Stevin vwo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 9 Versnellen en afbuigen (augustus 2009) Pagina 1 van 11

Transcriptie

1 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 1 van 11 Opgaven 9.1 Statische elekticiteit 1 a Jij ent positief gewoden. E stoen elektonen doo je voeten vanuit de aade. 2 - De allon is (ijvooeeld negatief) geladen doo het wijven langs je ouw. Doo het aanaken van het stookje plastic is dat ook negatief genoen. De twee gelijke ladingen op allon en stookje plastic stoten elkaa af. 3 a De staaf duwt als het wae de elektonen zo ve ogelijk van zich vandaan. De elektonen stoen dus doo je vinge naa de aade. De elektoscoop wodt positief. 4 - De kacht op de negatieve elektonen is tegengesteld geicht aan de veldlijnen. F P > F Q. 5-1, 2 4 en 5 daaien zodat ze dezelfde ichting kijgen als 3. Het veld is hoogeen (gegeven), dus na het daaien koen ze niet ee van hun plaats. 6 a 1 is fout odat de ichting vekeed is. 2 is goed / het snijden et 11 kot daa wel aan de ode. 3 heeft de vekeede ichting. 4 is goed. 5 is goed. 6 is fout odat hij niet loodecht op de ol staat. 7 is fout odat hij niet dooloopt tot op de andee ol. 8 is fout odat e geen pijlpunt in staat. 9 is fout odat hij een gesloten lus is. 10 is goed. 11 is fout want hij snijdt is fout odat hij niet op de linke ol egint. 13 is fout odat zijn ichting fout is. 14 is fout odat zijn ichting fout is. De scheve kacht die het gevolg is van de scheve veldlijn kan niet voo een eweging zogen. 7 a Het ohulsel zogt voo een kooi van Faaday. Daadoo kunnen e geen stoende velden ij de signaaldaad koen. De lading die je van innen aanengt stoot naa uiten. Lading die je van uiten aanengt zal nieuwe lading poeen af te stoten. 8 - De assa van een zakje is vast 1 ga. De ovelijvende assa s zijn veelvouden van 4 g. Eén knikke zal dus wel 4 g wegen. 9 a De kacht wijst van + naa, net als het veld. De lading is dus positief. In een hoogeen veld zijn de kachten even goot, dus ook 0,30 N 0,30 N 4 g 10 a De elektische kacht op de negatieve olletjes is ohoog tegen F z in. Het elektisch veld wijst dus olaag. De ovenste plaat is dus positief geladen. F z = F e g = q E 5, ,81 = q 6, q = 7, C deel doo e n = 4,9 = 5 5

2 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 2 van F e = 1, , = 2, N F z = 9, ,81 = 8, N F e = 2, F z 12 a 0,090 4 F e = q E E = 6 1, 5 10 N/C 6,0 10 2, , N/C 0,120 E ~ U U 2 = 3000 = 4000 V 4000 V 0, a Het lange steepje van de spanningson is de +, Op het ion wekt de elektische kacht ohoog en op het elekton olaag. q ion = e en q elekton = e F = 1, = 1, N 14 a 1 uab In een condensato geldt: E = d V [ E ] = 1, N a 2 U AB = 4, = 400 V 400 V F = 1, , = 6, N 6, N c W = F d = 6, , = 6, J 6, J d 1 = 9, kg 9, kg d 2 ½ 9, v 2 = 6, v = 1, /s 1, /s

3 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 3 van 11 Opgaven 9.2 Vesnellen 15 a E k = q U = U U = V 3 kv ½ v 2 = v = 0,6 /s 0,6 /s 16 a E k,2+ = = 300 ev = 2 1, = 4, J E k,3+ = = 450 ev = 3 1, = 7, J 4, J 300 ev 7, J 450 ev E k = ½ 9, v 2 v 2+ = 3, /s en v 3+ = 3, /s 3, /s 3, /s 17 a ½v 2 = qu dezelfde spanning v 2 is ogekeed evenedig et v is ogekeed evenedig et 1, : 1 v el : v ion = :1= 1,710 :1 ½v 2 = qu 2qU v = v is evenedig et U en ogekeed evenedig et v el : v ion = :1= 3,010 :1 3, : 1 18 a Tussen de platen gaat het elekton van de positieve naa de negatieve plaat. ½v 2 2 = ½v 1 2 e 9 = 9, kg en e = 1, C 9, /s 9, /s c v 2 = 0 ½ (2, ) 2 = 1, U U = 11,4 V 11,4 V d Het elekton keet na het tot stilstand koen o q = 0, ,0 2 q = 2, C 2, C 20 a Dan he je 0,025 MV = 25 kv nodig. 25 kv 1 ½ 9, v 2 = 0, , v = 9, /s 9, /s 2 Deze snelheid zit al vij dicht ij de lichtsnelheid /s. E zal dus wel enige coectie nodig zijn. Zie Exta. Als je de gafiek van p. 212 uitleest ij 25 kv dan vind je v = 9, /s. 21 a ½ 6, v 2 = 4, , v = 1, /s 1, /s Je het een espanning nodig van 2,1 MV. 2,1 MV 22 a P = I U = = 3, W 0,32 kw 1 c = 0, Jkg 1 K 1 2 c T = η P t invullen geeft T = 12 ºC 12 ºC c Q = I t = = C n = = 510 elektonen 19 1, d Deze snelheid zit zo dicht ij de lichtsnelheid dat coectie zeke nodig zal zijn. De wekelijke snelheid is kleine. Uitlezen van de gafiek op p. 212 geeft 1, /s.

4 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 4 van 11 Opgaven 9.3 Afuigen in velden 23 a De figuu estaat uit twee echte lijnen et daatussen een paaool. 24 a ½v 2 = eu AK U AK = 1,1 kv 1,1 kv De figuu estaat uit twee echte lijnen et daatussen een paaool. c Ze leggen 4, af et 2, /s want v x veandet niet t = 2, s 2, s d 10 in de y-ichting kot oveeen et 100 ev, dus 3,5 kot oveeen et 35 ev De passeetijden zijn voo alle ionen gelijk. y = ½at 2 dus y ~ a a F qe e = = a ~ q dus y ~ q y + : y 2+ : y 3+ = 1 : 2 : In een agnetisch veld staat F L loodecht op v dus wodt e geen aeid veicht en dus veandet E k niet. 35 ev 1 : 2 : v v 1 FL = Fc Bqv = = Bq q : 2+ : 3+ = : : = 6:3: : 3 : 2

5 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 5 van a c v = Zie opgave 27. Bq a 2 2 v 3 3 c q 2 ½ 29 a B kot het papie uit. c 1 = 9, kg c 2 2 v Fc = invullen geeft: F c = 9, N 9, N d 2 v v Bev = B = e invullen geeft: B = 8, T 8, T

6 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 6 van 11 Opgaven hoofdstuk 9 30 a 31 a Een poton velijft steeds een halve peiode in een uis. t = ½T = t = T = = = 2,5 10 s = 25 ns f ns 32 a ½v 2 = 10 e v = 1, /s 1, /s c l = v t = 1, = 0,35 0,35 De winst aan E k is 21 ev. Bij 50 hoot E k = 100 ev 21 y = 50 = 10,5 10, E k,1 : E k,2 = 100 : 121 v 1 2 : v 2 2 = 100 : 121 v 1 : v 2 = 10 : 11 2 c v 10 α = = = α = = v 11 1 cos 0, , De afuiging y estaat uit twee delen : y 1 tussen de platen en y 2 daana. y = y 1 + y 2 = 10, tan24,6º = 10, ,5 = 148

7 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 7 van a c 34 a B kot het papie uit. Bij 0,25 A he je de eeste elektonen B = 0,05 0,25 = 1, T = 2,0 c = 0,020 2 v Be Bev = v = invullen geeft: v = 4, /s De snelste elektonen hoen ij het stekste B-veld: B = 0,05 1,00 = 0,05 T Invullen geeft: v = 1, /s E k = 1, J = 88 kev Eigenlijk oet je U aflezen in de gafiek van p Je vindt dan 124 kev. F e wijst ohoog want e de lading is positief en E wijst van + naa. 4, /s 1, J 88 kev F L wijst naa echts. 1 In het (y,z)-vlak wekt de elektische kacht. Dat levet een paaolische aan op. 2 In het (x,y)-vlak wekt de loentzkacht. Dat levet een stuk van een cikelaan op. c z = ½at 2 et t = l/v dus gote v geeft kleine afuiging z. v = gote v geeft gote dus weinig afuiging in de x-ichitng. Bq De snelste ionen teffen het sche dus het dichtste ij de oospong van het getekende assenstelsel. 35 a ½v 2 = e U 1 Invullen geeft: U 1 = 3,8 kv 3,8 kv 1 Dan zijn Fe en FL tegengesteld geicht en even goot, dus: ee = Bev E = Bv U 2 Vede geldt: E = dus U 2 = Bvd. d

8 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 8 van 11 2 B gaat het papie in; v en dus I zijn naa echts geicht, dus F L wijst ohoog. F e is dus olaag geicht; q is positief P is de positieve plaat. 3 U 2 = Bvd = 0,50 2, , = 5, V 5, V c 1 c 2 v = invullen geeft: = 7, = Bq Het iddelpunt van de cikel ligt op de twee stippelijnen. 36 a Dit is een ovenaanzicht. De vectoen I en FL liggen op het papie en B staat e loodecht op. B wijst ohoog. F L staat loodecht op de agnetische veldlijnen en wijst naa innen. Als een ion onde het centale vlak kot, kijgt F L een coponent ohoog en als het oven het centale vlak kot, kijgt F L een coponent olaag. Daadoo woden afgedwaalde ionen wee naa het centale vlak gedeven. c Na vijf passages geldt: ½v 2 = 5 1, v = 5, /s 5, /s d 2 v Bq Bqv = v = 2π 2π 2π 2π v = T = = = T v Bq Bq Deze tijd hangt dus niet van v en af. Invullen geeft: t = ½T = 0,62 µs 0,62 µs

9 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 9 van 11 e 1 e 2 f Eatu: de hoizontale stukken in de gafiek zijn niet coect getekend, ze hadden even lang oeten zijn. Deze stukken hoen ij de halve cikels in de elektoden. De afstand tussen de elektoden veandet niet en v wodt gote. De tijd t o ove te steken wodt dus steeds kote. De snelste ionen aken de ovesteek ij Q en woden doo een wat zwakke veld vesneld. De taagste ionen aken de ovesteek ij R en woden doo een wat steke veld vesneld. Op die anie aken ze wee in de pas et de ionen die pecies op tijd zijn.

10 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 10 van 11 Toets 1 De poef van Millikan a 1 Invullen geeft: E = 1, V/ 1, V/ a 2 g = qe q = 6, C delen doo e = 1, C geeft n = 4 4 F z wodt 2 zo goot en F e lijft gelijk E ontstaat een eenpaig vesnelde eweging olaag. ΣF = g = Σ a = 2 a a = ½g 4,9 /s 2 c y ax = 3, en y = ½at 2 t < 0,11 s < 0,11 s 2 Snijden et elektonen a ½v 2 = eu U = 4, V 4,6 kv 1 2 In het B-veld veandet v niet, dus 4, /s 4, /s c 1 c 2 41º 2 v v Bev = = Bq = 2, = 23 h 15 sinα = = α = 41º 23

11 Stevin vwo deel 2 Uitwekingen hoofdstuk 9 Vesnellen en afuigen (augustus 2009) Pagina 11 van 11 3 Het cycloton a 1 Dit is een ovenaanzicht. De vectoen I en FL liggen op het papie en B staat e loodecht op. B wijst ohoog. a 2 Binnen de elektoden he je te aken et een kooi van Faaday. Daa is het elektisch veld nul. 1 ½v 2 = 50.e 6, et = 1, kg (tael 7) v = 2, /s 2, /s 2 2 v v Bqv = = Bq invullen geeft: = 0,12 0,12 c 2π 2π v = Bq en v = T = f = Bq T Bq 2π f hangt dus niet van en v af; invullen geeft: f = 1, Hz. Het klopt.