Eindexamen natuurkunde pilot havo I

Transcriptie

1 Beoordelingsmodel Opgave Tsjernobyl, ruim 0 jaar later maximumscore 3 uitkomst: Het percentage Cs-37 dat in het gebied terechtkwam, is 7,%. voorbeelden van een berekening: methode De totale activiteit in het gebied was 3,00 0,00 = 6,00 Bq. Het percentage Cs-37 dat in het gebied terechtkwam, is 5 6,0 0 00% = 7,% inzicht dat de totale activiteit in het gebied gelijk is aan de activiteit/m maal de oppervlakte inzicht dat het percentage Cs-37 dat in het gebied terechtkwam gelijk is aan de activiteit van het Cs-37 in het gebied 00% de activiteit van het uitgestoten Cs-37 www. - -

2 methode Als alle Cs-37 in de verboden zone terecht was gekomen, zou de activiteit daar =,83 0 Bq/m zijn geweest , In werkelijkheid was het,0 0 Bq/m. Het percentage Cs-37 dat in het 6,0 0 gebied terechtkwam, is 00% = 7,%. 7,83 0 inzicht dat de activiteit/m in het gebied gelijk is aan de totale activiteit gedeeld door de oppervlakte inzicht dat het percentage Cs-37 dat in het gebied terechtkwam gelijk de activiteit/m van het Cs-37 in het gebied is aan 00% de activiteit/m als alle Cs-37 daar terecht was gekomen maximumscore 3 antwoord: Cs Ba + e (+ γ) of: Cs Ba + β (+ γ) het elektron rechts van de pijl Ba als eindproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts gelijk 3 maximumscore γ-straling heeft een (veel) groter doordringend vermogen dan β-straling. Opmerkingen Antwoorden in de trant van γ-straling heeft een groot doordringend vermogen of β-straling heeft een klein doordringend vermogen : goed rekenen. Als wordt gezegd dat γ-straling een grotere dracht heeft dan β-straling: goed rekenen. www. - -

3 4 maximumscore 4 uitkomst: De persoon mag maximaal 34 (dagen) in het gebied blijven. De dosislimiet per jaar voor dit soort werknemers is msv. E Uit H = Q met H = 0,00 Sv, Q= en m= 75 kg volgt dat het lichaam m Hm 0,00 75 maximaal E = = = 0,075 J aan energie mag absorberen. Q Per seconde absorbeert het,40,060 =,540 J. 6 0,075 6,95 0 Deze persoon mag dus,95 0 s 34 dagen 8,54 0 = = = in het gebied blijven. opzoeken van de dosislimiet berekenen van de energie die het lichaam per tijdseenheid absorbeert inzicht dat de tijd die de persoon in het gebied mag blijven gelijk is aan de maximaal te absorberen energie de energie die per tijdseenheid wordt geabsorbeerd 5 maximumscore 3 uitkomst: De activiteit per m 5 is dan,5 0 Bq(/m ). voorbeeld van een berekening: De halveringstijd van Cs-37 is 30 jaar. Over 90 jaar zijn er drie halveringstijden verstreken en is de activiteit per m : ( ), 0 =,5 0 Bq(/m ). opzoeken van de halveringstijd van Cs-37 inzicht dat na n halveringstijden de activiteit per m met ( ) is afgenomen 6 maximumscore voorbeeld van antwoorden: Bij het verbranden van de bomen komen radioactieve stoffen in de lucht (die ingeademd kunnen worden). Door een dikke laag zand wordt de intensiteit van de straling afgezwakt. inzicht dat bij het verbranden van de bomen radioactieve stoffen in de lucht komen inzicht dat de dikke laag zand de intensiteit van de straling afzwakt www

4 Opgave Elektrische deken 7 maximumscore antwoord: In deze stand zijn de draden in serie geschakeld, dus RAB = RAC + RBC = = 058 Ω. Opmerking Als niet expliciet wordt vermeld dat de draden in serie staan: 0 punten. 8 maximumscore 3 uitkomst: P = 50,0 W voorbeelden van een berekening: methode Voor het vermogen geldt: P= UI, waarin U = 30 V U 30 en I = = = 0,74 A. Rtotaal 058 Hieruit volgt dat P = 30 0,74 = 50,0 W. gebruik van P= UI U inzicht dat I = Rtotaal methode Voor het vermogen geldt: R totaal = 058 Ω. Hieruit volgt dat U P =, waarin U = 30 V en R totaal (30) P = = 50,0 W. 058 U inzicht dat P = R totaal www

5 9 maximumscore In stand II loopt er alleen een elektrische stroom door de draad AC. R AC = 59 Ω en dat is inderdaad tweemaal zo klein als de weerstand in stand I. inzicht dat er in stand II alleen een elektrische stroom door de draad AC loopt completeren van het antwoord 0 maximumscore In stand III zijn de twee draden parallel geschakeld. Dus de stroomsterkte in stand III is tweemaal zo groot als die in stand II. Daaruit volgt dat het vermogen in stand III inderdaad tweemaal zo groot is als het vermogen in stand II (want P= UI). inzicht dat in stand III de twee draden parallel geschakeld zijn inzicht dat de stroomsterkte in stand III tweemaal zo groot is als die in stand II www

6 Opgave 3 Moderne koplamp maximumscore antwoord: P M de batterijen in serie geschakeld de plus- en minpolen van de batterijen op de juiste manier verbonden Opmerking Als door extra verbinding(en) een of meer batterijen zijn kortgesloten 0 punten. www

7 maximumscore antwoord: P M de linkerkanten van de lampjes verbonden met een van de polen de rechterkanten van de lampjes verbonden met de andere pool Opmerking Als door extra verbinding(en) de lampjes zijn kortgesloten: 0 punten. 3 maximumscore voorbeelden van een antwoord: methode De stroomsterkte die de spanningsbron dan levert, is kleiner dan ervoor want de stroom door het kapotte lampje valt weg en de stroomsterkte door de andere lampjes verandert niet (of nauwelijks). inzicht dat de stroom door het kapotte lampje wegvalt en de stroomsterkte door de andere lampjes niet (of nauwelijks) verandert conclusie dat de spanningsbron een kleinere stroomsterkte levert methode Als het lampje kapot gaat, wordt de weerstand van de parallelschakeling groter. De stroom die de spanningsbron dan levert is dus kleiner dan ervoor. inzicht dat de weerstand van de parallelschakeling groter wordt als het lampje kapot gaat conclusie dat de spanningsbron een kleinere stroomsterkte levert www

8 Opgave 4 Terugkeer in de dampkring 4 maximumscore 4 uitkomst: T =,5 h of 5, s voorbeeld van een berekening: πr Voor de baansnelheid van het ruimtestation geldt: v = T 3 3 waarin v = 7,7 0 km/h en r = 6, km. 3 π( 6, ) Dus: T = =, 5 h. 3 7,7 0 πr gebruik van v = T inzicht r = Raarde + h opzoeken straal van de aarde 5 maximumscore 3 6 uitkomst: s = 6,5 0 m (met een marge van 6 0,3 0 m) (7,8 + 0,9) 0 3 De gemiddelde snelheid is ongeveer = 4,35 0 m/s. 3 6 De afgelegde afstand is dan 4, = 6,5 0 m. bepalen van de gemiddelde snelheid gebruik van s = vgemt Opmerkingen Als gerekend is met s = vt, waarin voor v niet de gemiddelde waarde is ingevuld: 0 punten. Als de afgelegde afstand bepaald is met behulp van de oppervlakte onder de (v,t)-grafiek: goed rekenen. 3 www

9 6 maximumscore 4 De mechanische energie die tussen A en B in warmte wordt omgezet, is gelijk aan ( EzA + EkA) ( EzB + EkB), waarin: 3 3 E =, 0 J, E = mv = 0,5 9 0 (7,8 0 ) =,80 0 J, za ka A zb 7, 0 J en E kb = mvb = = 9 0 E = 0,5 9 0 (0,8 0 ),94 0 J. Er wordt dus (, 0 +,80 0 ) (7, 0 +,94 0 ) =,87 0 J warmte ontwikkeld., Per seconde is dat gemiddeld =, 9 0 J. 5 0 inzicht dat de mechanische energie die tussen A en B in warmte wordt omgezet gelijk is aan ( EzA + EkA) ( EzB + EkB) (of ( EzA EzB) + ( EkA EkB)) bepalen van EkA en E kb ΔE gebruik van P = t completeren van het antwoord 7 maximumscore 3 voorbeelden van een antwoord: Het smeltpunt van het materiaal moet hoog zijn, want anders zou het hitteschild kunnen smelten als de temperatuur hoog wordt. De dichtheid van het materiaal moet klein zijn, want anders wordt de space shuttle te zwaar (en is er te veel energie nodig om op te stijgen). De warmtegeleidingscoëfficiënt moet klein zijn, want de warmte mag niet makkelijk (of snel) naar de capsule worden getransporteerd. per juiste zin www

10 Opgave 5 Echoput 8 maximumscore 4 Uit de registratie blijkt dat de tijd tussen de klap en het horen van de echo 0,50 s is. Bij 0 C is de geluidssnelheid 343 m/s. Het geluid legt een afstand af gelijk aan vt = 343 0,50 = 7 m. De put is dus ongeveer 7 86 m = diep. aflezen van de tijd tussen de klap en het horen van de echo (met een marge van 0,0 s) opzoeken van de geluidssnelheid toepassen van de factor 9 maximumscore 4 uitkomst: t = 4,4 s voorbeeld van een berekening: Voor de beweging van de steen geldt: y = gt g =, waarin 9,8 m/s. Voor de valtijd van de steen geldt: = 9,8 t, dus t = = 4,9 s. 9,8 Het geluid van de plons moet vervolgens (ongeveer) 86 m afleggen. Volgens figuur duurt dat (ongeveer) 0,5 s. De tijd tussen het loslaten van de steen en het horen van de plons is dus 4,9 + 0,5 = 4,4 s. inzicht dat y = gt met g = 9,8 m/s berekenen van de valtijd t inzicht dat het geluid van de plons 86 m moet afleggen inzicht dat daar 0,5 s voor nodig is en completeren van de berekening www

11 0 maximumscore 3 Nadat Nienke is uitgesproken, hoort zij nog gedurende een halve seconde de echo. In de bovenste registratie duurt ezel ongeveer een halve seconde (en in de onderste registratie veel langer). Bij de bovenste uitspraak hoort Nienke dus ezel. inzicht dat Nienke nadat zij is uitgesproken nog gedurende een halve seconde de echo hoort constatering dat in de bovenste registratie ezel ongeveer een halve seconde duurt conclusie dat Nienke bij de bovenste uitspraak ezel hoort www. - -

12 maximumscore 5 voorbeeld van antwoorden: B K water Voor de grondtoon van de echoput geldt: =. Dus λ = 4 = 4 86= 344m. De frequentie van de grondtoon is dan 4 λ v 343 f = = =, 0 Hz. λ 344 De resonantiefrequentie is,0 Hz en dat is te laag om te horen. / De laagste frequentie die we kunnen horen is ongeveer 0 Hz. knoop en buik op de juiste plaats inzicht dat λ = 4 gebruik van v= fλ inzicht dat,0 Hz te laag is om te horen Opmerkingen Als bij de beantwoording van vraag 8 met een verkeerde geluidssnelheid is gerekend en die waarde hier opnieuw is gebruikt: geen aftrek. Als bij de derde deelvraag wordt opgemerkt dat er boventonen te horen (kunnen) zijn: goed rekenen. www. - -

13 Opgave 6 Het parkietje van Tucker maximumscore 5 uitkomst: s =, 6 0 m (met een marge van 0, 0 m ) voorbeeld van een bepaling: Omdat het rendement 5% is, verbruikt de parkiet voor het vliegen E = 0,5 60 = 5 J. Voor het vliegvermogen geldt: P= E, waarin E = 5 J en P= 0,74 W. t E 5 Dus t = = = 0,3 s. P 0,74 Voor de afstand die de parkiet aflegt, geldt: s = vt, waarin v= 8,0 m/s en t = 0,3 s. Hieruit volgt dat s = 8,0 0,3 =,6 0 m. inzicht dat voor het vliegen 5% van 60 J nodig is E gebruik van P = t gebruik van s = vt aflezen van P completeren van de bepaling 3 maximumscore voorbeeld van antwoorden: De luchtweerstand neemt toe als de snelheid toeneemt. Om in de lucht te blijven. / Om de zwaartekracht te overwinnen. per juist antwoord www

14 4 maximumscore 3 voorbeelden van een antwoord: methode Bij een snelheid van 0 m/s levert de parkiet een vermogen van 0,8 W. De verrichte arbeid per meter is dan 0,8 0,08 J/m. 0 = Bij een snelheid van 8,0 m/s is de verrichte arbeid per meter 0,74 0,093 J/m. 8,0 = (Dus verricht de parkiet bij een snelheid van 0 m/s inderdaad minder arbeid per meter dan bij een snelheid van 8,0 m/s.) aflezen van het vliegvermogen bij (8,0 m/s en) 0 m/s (elk met een marge van 0,0 W) inzicht dat de verrichte arbeid gelijk is aan P v berekenen van de arbeid per meter in beide situaties Opmerking Voor beide methodes geldt dat als bij de beantwoording van vraag het vermogen verkeerd is afgelezen en die waarde hier wordt gebruikt: geen aftrek. methode Bij een snelheid van 0 m/s levert de parkiet een vermogen van 0,8 W. Bij die snelheid legt de parkiet,0 m af in, 0 0,0 s. 0 = De verrichte arbeid per meter is dan 0,8 0,0 = 0,08 J/m. Bij een snelheid van 8,0 m/s is de verrichte arbeid per meter, 0 0,74 = 0,093 J/m. 8,0 (Dus verricht de parkiet bij een snelheid van 0 m/s inderdaad minder arbeid per meter dan bij een snelheid van 8,0 m/s.) aflezen van het vliegvermogen bij (8,0 m/s en) 0 m/s (elk met een marge van 0,0 W) inzicht dat de verrichte arbeid gelijk is aan Pt met t = v berekenen van de arbeid per meter in beide situaties www

15 5 maximumscore 5 voorbeelden van een antwoord: methode F F w F z Fz = mg = 0,036 9,8 = 0,353 N. De lengte van de vector F z is 4,0 cm dus,0 cm komt overeen met 0,0883 N. De lengte van de vector F is 5,0 cm dus de grootte van F is 5,0 0,0883 = 0,44 N. tekenen van de vectorsom van F z en F w tekenen van de kracht F, even groot en tegengesteld aan deze vectorsom gebruik van Fz = mg met m in kg bepalen van de schaalfactor of inzicht dat F = 5 F 4 z completeren van de bepaling www

16 methode F F w F z Fz = mg = 0,036 9,8 = 0,353 N. De lengte van de vector F z is 4,0 cm dus,0 cm komt overeen met 0,0883 N. De lengte van de vector F is 5,0 cm dus de grootte van F is 5,0 0,0883 = 0,44 N. tekenen van de twee krachten, even groot en tegengesteld aan F z en F w tekenen van de kracht F als de vectorsom van die krachten gebruik van Fz = mg met m in kg bepalen van de schaalfactor of inzicht dat F = 5 F 4 z completeren van de bepaling 6 maximumscore 3 In,0 s neemt de zwaarte-energie toe met Δ Ez = mgδ h= 0,036 9,8 0,70 = 0,5 J. Het parkietje levert dus een extra vermogen van 0,5 W. gebruik van Ez = mgh inzicht dat Δ P gelijk is aan de toename van de zwaarte-energie in s www