen. 2 maximumscore 2 pijl I chemische energie pijl II pijl III warmte elektrische energie indien drie antwoorden juist 2 indien twee antwoorden juist indien één of geen antwoord juist 0

2 maximumscore 5 uitkomst: Binas: V = 9, (m ) Sciencedata: V = 9,5 (m ) In 24 uur geldt voor de elektrische energie die de generator heeft geleverd: E elektrisch = Pt =, =,04 0 J. Voor de energie die de dieselmotor aan de generator moet leveren geldt: Eelektrisch Eelektrisch,04 0 η = Emotor = Emotor = =,0 0 J. E η 0,80 motor Voor de energie die de stookolie moet leveren geldt: Emotor Emotor,0 0 η = Estookolie = Estookolie = =,70 0 J. E η 0,5 stookolie Voor de stookolie geldt dan: Estookolie,70 0 Estookolie = rv V V= = = 9, m. 9 r 40 0 V gebruik van P = E t juist gebruik van de factoren 0,80 en 0,5 gebruik Estookolie = rv V opzoeken r V van stookolie Sciencedata geeft r V = 8,9 0 9 J m. Hieruit volgt V stookolie = 9,5 m. Wanneer een van de factoren voor het rendement niet of onjuist is meegenomen, vervalt de tweede deelscore. Wanneer beide factoren niet of onjuist zijn meegenomen, vervallen de tweede en de vijfde deelscore. 2

3 4 maximumscore uitkomst: I kabel = 76 A Voor de totale stroomsterkte in alle kabels geldt: P 6 schip, 2 0 Pschip = UItotaal Itotaal = = = 2727 A. U 440 De 6 kabels zijn parallel aangesloten, dus: Itotaal 2727 Ikabel = = = 76 A. 6 6 gebruik P = UI totaal inzicht Ikabel = I 6 5 maximumscore uitkomst: Binas: R = 8,8 0 5 Ω Sciencedata: R = 8,7 0 5 Ω Voor de weerstand van de koperen draad geldt: 9 ρ R = = = 8,8 0 Ω. 4 A 25 0 RA gebruik van ρ = opzoeken van de soortelijke weerstand van koper Sciencedata geeft ρ koper = 6,8 0 9 Ω m. Hieruit volgt R = 8,7 0 5 Ω. Wanneer een kandidaat rekent met een lengte van 26 m, dit niet aanrekenen. 6 maximumscore 2 De geleidbaarheid van de 6,6 kv kabel is veel kleiner dan de geleidbaarheid van de 6 oude 440 V kabels samen. De stroomsterkte door de 6,6 kv kabel is veel kleiner dan de stroomsterkte door de 6 oude 440 V kabels samen. per juiste regel

4 Wereldrecord blobspringen 7 maximumscore uitkomst: v groep =,8 m s (0,5 m s v groep 2,4 m s ) voorbeeld van een bepaling: De snelheid van de groep is te bepalen door op t =,27 s de helling van de raaklijn te bepalen. h 7, Er geldt: vgroep = = =, 8 m s. t, 45 tekenen van de raaklijn op t =,27 s x gebruik van v = t raaklijn completeren van de bepaling 8 maximumscore voorbeelden van een antwoord: methode Voor de snelheid van de drukgolf geldt: sblob sblob vdrukgolf = =. tdrukgolf,4, 27 De afstand die de drukgolf door de blob reist moet geschat worden. Op de foto is de afstand tussen de groep en Zimmerli op de blob 2 cm. De groep valt van een hoogte van 9,9 m. Op de foto is dit een afstand van 2,8 cm. 2 Voor de afstand die de drukgolf aflegt geldt dan: 9,9 7 m. 2,8 = 7 2 Ingevuld levert dit: v drukgolf = = 0 m s.,4, 27 Deze snelheid is lager dan de geluidssnelheid in lucht (=,4 0 2 m s ). of 4

5 methode 2 De lengte van een persoon op de foto is te schatten op,8 m. Dit komt overeen met 0,5 cm op de foto. De afstand tussen Zimmerli en de groep is 2 cm. Voor de afstand die de drukgolf aflegt geldt dan:, m. 0,5 = 7 2 Ingevuld levert dit: v drukgolf = = 0 m s.,4, 27 Deze snelheid is lager dan de geluidssnelheid in lucht (=,4 0 2 m s ). gebruik van s = vt met t = 0,07 s beredeneerd schatten van de afstand tussen de 4 en 9 m completeren en consequente conclusie Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Bij een schatting tussen,5 m en 9,4 m: dit goed rekenen. 9 maximumscore uitkomst: F blob =,5 0 4 N Uit Fres = Fblob F z volgt: 2 4 Fblob = Fres + Fz = ma + mg = 80, ,8=,5 0 N. gebruik van F res = ma inzicht dat geldt Fblob = Fres + Fz Als de kandidaat geen gebruik heeft gemaakt van F z = mg vervallen de tweede en de derde deelscore. 0 maximumscore antwoord: IV 5

6 maximumscore uitkomst: Δh = 7 m Volgens het behoud van energie geldt: m g h = m g h groep groep Zimmerli 00 9,9 hzimmerli = = 7 m. 80 Zi mmerli mgroep hgroep hzimmerli = m Zimmerli inzicht in het behoud van zwaarte-energie gebruik E z = mgh Wanneer een kandidaat de snelheid van de groep heeft gebruikt, vervalt de eerste deelscore. 2 maximumscore 2 mogelijke verklaringen juist onjuist De blob neemt energie op. De zwaartekracht remt Zimmerli af. Zimmerli schiet schuin omhoog weg. indien drie antwoorden juist 2 indien twee antwoorden juist indien één of geen antwoord juist 0 6

7 Kookstenen maximumscore uitkomst: λ max = 4,4 0 6 m W 2, λmaxt = kw λmax = k = = 4,4 0 m. T ( ) gebruik van λ max T = k W omrekenen van ºC naar K Als de tweede deelscore niet is gehaald, kan de derde deelscore nog wel worden behaald. 4 maximumscore 4 uitkomst: m =,6 kg Er geldt: Q graniet = Q water c graniet m graniet T graniet = c water m water T water. Hieruit volgt: c granietmgraniet Tgraniet 0,82 0 2, ( 84 00) mwater = = =,6 kg water. c T 4,8 0 ( 00 8) water water inzicht Q graniet = Q water gebruik van Q = cmδt opzoeken c graniet en c water 5 maximumscore 2 voorbeeld van een antwoord: Basalt heeft een grotere soortelijke warmte. Er is dus een kleinere massa basalt nodig om dezelfde hoeveelheid water op te warmen. inzicht dat basalt een grotere soortelijke warmte heeft consequente conclusie Een antwoord gebaseerd op dichtheid: geen scorepunten toekennen. 7

8 6 maximumscore situatie De kooksteen heeft een groter oppervlak bij gelijke massa. De kooksteen heeft een hogere begintemperatuur. De houten pot wordt afgedekt met een deksel. De houten pot is breder en minder diep. De pot is gevuld met dezelfde hoeveelheid water. De bodem waar de houten pot op staat is bevroren. opwarmtijd water wordt langer opwarmtijd water wordt korter indien vijf antwoorden juist indien vier antwoorden juist 2 indien drie antwoorden juist indien minder dan drie antwoorden juist 0 7 maximumscore uitkomst: P = 0 2 W λ A T 0,4 0, ( 00 20) 2 Invullen geeft: P= P= = 0 W. 2 d 0 λ gebruik van P = A T d omrekenen van cm 2 naar m 2 en van cm naar m Wanneer gerekend met een waarde voor λ tussen 0, en 0,5 W m K (Binas), dit niet aanrekenen. 8

9 Oude horloges 8 maximumscore eigenfrequentie/resonantiefrequentie/grondtoon/grondfrequentie Alleen resonantie: geen scorepunt toekennen. 9 maximumscore voorbeeld van een antwoord: methode 8, 4 0 T = = 2,8 0 s. 2 f =, 6 0 Hz. T = 2,8 0 = Dit ligt in het hoorbare gebied. bepalen van T met een marge van 0, 0 s gebruik van f = T completeren van de bepaling en consequente conclusie of methode 2 2 f =, 6 0 Hz. 8, 4 0 = Dit ligt in het hoorbare gebied. aantal trillingen inzicht dat geldt f = benodigde tijd bepalen van een aantal trillingen en de daarvoor benodigde tijd met een marge van 0, 0 s completeren van de bepaling en consequente conclusie Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. 9

10 20 maximumscore 2 voorbeeld van een antwoord: In een massa-veersysteem (met een bepaalde C) hangt T alleen af van m. Hierin is m onafhankelijk van de plaats. Dus T is dan overal hetzelfde; de NASA hoeft geen rekening te houden met een andere T in de ruimte. inzicht dat m onafhankelijk is van de plaats consequente conclusie over T 2 maximumscore voorbeeld van een antwoord: Pm Sm + e 6 62 alleen bètadeeltje als vervaldeeltje rechts van de pijl Sm rechts van de pijl (mits verkregen via kloppende atoomnummers) aantal nucleonen links en rechts gelijk 22 maximumscore 2 voorbeeld van een antwoord: β-straling komt (blijkbaar) niet of nauwelijks door de behuizing heen. Röntgenstraling komt er door het grote doordringende vermogen wel doorheen. inzicht dat het doordringend vermogen van β-straling kleiner is dan dat van röntgenstraling conclusie dat röntgenstraling wel door de wand van het horloge doordringt en β-straling niet 2 maximumscore uitkomst: 0 tot 20% voorbeelden van een antwoord: methode (Binas) De halveringsdikte van ijzer bij 0,05 MeV is 0,049 cm. Er is dus 0,47 =, 0 maal gehalveerd. 0,049 Dus 00 ( ) = 2,5% van de röntgenstraling dringt door de achterzijde van 2 het horloge, dus 0 tot 20%. of 0

11 methode 2 (Sciencedata) De halveringsdikte van ijzer bij 0,05 MeV is 0,045 cm. Voor keer halveren is een ijzerdikte van 0,045 = 0,5 cm =,5 mm nodig. Dan zou 2,5% van de röntgenstraling overblijven. De achterkant van het horloge is nog dikker, dus er blijft nog minder over, dus 0 tot 20%. opzoeken halveringsdikte van ijzer inzicht dat geldt dikte horlogewand = aantal halveringen halveringsdikte completeren van de berekening en consequente conclusie Bij een juist antwoord waarbij dit niet is omcirkeld in de tabel, dit niet aanrekenen. Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. 24 maximumscore 5 voorbeeld van een antwoord: Per seconde ontvangt de pols een energie van E = 25 0,05 =,25 MeV. Dit komt overeen met, 25, 6 0 = 2, 0 0 J. E 2, D = = = 2,7 0 Gy per seconde. m 0, Uit H = wr D volgt per jaar: H = ,7 0 = 8 0 Sv. Het dragen van het horloge blijft dus (ruimschoots) onder de limiet van 50 0 Sv. inzicht dat E gelijk is aan het aantal geabsorbeerde fotonen maal de energie van een foton omrekenen van MeV naar J gebruik van D = E en gebruik van H = w m RD omrekenen van seconde naar jaar of omgekeerd completeren van de berekening en consequente conclusie Het gebruik van H = wr D mag ook impliciet. Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie.

12 Elysium 25 A 26 maximumscore 4 voorbeeld van een antwoord: De afstand r van de geostationaire baan tot het middelpunt van de aarde is gelijk aan 6, = m. Er geldt: r GM 2 4π r 4π ( 42 0 ) 9 = T = = = 7, T 4π GM 6, , T = 8,7 0 s. 8,6 0 Dit (komt overeen met,60 0 keer rond zijn as draait. 4 = 24 h en) is de tijd waarin de aarde één r GM gebruik van = 2 2 T 4π met opzoeken van G en M inzicht dat geldt r = R A + h geostationair met opzoeken van R A inzicht dat de omlooptijd in een geostationaire baan gelijk is aan de rotatietijd van de aarde Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Als geen rekening is gehouden met R A, vervallen de tweede en vierde deelscore. 2

13 27 maximumscore 2 voorbeelden van een antwoord: methode Als Elysium even groot lijkt als de maan, moeten de twee gegeven driehoeken gelijkvormig zijn. Er geldt dan voor de hoogte waarop Elysium zich moet bevinden: 6 8 DM hm,5 0,8 0 = = D h 64 0 h Elysium Elysium Elysium 6 Elysium = 6,9 0 m (= 6,9 0 km). h Dit is lager dan de geostationaire baan. DM hm inzicht dat geldt = DElysium helysium completeren en consequente conclusie of methode 2 Voor de hoek waaronder je de maan ziet geldt: 6,5 0 tan α= α= 0,5. 8,8 0 Voor de hoek waaronder je Elysium ziet als deze zich in de geostationaire baan zou bevinden geldt: 64 0 tan α= α= 0, Deze hoeken zijn niet hetzelfde, Elysium kan zich dus niet in de geostationaire baan bevinden. diameter inzicht dat geldt tan α= afstand tot aardoppervlak completeren en consequente conclusie Wanneer is gerekend met de sinus (kleine hoekenbenadering), dit niet aanrekenen. Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. 28 maximumscore antwoord: II

14 29 maximumscore Er geldt: 2πr v = T met 60 T =,2 = 84s., 0 2π Dus v = = 5, 2 0 m s. 84 Dit is minder dan de benodigde snelheid. 2πr gebruik van v = T 60 inzicht dat geldt T =, 2, 0 completeren van de berekening en consequente conclusie Er hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Bronvermeldingen Walstroom Kookstenen figuur 2 naar: magazines.defensie.nl/allehens/205/0/06_walvoeding University Leiden, Faculty of Archaeology, Laboratory for Artefact Studies 4