Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2007-I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I Beoordelingsmodel Opgave Goliath maximumscore 3 uitkomst: α = 0 5,0 De lengte van de helling s = vt = 5= 70,8 m 3, 6. 6 Voor de hellingshoek α geldt: sin α = ; 70,8 hieruit volgt dat α = 0. gebruik van s = vt hoogte inzicht sinα = s completeren van de berekening maximumscore 5 uitkomst: Q =,5 0 J Voor de geproduceerde warmte Q geldt: Q= ( E ) ( E ) Met z z k boven k. beneden E = mgh en E = mv en invullen van de gegevens volgt: Q = 0 9,8 6 0 =,5 0 J. 3, 6 inzicht dat Q ( E ) ( E ) = z boven k beneden gebruik van Ez = mgh gebruik van E k = mv completeren van de berekening www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I 3 maximumscore uitkomst: a = 8,8 ms voorbeelden van een berekening: methode 06 s= at at t = 98 ; v= at = = 9, m s. 3, 6 Dit levert voor de tijd: 9, t = 98 t = 3,3 s. 9, Dus voor de versnelling: a 3,3 = 9, a= = 8,8 m s. 3,3 gebruik van s= at gebruik van v= at, waarbij v uitgedrukt is in ms berekenen van t completeren van de berekening methode 53 vgem = 53 km h = =,7 m s. 3, 6 s 9 s = vgem t t = = = 3,3 s. vgem,7 Δv 9, a = = = 8,8 m s. Δt 3,3 berekenen van v gem s gebruik van t = vgem Δv gebruik van a = Δ t completeren van de berekening Opmerking Als opnieuw de factor 3,6 is vergeten: geen aftrek. www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I maximumscore 3 uitkomst: f flits = 6, Hz De trein bestaat uit 5 wagons. De lengte van één wagon is 3, = =,6 m. 5,6 De tijdsduur tussen flitsen is Δ t = = = 0,65 s. v 6 De flitsfrequentie is dus fflits = 6, Hz. Δt = 0,65 = berekening van de lengte van één wagon inzicht Δ t = v completeren van de berekening 5 maximumscore 3 uitkomst: t rem = 3, 0 s De maximale remkracht kan worden gevonden met Δv Frem = ma= mg = m. Δ t Δv ( 5, 0,3),9 De minimale remtijd is Δ t = = = = 3, 0 s. g 9,8,905 Δv gebruik van a = Δ t inzicht F rem = mg of a = g completeren van de berekening www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I Opgave Heftruck 6 maximumscore voorbeelden van een antwoord: methode : Beschouw de achterwielen als draaipunt. Als de grijparm dichter naar de voorband wordt verplaatst, wordt zijn moment linksom kleiner, de voorbanden worden dus minder ingedrukt. gebruik van de hefboomwet conclusie methode : Als de grijparm naar de heftruck toe bewogen wordt, verplaatst het zwaartepunt van het geheel zich naar achteren. Hierdoor worden de (achterbanden meer en de) voorbanden minder ingedrukt. inzicht dat de kracht op het voorwiel afhangt van de plaats van het zwaartepunt conclusie 7 maximumscore Afstand vector F z - P = 36 mm en afstand F z - Q = 7 mm. 7 Omdat Fz 55 mm, geldt: FP 55 = 9 mm en 3 F 37 Q 55 6 mm. 3 = Z P Q F z tekenen van twee vectoren verticaal omhoog op voor- en achteras de som van de lengten van de vectoren is gelijk aan F z inzicht dat de lengten omgekeerd evenredig zijn met de arm F Q is tussen 5 en 5,5 keer zo lang als F P www. - -

5 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I 8 maximumscore 3 3 uitkomst: m = 9,00 0 kg last De heftruck kantelt net niet voorover dus de normaalkracht in Q is 0 N. Het moment van de last ten opzichte van P maakt dus evenwicht met het moment van de zwaartekracht op de heftruck: M = M. m last 3 ( ) ( ) m 9,8 3,00 = ,8,00 = 9,00 0 kg. gebruik van de momentenwet met punt P als draaipunt inzicht dat het moment van de lastkracht en het moment van de zwaartekracht op de heftruck met elkaar in evenwicht zijn completeren van de berekening 9 maximumscore 3 uitkomst: p = 5, 0 Pa onder zuignap Op de plek van de zuignap drukt de buitenlucht de plaat naar boven; de lucht onder de zuignap drukt de plaat naar beneden. Als de plaat nog net kan worden opgetild, geldt voor het drukverschil: F Δ p= pbuiten ponder zuignap =, waarin F = mg = ,8 =,9 0 N en A A = 0,60 0,85 = 0,5 m. Hieruit volgt: De luchtdruk buiten is De druk onder de zuignap is 03 0 Pa. last F last,9 0 Δ p = = 9,6 0 Pa. 0, ,6 0 = 5, 0 Pa. F gebruik van p = A inzicht dat het zuigend oppervlak in m en de zwaartekracht in N berekend moet worden inzicht dat de druk gelijk is aan de buitendruk min de onderdruk completeren van de berekening F z www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I Opgave 3 Waterpeil 0 maximumscore Door lucht over het water te blazen wordt de verdamping bevorderd. Doordat de relatief snel bewegende moleculen het meest ontsnappen (neemt de gemiddelde kinetische energie van de moleculen van het water af en daarom) daalt de temperatuur. inzicht dat de verdamping wordt bevorderd inzicht dat de gemiddelde kinetische energie van de watermoleculen daalt of inzicht dat door verdamping warmte aan het water onttrokken wordt maximumscore 3 De grenshoek van gewoon glas bij geel licht is,5. De hoek van inval is 5. De hoek van inval is groter dan de grenshoek, dus vindt er totale reflectie plaats. opzoeken van de grenshoek van geel licht bij glas inzicht dat de hoek van inval 5 is inzicht dat er totale reflectie plaatsvindt als de hoek van inval groter is dan de grenshoek maximumscore 3 In tabel 8 van Binas kun je aflezen dat de lichtstraal gaat van optisch dicht naar optisch minder dicht medium. Daarbij hoort een breking van de normaal af en dat is straal e. inzicht dat de lichtstraal overgaat van optisch dicht naar optisch minder dicht medium inzicht dat er breking van de normaal af optreedt consequente keuze van de lichtstraal 3 maximumscore De uitgang (de kraan) beïnvloedt het ingangssignaal (de intensiteit van het licht op de sensor). Er is hier dus sprake van terugkoppeling. Het is een regelsysteem. inzicht dat hier sprake is van terugkoppeling of inzicht dat het waterniveau constant gehouden wordt conclusie www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I maximumscore Als het waterpeil onder P zakt, wordt de LDR sterker belicht waardoor de weerstand van de LDR afneemt. De spanning over de weerstand van 680 Ω neemt dan toe. Gevolg: de comparator geeft een hoog signaal en de kraan gaat open. En dat moet ook als de bak leeg raakt. Er is dus géén invertor nodig. inzicht dat de weerstand van de LDR afneemt als het waterpeil onder P staat inzicht dat de spanning over de weerstand R dan toeneemt inzicht dat de comparator dan een hoog signaal geeft conclusie 5 maximumscore uitkomst: U ref = 3,9 V voorbeelden van een bepaling: methode Bij een verlichtingssterkte van 0 lux is de weerstand van de LDR,0 kω. 0, 680 8,6 De referentiespanning is dan,0 = = 3,9 V. 0,680 +,0,08 bepalen van de weerstand van de LDR bepalen van R totaal inzicht in spanningsdeler completeren van de bepaling methode Bij een verlichtingssterkte van 0 lux is de weerstand van de LDR,0 kω. De totale weerstand is 0,680 +,0 =,08 kω. Door de beide weerstanden loopt een stroomsterkte Utotaal,0 3 I = = = 5,77 0 A. 3 Rtotaal, Er geldt: Uref = IR= 5,77 0 0,680 0 = 3,9 V. bepalen van de weerstand van de LDR bepalen van R totaal Utotaal inzicht dat I = Rtotaal completeren van de bepaling www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I Opgave Koelbox 6 maximumscore 3 uitkomst: (h) voorbeelden van een berekening: methode Voor de energie-inhoud van de accu geldt: Eaccu = UIt = =,38 MJ. Voor de omgezette energie in de koelbox geldt: Ekoelbox = Pt = 5 t. 6, 0 Ekoelbox = Eaccu 5 t =,38 0 t =, 0 s = = h inzicht Eaccu = UIt met t = 3600 s gebruik van Ekoelbox = Pt completeren van de berekening methode Voor de stroomsterkte die de accu levert, geldt: Maximale tijd is 55 Ah h.,5 A = I P 5 = = =,5 A. U gebruik van P= UI inzicht dat de capaciteit gelijk is aan It met t in uur completeren van de berekening methode 3 Voor de hoeveelheid lading die een volle accu bezit, geldt: 5 q = 55 Ah = 55 A 3600 s =,98 0 C. Voor de energie-inhoud van de accu geldt: 5 6 E = qu =,98 0 =,38 0 J. 6 E,38 0 Maximale tijd: t = = =, 0 s = h. P 5 inzicht dat q = capaciteit van de accu inzicht dat de energie gelijk is aan qu completeren van de berekening www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I 7 maximumscore 3 uitkomst: C =, 0 J K 3 Er geldt: Cbox + Cwater = 0 Cbox ; dus Cbox = Cwater. 9 3 cwater m,8 0 5,0 3 Cbox, 0 J K = = =. 9 9 inzicht Cbox + Cwater = 0 Cbox inzicht Cwater = cwater m completeren van de berekening Opmerking Als uitgegaan is van C = C maximaal punten. 8 maximumscore 3 uitkomst: t aan = 96 s box P el = 6 J s = 6 W. P = α AΔ T in. 0 water : A = ( 0,30 0,30) + ( 0, 0 0,30) = 0, m. Pin = α AΔ T = 0,0 0, 0 = 3,36 W. E in = P in 3600 =, 0 J. Euit, 0 taan = = = 96 s. P 6 el berekenen van totale oppervlakte inzicht Ein = Pin 3600 en Euit = Pel taan completeren van de berekening www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I Opgave 5 Radioactieve schilderijen 9 maximumscore 3 antwoord: v =, 0 ms 3 7 E = mv ofwel,0 0 =, v. k Hieruit volgt: 3 v =, 0 ms. gebruik van E k = mv massa neutron opgezocht completeren van de berekening Opmerking Als voor de massa van het neutron de waarde van u, dus 7,66 0 kg, genomen is: goed rekenen. 0 maximumscore antwoord: As Se + e of As Se + β β-deeltje (elektron) rechts van de pijl Se als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) aantal nucleonen links en rechts kloppend maximumscore 3 Na 0 uur is de verhouding van de activiteit van arseen en mangaan: A(0) arseen : A(0) mangaan = [A(0) arseen( 0/ 6,8 ) Met A(0) arseen = A(0) mangaan volgt voor deze verhouding: 3 :. (De veronderstelling is dus juist.) inzicht dat () ( 0 )( ) t ] : [A(0) mangaan( ) 0/,6 ]. At = A τ invullen van t = 0 en τ =,6 respectievelijk 6,8 u berekenen van A(0) arseen : A(0) mangaan www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I maximumscore 3 Het Co-60 zendt β en γ-straling uit. De β -straling wordt door het glas volledig tegengehouden en de γ-straling zal nog gedeeltelijk door het glas komen. Conclusie: ) de dikke glasplaat heeft zeker zin om alle β -straling tegen te houden; ) de bezoekers staan zeker nog bloot aan γ-straling uit het schilderij. inzicht dat β - en γ-straling vrijkomt inzicht dat de dikke glasplaat alle β -straling absorbeert inzicht dat er nog γ-straling door het glas treedt Opgave 6 Didgeridoo 3 maximumscore uitkomst: f = 78 Hz (met een marge van Hz) voorbeeld van een bepaling: In de figuur komt 9,0 cm overeen met een tijd van 0,08 s. Voor 5 periodes wordt een afstand gemeten van 7, cm. 7, Dat komt overeen met een tijd van 0,08 6, 0 = s. 9,0 6, 0 Daarmee geldt: T = =, 8 0 s. 5 Met f = = T,8 0 volgt f = 78 Hz. bepalen van de tijdschaal bepalen van T uit het opmeten van minimaal drie periodes gebruik van f = T completeren van de bepaling www. - -

12 Eindexamen natuurkunde vwo 007-I maximumscore 3 Uit tabel 5A van Binas blijkt dat de geluidssnelheid groter is als de v temperatuur hoger is. De golflengte blijft gelijk, dus uit f = volgt dat als v groter is ook f groter is. Dus de didgeridoo klinkt hoger bij hogere temperatuur. inzicht dat de geluidssnelheid groter is bij hogere temperatuur gebruik van v= fλ en inzicht dat de golflengte gelijk blijft conclusie 5 maximumscore 3 6 uitkomst: P = 3, 0 W I Uit L = 0log = 8 volgt 0 I =, 6 0 W m. 0,6 6 d P= IA= I π =, 6 0 π = 3, 0 W. gebruik van I L = 0log 0 d gebruik van P= IA met A=π completeren van de berekening λ www. - -