Eindexamen natuurkunde vwo II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II Beoordelingsmodel Opgave Sopraansaxofoon maximumscore 4 uitkomst: F d = 7, N voorbeeld van een bepaling: Er geldt: Fr z z= Fr d d. Opmeten in de figuur levert: rz =,7 cm en rd= 5,4 cm. Invullen levert:, 44 9,8,7 = Fd 5, 4. Dit geeft F d = 7, N. gebruik van de momentenwet keuze van het draaipunt en tekenen van de krachtarmen opmeten van de krachtarmen in de figuur (met een marge van mm) completeren van de bepaling www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II maximumscore 3 In figuur is af te lezen dat 9 trillingen 0,04 s duren. 0,04 3 Eén trilling duurt dus = 4,67 0 s. 9 Dus geldt fgemeten = = =, 0 Hz. 3 T 4,67 0 In figuur 3 is af te lezen dat bij een buislengte van 66 cm voor een open-open buis f =, 3 0 Hz en voor een gesloten-open buis f =,6 0 Hz. (Dus beide hypotheses worden tegengesproken.) bepalen van de trillingstijd uit figuur aflezen van de frequenties bij een buislengte van 66 cm completeren van de berekening van f gemeten 3 maximumscore 3 Uit figuur 4 blijkt dat de frequenties van de boventonen een geheel aantal maal de grondtoon is ( : : 3 : 4 ). De frequentie van de boventonen van een open-open buis is een geheel aantal maal de grondfrequentie ( : : 3 : 4 ) en de frequentie van de boventonen een gesloten-open buis is een oneven aantal maal de grondfrequentie ( : 3 : 5 : 7 ). (Dus hypothese a wordt tegengesproken en hypothese b wordt gesteund.) constateren dat bij de saxofoon de frequenties van de boventonen een geheel aantal maal de grondtoon is ( : : 3 : 4 ) inzicht dat de frequenties van de boventonen van een open-open buis een geheel aantal maal de grondfrequentie is ( : : 3 : 4 ) inzicht dat bij een gesloten-open buis de frequenties van de boventonen een oneven aantal maal de grondfrequentie is ( : 3 : 5 : 7 ) www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 4 maximumscore 3 Opmeten in de figuur levert voor de akoestische lengte: 3, L = 0,66 = 0,83 m. Dus 0,5 λ = 0,83 =,66 m. 343 Er geldt v = λ f. Invullen levert f = = 07 Hz., 66 (Dit komt overeen met de metingen van figuur.) bepalen van de akoestische lengte L in de figuur gebruik van v= λ f met 33 ms v 354 ms completeren van de berekening van f Opmerking Als bij de beantwoording van vraag een foute waarde voor de grondtoon is verkregen en die waarde hier wordt gebruikt: geen aftrek. Opgave WaarschuwingsLED 5 maximumscore 3 tekenen van een gesloten kring van de spanningsbron en de opnemen van ampèremeter in serie in deze kring opnemen van de voltmeter parallel aan de of aan de spanningsbron Opmerking Bij deze opgave hoeft geen rekening gehouden te worden met de polariteit van de meters. www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 6 maximumscore 4 voorbeeld van een uitleg: Bij een lage temperatuur is de weerstand van de groot. Hierdoor is de spanning over de groot en de spanning over de LED dus klein. Als de spanning over de LED kleiner is dan,5 V brandt de LED niet. (Bij een hogere temperatuur brandt de LED dus wel.) inzicht dat bij een lage temperatuur R groot is inzicht dat U groot is als R groot is inzicht dat U LED klein is als U groot is completeren van de uitleg 7 maximumscore 5 uitkomst: R = 3, 0 0 Ω voorbeeld van een bepaling: Aflezen in figuur : bij 0 C geldt R = 5,9 0 Ω. Aflezen in figuur 3: bij,0 ma geldt U =, 5 V. LED Daaruit volgt: U = 5, 0,5 = 3,5 V. U 3,5 3 Er geldt I = = = 5,93 0 A. R 5, I =,0 ma zodat I = 5,93 0,0 0 = 4,93 0 A. LED R Voor R van de variabele weerstand geldt nu: U R, 5 R = = = 3, 0 0 Ω. 3 I 4,93 0 R bepalen van R (met een marge van 0 Ω) en bepalen van U LED inzicht dat U = U U bron LED U inzicht dat I = R inzicht dat I = I I R LED completeren van de bepaling www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II Opgave 3 Buckeye Bullet 8 maximumscore 4 Uit de figuur volgt dat de maximale versnelling gelijk is aan de helling van de grafiek op tijdstip nul. Aflezen uit de grafiek geeft: Δv 60 a = = = 3,4 m s. Δt 5 (Op tijdstip t = 0 s geldt: F motor = F res. Dus geldt:) Fmotor 0,3. F = ma z mg = a g = 3,4 9,8 = Dit is gelijk aan één derde / net iets kleiner dan één derde. Dus de vuistregel geldt. inzicht dat de maximale versnelling gelijk is aan de helling van de raaklijn op t = 0 s bepalen van a (met een marge van 0, ms ) Fmotor a gebruik van F = ma / inzicht dat = Fz g completeren van de berekening en consequente conclusie Opmerking Als de grafiek tot t = 0 s opgevat is als een rechte lijn: goed rekenen. 9 maximumscore voorbeeld van een uitleg: Er geldt P= Fmotorv= constant. De snelheid v neemt toe. (Het vermogen P is constant.) Dus neemt F motor af. inzicht dat P= Fv= constant inzicht dat de snelheid v toeneemt www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 0 maximumscore 4 uitkomst: 56(%) voorbeeld van een bepaling: Het motorvermogen wordt gebruikt om de luchtweerstand te overwinnen en de kinetische energie te laten toenemen. Dus P motor = P lucht + P kinetische-energie. Op tijdstip t = 50 s geldt: Fmotor = 3, kn en Flucht =,4 kn. Plucht Flucht Op dat tijdstip geldt: =. P F motor motor Dus wordt van het motorvermogen, 4 0,44 44% 3, = = gebruikt voor het opheffen van de luchtwrijvingskracht. Dus wordt 00% 44% = 56% gebruikt om de kinetische energie te laten toenemen. inzicht dat Pmotor = Plucht + Pkinetische-energie Plucht Flucht inzicht dat op een tijdstip geldt = Pmotor Fmotor aflezen van de krachten op t = 50 s (met een marge van 0, kn) completeren van de bepaling maximumscore 4 uitkomst: v =, 5 0 m s voorbeeld van een bepaling: Er geldt: Flucht = kv. De waarde van constante k kan bepaald worden door aflezen in h et ( Ft, )- en het ( vt, )-diagram op hetzelfde tijdstip. Dit levert op t = 70 s: F lucht =,8 kn en v = 33 ms. 3,8 0 Hieruit volgt dat de waarde van k = = 0,0. 33 Extrapoleren levert dat op topsnelheid geldt: Fmotor = Flucht =,3 kn. 3 Voor de topsnelheid geldt:,3 0 = 0,0v. Dit levert v =,5 0 m s. aflezen van motorkracht en snelheid op hetzelfde tijdstip bepalen van de waarde van k inzicht dat op topsnelheid geldt Fmotor = Flucht en schatten van de kracht op topsnelheid (met een marge van 0, kn) completeren van de bepaling www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II maximumscore 3 De gemiddelde snelheid over Mile 5 bedraagt 308,37 mph. 496,88 Dit is 308,37, = 496,88 kmh = = 37,83 = 37,8 ms. 3,6 Voor de tijd dat de auto over deze mijl doet, geldt: s= v gem t. Invullen levert: 609,344 = 37,8 t. Dit geeft: t =,7 s. Tekenen in de grafiek levert: 60 v (ms ) t (s) omrekenen van mph naar berekenen van de tijdsduur aangeven van het tijdsinterval in het (v,t)-diagram (met het midden van het tijdsinterval tussen t = 77 s en t = 80 s) ms Opmerking Als het tijdinterval niet op de tijdas is aangegeven maar erboven: geen aftrek. www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 3 maximumscore 3 uitkomst: De remweg bedraagt,9 km (met een marge van 0, km). voorbeeld van een bepaling: De remweg is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek vanaf t = 90 s. Hokjes tellen levert: s =,9 km. inzicht dat de remweg gelijk is aan de oppervlakte onder de grafiek vanaf t = 90 s bepalen van de oppervlakte onder de grafiek (door hokjes tellen of afschatten) completeren van de bepaling Opgave 4 Protonentherapie 4 maximumscore 3 uitkomst: tot een indringdiepte van,5 cm (met een marge van,5 cm) voorbeeld van een bepaling: De stopping power is gelijk aan de helling van de grafiek. Voor een indringdiepte van,5 cm is de helling gelijk aan 0 MeVcm. Voor waarden kleiner dan,5 cm is de stopping power kleiner dan 0 MeVcm. inzicht dat de stopping power gelijk is aan de helling van de grafiek bepalen van het punt waar de helling gelijk is aan 0 MeVcm completeren van de bepaling 5 maximumscore 3 Waar de helling van de figuur het grootst is, is ook de stralingsdosis het grootst. Dus ontvangt het water een kleine stralingsdosis, de tumor een grote stralingsdosis en ontvangt de plaat helemaal geen straling. inzicht dat de stralingsdosis groot is als de helling van figuur groot is inzicht dat na 6 cm geen straling geabsorbeerd wordt completeren van de uitleg 6 maximumscore uitkomst: E = 50 MeV Opmerking Alle antwoorden van 50 MeV tot en met 55 MeV: goed rekenen. www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 7 maximumscore Bij een stopping power van 800 MeVcm en een energieverlies per botsing van 7 ev is de afstand tussen twee botsingen gelijk aan = 90 cm= 90 m= 0,9 nm. Dus een DNA-keten met een breedte van 3 nm wordt op ongeveer drie plaatsen geraakt. berekenen van de afstand tussen twee botsingen completeren van het antwoord 8 maximumscore voorbeelden van een antwoord: Bij fotonen wordt de meeste energie opgenomen in het gebied voor de tumor en bij protonen niet. Bij fotonen wordt ook energie opgenomen in het gebied achter de tumor en bij protonen niet. Bij protonen wordt de meeste energie opgenomen in de tumor. 9 maximumscore 4 5 uitkomst: U = 4, 0 V voorbeeld van een berekening: Voor de kinetische energie van een proton geldt: E mv = =,67 0 (9,0 0 ) = 6,76 0 J. k 4 ΔEk 6, Dus voor de spanning geldt: U = = = 4, 0 V. 9 q, 60 0 gebruik van E k = mv gebruik van Δ Ek = qu opzoeken van de massa en de lading van een proton completeren van de berekening 0 maximumscore uitkomst: E = 0, 4 (MeV) Opmerking Als bij de beantwoording van vraag 9 een foute waarde voor de spanning is verkregen en die waarde hier wordt gebruikt: geen aftrek. www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II maximumscore 3 De stroomrichting is gelijk aan de bewegingsrichting van de protonen. De lorentzkracht is gericht naar het middelpunt van de cirkel. Hieruit volgt dat het magnetisch veld gericht is loodrecht op het vlak van tekening, van de lezer af (het papier in). aangeven van de stroomrichting aangeven van de richting van de lorentzkracht completeren van de bepaling maximumscore 4 uitkomst: B = 0,03 T voorbeeld van een berekening: L = F mpz. mv Invullen levert: Bqv = Voor de cirkelbaan geldt: F r mv Hieruit volgt: B =. qr 7 6 mv,67 0 9,0 0 Invullen van B = levert: B = = 0,03 T. qr 9, , 0 inzicht dat F = F z L mp gebruik van F = Bqv L mv gebruik van Fmpz = r completeren van de berekening. www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II Opgave 5 Waterlens 3 maximumscore voorbeeld van een uitleg: Bij een oog verandert bij het scherpstellen de sterkte (bolling) van de lens (en blijft de beeldstand gelijk). Bij een gewone camera verandert bij het scherpstellen de beeldafstand (en blijft de sterkte van de lens gelijk). (Dus lijkt het scherpstellen van de waterlens meer op het scherpstellen van het oog.) inzicht dat bij het scherpstellen van het oog de sterkte (bolling) van de lens verandert inzicht dat bij het scherpstellen van een gewone camera de beeldafstand verandert 4 maximumscore 3 uitkomst: R = 7 mm voorbeeld van een berekening: S 40 dpt. f 0,05 Met n =,330 voor rood licht levert dit: R = (,330 ) =,65 0 m = 7 mm =. R = = = Invullen in de formule levert: ( n ) gebruik van S = f inzicht dat R = R en opzoeken van de brekingsindex van water bij rood licht completeren van de berekening 5 maximumscore Het getal tussen haakjes was R en wordt 5 + = R R R groter dan. Dus de lens wordt sterker. R en dit is inzicht in de verandering van de factor tussen haakjes completeren van het antwoord www. - -

12 Eindexamen natuurkunde vwo 00 - II 6 maximumscore 5 i M n =,33 r i r M Bepaling van de brekingshoek: i sin i = 9 en,33 sin r = zodat r = 4. sin i Bepaling van de brekingshoek: i = 35 en = zodat r sin r n = 50. tekenen van de normaal richting M en opmeten van de invalshoek i (met een marge van ) sin i gebruik van n sin r = tekenen van de lichtstraal in de waterlens bepalen van r tekenen van de uittredende straal tot aan de hoofdas www. - -