Eindexamen natuurkunde 1-2 compex havo 2007-I

Transcriptie

1 Ogave 1 Kerfusie I de zo fusere waterstofkere tot heliumkere. Bij fusie komt eergie vrij. O deze maier roduceert de zo er secode 3, J. Alle eergiecetrales o aarde roducere same i éé jaar ogeveer 1, kwh. 3 1 Bereke hoeveel jaar de cetrales o aarde moete werke om eveveel eergie te roducere als de zo i éé secode doet. Allee i het bieste va de zo vidt kerfusie laats omdat de temeratuur daar hoog geoeg is (ruim tie miljoe grade Celsius). Waterstofkere fusere als ze elkaar heel dicht adere. 3 2 Leg uit waarom waterstofkere allee bij ee (zeer) hoge temeratuur elkaar dicht kue adere. O verschillede laatse o aarde figuur 1 staa exerimetele kerfusiereactore. I figuur 1 is schematisch de reactie H (Tritium) afgebeeld die i deze reactore laatsvidt. Figuur 1 staat ook o de uitwerkbijlage. 3 3 Schrijf i de figuur o de uitwerkbijlage: i de twee boveste rechthoeke de symbole va de betreffede elemete e hu massagetal; i de oderste rechthoek de aam H (Deuterium) va het deeltje dat bij de reactie vrijkomt. Tijdes ee exerimet i ee va de reactore is gedurede 1,5 secode ee vermoge ogewekt va 16 MW. Bij de fusie va ee deuteriumker met ee tritiumker wordt ee massa va 3, kg omgezet i eergie. 5 4 Bereke hoeveel kg deuterium i deze tijd is gefuseerd. (Aawijzig: bereke eerst de eergie die bij de fusie va ee deuteriumker e ee tritiumker vrijkomt e vervolges het aatal fusiereacties dat heeft laatsgevode.) De twee grodstoffe va de fusiereactor zij deuterium e tritium. Beide stoffe zij isotoe va waterstof, dus zeer bradbaar. Met ee va deze twee stoffe moet me extra voorzichtig omgaa. 2 5 Welke stof is dat? Licht je atwoord toe met ee atuurkudig argumet. www

2 uitwerkbijlage 3 3 H (Tritium) 2 H (Deuterium) www

3 Ogave 2 Fotografere Ee amateur-fotograaf heeft ee foto va figuur 2 ee bloem gemaakt. Zie figuur 2. O de achtergrod is de schaduw va de bloem te zie. De afstad tusse de bloem e de les was 63 cm. De fotograaf heeft scher igesteld o de bloem. Het fototoestel heeft ee les met ee bradutsafstad va 7,0 cm. 3 6 Bereke de afstad tusse de les e de film. O de uitwerkbijlage staat ee figuur waari schematisch is geteked hoe ee ut B va de bloem door de camerales o de film wordt afgebeeld. Put S is ee ut va de schaduw va de bloem. 3 7 Beatwoord de volgede vrage: Waar bevidt zich het beeldut va S: i P, Q of R? Teke o de uitwerkbijlage de lichtbudel die vauit S via de les o de film valt. Leg met behul va de tekeig uit waarom de schaduw va de bloem oscher is. De fotograaf bekijkt de egatieve va het filmje met ee loe. Zie de foto i figuur 3. I figuur 4 zij het filmje (als ee ijl) e de loe schematisch geteked. I deze figuur zij ook de twee bradute va de loe aagegeve. figuur 3 figuur 4 F F Figuur 4 is vergroot o de uitwerkbijlage weergegeve. 5 8 Costrueer i de figuur o de uitwerkbijlage het beeld va het filmje e cotroleer of de vergrotig i deze costructie overeestemt met die i figuur 3. www

4 uitwerkbijlage 7 + S B P QR camerales film Het beeldut va S bevidt zich i.. ruimte om uit te legge waarom de schaduw va de bloem oscher is:.. 8 F F ruimte voor de cotrole of de vergrotig i de costructie overeestemt met die i figuur 3:... www

5 Ogave 3 Schuddyamo Astrid heeft ee mageet i ee lastic buis figuur 5 gedaa. De uiteide va de buis zij dicht. De buis bevidt zich i ee soel die is aageslote o ee comuter. Zie de foto i figuur 5. Als zij de buis omdraait, maakt de mageet ee (vrije) val door de soel. De comuter meet de iductiesaig U id e de bijbehorede flux als fuctie va de tijd. Zie de figure 6 e 7. figuur 6 8 U id (V) ,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 t (s) figuur 7 flux 0,35 (Wb) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0, ,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 t (s) Uit de grafiek va de iductiesaig (figuur 6) blijkt dat de maximum saig o t = 0,12 s kleier is da de (absolute) waarde va de miimum saig o t = 0,17 s. 2 9 Leg met behul va de fluxgrafiek (figuur 7) uit waarom dat zo is. www

6 Door de mageet hee e weer te schudde, wekt Astrid ee wisselsaig o. Zie figuur 8. Om ee regelmatig sigaal te krijge, schudt ze horizotaal. figuur 8 15 U id (V) ,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 t (s) 3 10 Beaal zo auwkeurig mogelijk de frequetie va deze wisselsaig. Hieroder staa twee bewerige over deze wisselsaig. a De gemiddelde waarde va de saig is 0 V. b De effectieve waarde va de saig is 0 V Zeg va elke bewerig of deze juist is of ojuist. Licht je atwoorde toe. O het iteret vidt Astrid ee site waar ze ee figuur 9 zaklam ka koe die veel lijkt o haar schuddyamo. Zie figuur 9. De elektrische eergie LED die je tijdes het schudde owekt, wordt i de zaklam ogeslage (i ee codesator). De zaklam heeft als lichtbro ee LED waarva de (I,U)-karakteristiek i figuur 10 staat. Als de zaklam wordt aagezet, heeft de soel stroomsterkte door de LED gedurede de eerste 5,0 s ee costate waarde va 30 ma. mageet 3 12 Beaal met behul va figuur 10 de hoeveelheid elektrische eergie die de LED i deze tijd heeft verbruikt. Astrid sluit zo zelfde LED aa o de soel figuur 10 va haar eige ostellig. De LED geeft I 80 da licht. Vervolges vervagt ze de soel door ee soel met veel mider widige. (ma) 60 De LED geeft da gee licht Leg met behul va figuur 10 uit waarom de LED da gee licht geeft U (V) www

7 Ogave 4 Nachtstroomkachel 1 De kachel o de foto hieraast is ee zogeaamde achtstroomkachel. Deze kachel bestaat uit grote blokke sekstee die door ee elektrisch verwarmigselemet va bieuit worde ogewarmd. Het owarme gebeurt s achts omdat elektrische eergie da goedkoer is. Overdag geve de stee hu warmte lagzaam weer af. Het verwarmigselemet va de afgebeelde kachel heeft ee vermoge va 5,6 kw. Voor de kachel is ee zogeaamde krachtstroomgroe aagelegd. Hierva is de saig 398 V. De groe is beveiligd met ee zekerig (smeltveiligheid). Er zij zekerige va 10 A, 16 A of 25 A Laat met ee berekeig zie welke zekerig miimaal odig is voor deze groe. Het verwarme va de stee duurt gemiddeld 4,0 uur. Per jaar gebeurt dat zo 200 keer. Ee kwh kost s achts 0, Bereke de eergiekoste i ee jaar voor deze kachel. De massa va de sekstee va de afgebeelde kachel is 700 kg. I de eerste 30 miute stijgt de temeratuur va de sekstee met 12 C. Je mag aaeme dat da alle warmte door de stee is ogeome e er og gee warmte aa de omgevig is afgestaa Bereke de soortelijke warmte va sekstee. www

8 Als de temeratuur va de stee 80 C is, wordt deze temeratuur gehadhaafd totdat de achtstroomeriode eidigt. De stee koele daara af. I figuur 11 is het temeratuurverloo va de stee weergegeve. figuur 11 Het afkoele va de sekstee is o drie maiere geteked Leg uit welke va deze grafieke (A, B of C) hoort bij het afkoele va de stee. Dit was de laatste vraag va het deel waarbij de comuter iet wordt gebruikt. www

9 Als je gevraagd wordt resultate o te slaa, doe je dat i de examema. I het oeigsscherm is de aam va deze ma gegeve. Sla het resultaat o i de examema als vraagummer_exameummer. Bijvoorbeeld vr99_010 als 99 het vraagummer is e 010 je exameummer is. Ogave 5 Otrekkede auto I deze ogave bestudere we het otrekke va ee auto i drie verschillede situaties. A Otrekke vauit stilstad Klik i het oeigsscherm o otrekke e bekijk het filmje. De legte va de auto, va bumer tot bumer, is 4,2 m Stel de schaallegte i Kies het ut waaro je de eerste keer gaat klikke e leg i dat ut de oorsrog va het assestelsel Maak met behul va ee videometig het (s,t)-diagram va de bewegig. Zorg ervoor dat de asse maximaal beut zij Beaal de selheid o het tijdsti t = 1,80 s. Schrijf o welke hadelige je daarvoor hebt verricht. Sla het resultaat o i de examema als vr18-21_exameummer. Sluit Coach. B Schakele Klik i het oeigsscherm o schakele e bekijk het filmje. Tijdes de oame va deze film schakelde de chauffeur va de tweede aar de derde versellig. Aa deze film is al ee videometig gedaa. Het (v,t)-diagram va de bewegig staat i het diagram rechtsbove. Tijdes het schakele eemt de selheid va de auto iets af Beaal de afstad die de auto tijdes het schakele heeft afgelegd. Schrijf o welke hadelige je daarvoor hebt verricht. Tijdes het schakele wordt de motor otkoeld. O de auto werkt da allee de wrijvigskracht. De massa va de auto iclusief bestuurder is 1200 kg Beaal de grootte va de wrijvigskracht o de auto tijdes het schakele. Schrijf o welke hadelige je daarvoor hebt verricht. Sla het resultaat o i de examema (ook als er iets is veraderd) als vr22-23_exameummer. Sluit Coach. www

10 C Otrekke met ee automaat Klik i het oeigsscherm o automaat e bekijk het filmje. De auto i de film heeft ee automatische verselligsbak. Daardoor vertoot de (v,t)-grafiek gee afloede stukke zoals bij de auto i het tweede filmje. I de grafiek liksoder staat horizotaal de tijd uitgezet e verticaal de arbeid die de motor tot dat momet heeft verricht Beaal het (uttige) vermoge va de motor. Schrijf o welke hadelige je daarvoor hebt verricht. Bij lage selhede is de wrijvigskracht o de auto te verwaarloze e wordt alle arbeid die de motor verricht, omgezet i kietische eergie va de auto. Bij hogere selhede seelt de wrijvigskracht o de auto wel ee merkbare rol. De massa va deze auto iclusief bestuurder is 1400 kg Oderzoek vaaf welke selheid de wrijvigskracht o de auto iet meer te verwaarloze is. Schrijf o welke hadelige je daarvoor hebt verricht. Sla het resultaat o i de examema (ook als er iets is veraderd) als vr24-25_exameummer. Sluit Coach. www

11 Ogave 6 Nachtstroomkachel 2 Ee zo geoemde achtstroomkachel bestaat uit grote blokke sekstee die door ee elektrisch verwarmigselemet va bieuit worde ogewarmd. Het owarme gebeurt s achts omdat elektrische eergie da goedkoer is. Als de temeratuur va de stee 80 C is, wordt deze temeratuur gehadhaafd totdat de achtstroomeriode eidigt. Overdag koele de stee lagzaam af. De temeratuur va de stee wordt figuur 12 gemete met ee temeratuursesor. Figuur 12 is de ijkgrafiek va deze sesor Beaal de gevoeligheid va de sesor bij ee temeratuur va 80 C. Het is de bedoelig om met het rogramma Systematic ee schakelig te otwere die het verwarmigselemet automatisch i- e uitschakelt. Klik i het oeigsscherm o achtstroomkachel. Het verwarmigselemet wordt voorgesteld door de LED. Als de LED bradt, is het verwarmigselemet aa. De variabele saig fugeert als uitgagssaig va de temeratuursesor. Als de schakelig wordt gerud, ka de saig tusse 0 e 5 V gevarieerd worde. De toggle vervagt ee (automatische) tijdklok die de achtstroom i- e uitschakelt. Aa de schakelig stelt me de volgede eise. Als er gee elektrische eergie geleverd wordt tege achttarief (toggle oe) moet het verwarmigselemet uit blijve. Als er wel elektrische eergie tege achttarief wordt geleverd (toggle dicht), moet het verwarmigselemet allee aa zij waeer de temeratuur lager is da 80 C. De schakelig zorgt er ook voor dat, waeer de temeratuur va 80 C bereikt is, deze costat gehoude wordt totdat de achtstroomeriode eidigt Otwer ee schakelig die aa de gestelde eise voldoet e cotroleer de werkig. Sla het resultaat o i de examema als vr27_exameummer.wks. Sluit Systematic. Dit was de laatste vraag va het deel waarbij de comuter wordt gebruikt. Klik o Cotrolere of Ilevere e cotroleer of de resultate zij ogeslage. Klik daara o Ilevere e afsluite of o Terug. www