Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2002-I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 4 Antoordmodel Opgave Ralph en Norton voorbeeld van een antoord: Er geldt v = ωr. De baansnelheid is gegeven in tee significante cijfers. r = 6,78 0 +,000 0 = 7,78 0 km en r = r + 4,0 = 7,8 0 km. Ralph Norton Ralph Omdat dee tee afstanden binnen de gegeven naukeurigheid gelijk ijn, is de baansnelheid van Norton gelijk aan die van Ralph. gebruik van v = ωr inicht dat r = 6,78 0 +,000 0 en r = r + 4,0 Ralph Norton Ralph inicht dat rnorton = rralph binnen de gegeven naukeurigheid conclusie uitkomst: F L =,9 0 N FL = Bqv =, 0 0 q 7, q = ne=, 0, 60 0 C. Invullen in bovenstaande formule levert: 9 F L =,00,0,600 7,40 =,90 N. gebruik van FL = Bqv met B =,0 0 T en v = 7, 4 0 ms in rekening brengen van n completeren van de berekening voorbeelden van een antoord: ( v is naar rechts gericht en B omhoog.) Volgens de kurkentrekkerregel of een andere regel is de lorentkracht op een positieve lading van de aarde af gericht. De lorentkracht op de vrije elektronen is dus naar (het middelpunt van) de aarde toe gericht. vat de naar rechts gaande vrije elektronen op als een naar links gaande stroom I. Pas de kurkentrekker- of andere regel toe, met I naar links en B omhoog. De lorentkracht is naar de aarde toe gericht. noemen van een richtingregel rekening houden met negatieve lading conclusie. --

2 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 4 uitkomst: U = 8,9 0 V De elektrische kracht en de lorentkracht op een elektron ijn met elkaar in evenicht: F = F Hieruit volgt qe = Bqv,dus E = Bv. el L. U Voor de elektrische veldsterkte geldt E =. l Dus U = El = Bvl =,00 7,40 4,00 = 8,90 V. inicht dat E = Bv V U gebruik van E = ( ) of E = x l completeren van de berekening Opgave Temperatuursensor Maximumscore voorbeeld van een antoord: Sluit tussen de rode en de gele aansluiting de batterij en de stroommeter in serie aan. Meet de stroomsterkte ( I 0 ). Verarm de sensor met de armtebron en meet opnieu de stroomsterkte ( I ). Er ijn dan drie mogelijkheden A, B en C. Mogelijkheid A: I > I 0. Dan is R een NTC-eerstand en R de temperatuuronafhankelijke eerstand. Mogelijkheid B: I < I 0. Dan is R een temperatuurafhankelijke eerstand die niet van het type NTC is. R is de temperatuuronafhankelijke eerstand. Mogelijkheid C: I = I 0. Dan is R de temperatuuronafhankelijke eerstand. Sluit vervolgens tussen de gele en de arte aansluiting de batterij in serie met de stroommeter aan. Meet de stroomsterkte ( I ). Verarm de sensor met de armtebron en meet opnieu de stroomsterkte ( I ). Als I > I, is R een NTC-eerstand. In het andere geval is R niet van het NTC-type. inicht in het aansluiten op de juiste aansluitingen (kleuren) en het verarmen inicht in mogelijkheid A inicht in mogelijkheid B inicht in mogelijkheid C met I > I inicht in mogelijkheid C met I I. - -

3 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 6 uitkomst: De sensorspanning is,6 V. voorbeeld van een bepaling: Bij 6 C geldt R =, k Ω. Dus R = R+ R = 47, 0 +, = 69, k Ω., 0 Dan is I = = 7,4 0 A. Dus U = 7, 4 0, 0 =,6 V. 69, 0 afleen van R bij 6 C (met een marge van 0, kω ) berekenen van R+ R berekenen van I completeren van de bepaling Opgave Duikbril Maximumscore 7 antoord: Voor blau licht is de brekingsindex voor de overgang van lucht naar ater,7., 8 Voor de overgang van ater (van 0 C) naar hoornvlies geldt: n, = =, 0., 7 sin i De brekingshoek r kan nu orden berekend met n,,meti 0. sin r = = Dan is sin 0 sin r = = 0, 484, aaruit volgt r = 9., 0 WATER blau hoofdas 0 9 WATER opoeken van de brekingsindex van ater voor blau licht berekenen van n, gebruik van sin i n = sin r berekenen van r tekenen van de gebroken lichtstraal Opmerking Breking van de normaal af: maximaal punten.. - -

4 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 8 voorbeeld van een antoord: O vis ater lucht B A glas Zónder ater ou een lichtstraal die vanaf de bek via O loopt, in A terechtkomen. (Bij de overgang van ater naar lucht breekt de lichtstraal van de normaal af.) Mét ater komt een lichtstraal die vanaf de bek via O loopt dus ongeveer in B terecht. Onder ater (ontstaat dus een groter beeld van de vis op het netvlies en) lijkt de vis dus groter. inicht dat een lichtstraal bij de overgang van ater naar lucht van de normaal af breekt een lichtstraal door O, afkomstig van hetelfde punt, komt mét ater lager op het netvlies terecht conclusie Maximumscore 9 voorbeeld van een antoord: De absorptie van licht met grotere golflengten oals rood is sterker dan van licht met kleinere golflengten oals blau. Op grotere diepte lijkt een voorerp hierdoor blauer. inicht dat de absorptie van rood licht sterker is dan van blau licht conclusie

5 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I Opgave 4 Golfgenerator Maximumscore 0 uitkomst: m = 8, 0 kg of m = 8, 7 0 kg voorbeelden van een berekening: methode De hoogte van de luchtbel is 7,7 m. Het volume van de lucht is V =π r h cilinder =π 0 7, 7 =, 4 0 m. De temperatuur is ongeveer 90 K. Er geldt Dus pv,8 0, 4 0 n = = =,8 0 mol. RT 8, 90 m= nm =,8 0 8,8 0 = 8, 0 kg. bepalen van de hoogte van de luchtbel (7,7 m met een marge van,0 m) berekenen van V gebruik van de algemene gaset een temperatuur aangeven tussen 7 K en 0 K completeren van de berekening methode De hoogte van de luchtkolom is 7,7 m. Het volume van de lucht is V =π r h cilinder =π 0 7, 7 =, 4 0 m. De dichtheid van lucht is volgens Binas, 9 kg m bij standaarddruk, dus hier,8 keer o groot. (Neem aan dat de temperatuur ongeveer 7 K is.) De massa is dus m= ρv =,8,9,4 0 = 8,7 0 kg. bepalen van de hoogte van de luchtbel (7,7 m met een marge van,0 m) berekenen van V gebruik van de dichtheid uit Binas rekening houden met de druk (factor,8) completeren van de berekening. - -

6 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I uitkomst: 7 voorbeeld van een bepaling: golftop golftop golftop voortplantingsrichting 7 verbindingsbalk golfdal golfdal Meting in de figuur levert als uitkomst 7. inicht dat de uiteinden van de verbindingsbalk op een golftop en op een golfdal moeten liggen tekenen van de verbindingsbalk in de geenste richting meten van de hoek (met een marge van ) Maximumscore voorbeelden van ooraken: Het is bij dee lange golven niet mogelijk om de ene paddestoel onder een golfberg te plaatsen en tegelijkertijd de andere onder een golfdal. Bij dee lange golven is de frequentie aarmee de lucht tussen de tee paddestoelen heen en eer gaat klein. eerste ooraak teede ooraak uitkomst: v = 7,0 ms De periodetijd is 4,0 s. De golflengte is 80 m. λ 80 Dus v = = = 7,0 ms. T 4,0 bepalen van T (met een marge van 0, s) λ gebruik van v = T completeren van de berekening

7 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 4 uitkomst: U = 4, V De maximaal te meten druk is,0 0 Pa, dus,0 0 Pa meer dan de druk aarbij de sensor 0,0 V afgeeft. 6 De maximale spanning is dan, = 4, V. afleen van de maximale druk (met een marge van in rekening brengen van 0,0 0 Pa ), 0 0 Pa inicht dat U = gevoeligheid p completeren van de berekening Opgave Parachute uitkomst: Het duurt 0 s langer. Voor een vrije val geldt s = gt. Dus 400 = 9,8 t. Hieruit volgt t = 0 s. Afleen van t in de grafiek voor h = 700 m levert t = 60 s. De val met luchtrijving duurt dus 60 0 = 0 s langer. gebruik van s = gt berekenen van t met dee formule t afleen in de grafiek bij h = 700 m (met een marge van s) completeren van de berekening Maximumscore 6 antoord: De tee grafieken lopen (voor h < 600 m ) evenijdig, dus hun steilheden ijn gelijk en dus ook de bijbehorende snelheden. inicht dat de snelheid gelijk is aan de steilheid constateren dat de steilheden gelijk ijn 7 antoord: De (constante) eindsnelheid ordt bereikt als F = F. Voor beide sprongen is F gelijk, dus F ook. Uit de formule voor F volgt dan dat ook v gelijk is (ant de overige factoren in de formule ijn gelijk). inicht dat bij de eindsnelheid geldt F = F inicht dat F voor beide sprongen gelijk is completeren van de uitleg

8 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I 8 uitkomst: µ =, 4 0 m 4,0 0 µ Op,0 km hoogte geldt: 0,0 =,0 e. Dus ln 0,0 =,0 0 µ. ln 0,0 0,69 4 Dus µ = = =, 4 0 m., 0 0, 0 0 inicht dat beerken tot,0 0 µ 0,0 =,0 e ln 0,0 =,0 0 µ bepalen van de eenheid van µ completeren van de berekening 9 antoord: Op kleinere hoogten is de luchtdruk groter. Dus ordt Als F groter ordt dan F, neemt de snelheid af. F groter. inicht dat p tijdens de val toeneemt inicht dat F groter ordt als p groter ordt inicht dat F groter ordt dan F en dat v dus afneemt Opmerking Een redenering met een constante Maximumscore 0 uitkomst: W = ( )7, 0 J voorbeeld van een bepaling: Als de parachute open gaat, is de snelheid ijn snelheid E kin 7,0 ms. F : maximaal punt. 7 ms ; als de parachutist op de grond komt is De afname van de kinetische energie is dus = 7 (7 7,0 ) =,9 0 J. Het hoogteverschil is 700 m, dus E = ( )7 9,8 700 = ( ), 0 J. De arbeid verricht door de luchtrijvingskracht is dus,9 0, 0 = 7, 0 J. inicht dat ( )W = Ekin + E afleen van de tee snelheden v = (7 ± ) ms en v = (7 ± ) ms berekenen van begin E kin of van E kin E of van E eind berekenen van completeren van de bepaling

9 Eindexamen natuurkunde - vo 00-I Opgave 6 Neutrino s uitkomst: Het energie-equivalent is 0,06 ev (,00 ) E = mc = 0 (,00 ) J= = 0,06eV. 9, gebruik van E = mc met m = 0 kg opoeken en invullen van cen e completeren van de berekening Opmerking Gebruik gemaakt van tabel 6 van het informatieboek Binas: geen aftrek. uitkomst: λ = 0 m 4 h 6,6 0 λ = = = 0 m. 7 8 mv 0,00 h gebruik van λ = mv opoeken en invullen van hen c completeren van de berekening antoord: O+ v F+ 0 e neutrino links van de pijl elektron rechts van de pijl F als reactieproduct aantal nucleonen links en rechts gelijk 4 antoord: De kerncentrale is een bron die per seconde 9,0 0 neutrino s uitendt. Dee verspreiden ich gelijkmatig in alle richtingen. Het aantal neutrino s per m per seconde (de deeltjesflux) neemt af volgens de P kadratenet, naar analogie van I =. 4 πr Bij de detector op een afstand r =, 0 km is de deeltjesflux gelijk aan 9,0 0 4 = 7, 0 m s. 4 π (,0 0 ) De meeste neutrino s ijn dus afkomstig van de centrale. toepassen van de kadratenet berekenen van de van de centrale afkomstige deeltjesflux bij de detector vergelijken van de deeltjesfluxen en conclusie