Eindexamen natuurkunde 1 havo 2004-I

Transcriptie

1 4 Beoordelingsmodel Opgave Broodrooster Maximumscore 4 uitkomst: R 4 voorbeelden van een berekening: methode Het vermogen van één gloeistaaf is gelijk aan W. P 75 Uit P UI volgt dat I,60 A. U 0 U 0 Uit U IR volgt dan dat R 4. I,60 inzicht dat het vermogen van één gloeistaaf 75 W is berekenen van de stroomsterkte uit P UI gebruik van U IR completeren van de berekening methode P 750 Uit P UI volgt dat de totale stroomsterkte gelijk is aan I,6A. U 0 Omdat de gloeistaven parallel geschakeld zijn, is de stroomsterkte door één gloeistaaf,6, 60 A. U 0 Uit U IR volgt dan dat R 4. I,60 berekenen van de totale stroomsterkte uit P UI inzicht dat de stroomsterkte door één gloeistaaf gelijk is aan I gebruik van U IR completeren van de berekening Maximumscore voorbeeld van een antwoord: Aanraking van de staaf bij mogelijkheid a kan een gevaarlijke situatie opleveren omdat men direct in contact komt met de netspanning. Bij aanraking van het omhulsel bij mogelijkheid b is dat niet het geval; mogelijkheid b heeft dus de voorkeur. inzicht dat men bij mogelijkheid a in contact kan komen met de netspanning inzicht dat dit bij mogelijkheid b niet het geval is en conclusie www. - -

2 voorbeeld van een antwoord: Voor de weerstand van een draad/staaf geldt: R. A Stel dat de gloeistaaf massief is. De (hypothetische) weerstand van de staaf is dan te berekenen want de lengte is te meten, de doorsnede A te berekenen en de soortelijke weerstand op te zoeken. Door de op deze manier berekende weerstand te vergelijken met de werkelijke waarde kan geconcludeerd worden welke mogelijkheid zich voordoet. noemen van R A inzicht dat voor de massieve staaf drie grootheden uit de formule bekend of meetbaar zijn en de vierde grootheid te berekenen is inzicht dat geconcludeerd kan worden welke mogelijkheid zich voordoet door de op deze manier berekende vierde grootheid te vergelijken met de werkelijke waarde 4 uitkomst: T,04 0 K of 767 C 0 4 Er geldt Pstraling, 0 0 T. Alle elektrische energie wordt omgezet in warmte, dus P straling is gelijk aan 75 W. 75 Hieruit volgt dat T 4, 04 0 K. 0, 0 0 (De temperatuur in C is dan T, C.) Pstraling inzicht dat uit de formule volgt dat T 4 0,0 0 completeren van de berekening Opmerking Als voor het vermogen 750 W is ingevuld: geen aftrek. www. - -

3 Maximumscore 5 5 voorbeelden van een antwoord: methode pulsgenerator 0 5 Hz teller telpulsen aan/uit reset & drukschakelaar geheugencel s M r A naar gloeistaven verbinden van de uitgang van de geheugencel met de aan/uit van de teller inzicht dat de teller tot 80 moet tellen inzicht dat de uitgangen 6 en 64 van de teller op een EN-poort moeten worden aangesloten juist resetten van de geheugencel juist resetten van de teller Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet werkende schakeling is getekend: maximaal punten. www. - -

4 methode pulsgenerator 0 5 Hz teller telpulsen aan/uit reset & drukschakelaar geheugencel s M r A naar gloeistaven verbinden van de uitgang van de geheugencel met de ingang van een invertor en van de uitgang van de invertor met de reset van de teller inzicht dat de teller tot 80 moet tellen inzicht dat de uitgangen 6 en 64 van de teller op een EN-poort moeten worden aangesloten juist resetten van de geheugencel Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet werkende schakeling is getekend: maximaal punten. Maximumscore 6 voorbeeld van een antwoord: (Omdat men dezelfde uitgangen van de teller gebruikt, telt de teller een even groot aantal pulsen.) Om de gloeitijd langer te maken, moet de pulsperiode groter zijn. (Uit T volgt) dat dan een lagere frequentie moet worden ingesteld. f inzicht dat de pulsperiode groter moet zijn om de gloeitijd langer te maken conclusie dat de frequentie lager moet worden www

5 Opgave Energie voor verre reizen 7 uitkomst: t 4,7 0 s 8 De radiosignalen bewegen met de lichtsnelheid c,00 0 m/s. s Voor de tijd die de radiosignalen nodig hebben om de aarde te bereiken geldt: t. v, 4 0 Dus t 4,7 0 s. 8,00 0 opzoeken van de lichtsnelheid gebruik van s vt completeren van de berekening Maximumscore 8 voorbeeld van een antwoord: De Cassini-sonde gaat naar de planeet Saturnus die zich op grote afstand van de zon bevindt. De intensiteit van de zonnestraling is daar te klein om met behulp van zonnepanelen voldoende elektrische energie op te wekken (de zonnepanelen zouden dan een te groot oppervlak moeten hebben). constatering dat de afstand tot de zon groot is constatering dat de intensiteit van de zonnestraling klein is Opmerking Als wordt geantwoord dat er te weinig licht op de panelen valt omdat de sonde zich bij elke omloop enige tijd in de schaduw van Saturnus bevindt: goed rekenen. 9 antwoord: Pu U He of: Pu U He rechts van de pijl U als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) aantal nucleonen links en rechts gelijk www

6 Maximumscore 5 0 uitkomst: 4,7% of 0,047 6 Per seconde vervallen er, 0 kernen plutonium. 6 4 De hoeveelheid energie die daarbij vrijkomt is: E, 0 9,0 0,89 0 J. Pnuttig Voor het rendement geldt: 00%. P E, Hierin is Pnuttig Pel 885 W en Pin,89 0 W. t 885 Dus 00% 4,7%. 4, in inzicht dat er per seconde, 0 kernen vervallen berekenen van de geproduceerde energie per seconde Pnuttig gebruik van 00% Pin inzicht dat Pnuttig Pel 885 W completeren van de berekening Maximumscore voorbeeld van een antwoord: De halveringstijd van Pu-8 is 88 jaar. Zo n ruimtereis duurt dus vele halveringstijden. De activiteit van het plutonium zal dan (aanzienlijk) afnemen. Pu-8 is dus niet geschikt als energiebron. inzicht dat zo n reis vele halveringstijden duurt inzicht dat de activiteit dan (aanzienlijk) afneemt en conclusie dat plutonium niet geschikt is als energiebron Opmerking Een antwoord zonder uitleg: 0 punten. 4 www

7 Opgave Springen vanuit stand Maximumscore uitkomst: 0, 0 s t Tussen beeldje en beeldje 6 zitten 5 periodes. De tijd die daarmee correspondeert, is gelijk aan 5, 0 0, 0 s. 5 inzicht dat er 5 periodes zitten tussen beeldje en beeldje 6 of dat de tijd tussen twee beeldjes 0,04 s is completeren van de berekening Maximumscore uitkomst: h 0,0 m (met een marge van 0,0 m) voorbeeld van een bepaling: De springer zakt door de knieën tussen t 0ent 0,6s. Uit de grafiek blijkt dat h,6 0,96 0,0 m. inzicht dat de springer tussen t 0ent 0,6s door de knieën zakt completeren van de bepaling 4 uitkomst: v,8 m/s (met een marge van 0,4 m/s) voorbeeld van een bepaling: De snelheid correspondeert met de steilheid van de raaklijn aan de kromme op het tijdstip t 0,90 s.,80 0,60 Dat geeft: v,8 m/s.,09 0,66 inzicht dat de snelheid correspondeert met de steilheid van de raaklijn aan de kromme op het tijdstip t 0,90 s aflezen van de waarden van de hoogte en de tijd van twee punten op de raaklijn completeren van de bepaling Opmerkingen Als het probleem is opgelost met behulp van energiebehoud tussen de tijdstippen 0,90 s en,0 s: goed rekenen. Als twee punten van het (min of meer) lineaire gedeelte van de grafiek genomen zijn: maximaal punten. Als de gemiddelde snelheid in een niet lineair gedeelte van de grafiek is bepaald: 0 punten. www

8 Maximumscore 5 5 uitkomst: P,8 0 W (met een marge van 0, 0 W) gem voorbeeld van een bepaling: W Voor het gemiddelde vermogen van de springer geldt: Pgem. t Hierin is de tijd dat hij afzet: t 0,90 0,60 0,0 s. W is gelijk aan de toename van de zwaarte-energie van de springer tussen t 0,60 en,0 s. Dus W mg h 76 9,8 (,70 0,96) 55 J. 55 Hieruit volgt dat Pgem,8 0 W. 0,0 W gebruik van Pgem t inzicht dat t 0,0 s gebruik van Ez mgh bepalen van h completeren van de bepaling www

9 Opgave 4 Valentijnshart 6 uitkomst: De spanning tussen de polen van de batterij is gelijk aan 8,5 V. De spanning tussen de polen van de batterij is gelijk aan UAB UBC UCD,0,5 4,0 8,5 V. inzicht dat de spanning tussen de polen van de batterij gelijk is aan UAB UBC UCD completeren van de berekening Maximumscore 7 voorbeeld van een antwoord: + - ampèremeter 8 uitkomst: 0,4 W P Voor het elektrische vermogen van een lampje geldt: P UI. Voor lampje 0 geldt: U UBC,5 V, terwijl I Itotaal 0,5 A. Hieruit volgt dat P,5 0,5 0,4 W. gebruik van P UI inzicht dat I Itotaal 0,5 A completeren van de berekening www

10 Maximumscore 4 9 voorbeeld van een antwoord: U Voor de weerstand van een lampje geldt: R. I De spanning over lampje is groter dan de spanning over lampje 0. De stroomsterkte door lampje is kleiner dan de stroomsterkte door lampje 0. Hieruit volgt dat de weerstand van lampje (veel) groter is dan de weerstand van lampje 0. U inzicht dat R I constatering dat de spanning over lampje groter is dan de spanning over lampje 0 inzicht dat de stroomsterkte door lampje kleiner is dan de stroomsterkte door lampje 0 conclusie dat de weerstand van lampje (veel) groter is dan de weerstand van lampje 0 0 voorbeeld van een antwoord: Als de zeven lampjes zijn losgemaakt, is de vervangingsweerstand van de schakeling (veel) groter dan eerst. De totale stroomsterkte neemt dan af waardoor lampje 0 minder fel brandt. inzicht dat door het losmaken van de lampjes de vervangingsweerstand van de schakeling toeneemt inzicht dat de totale stroomsterkte dan afneemt conclusie dat lampje 0 minder fel brandt www

11 Opgave 5 Touwtjespringen uitkomst: 9,5% of 0,95 Pnuttig Voor het rendement geldt: 00%, Pin waarin Pnuttig 50 W en Pin W. 50 Hieruit volgt dat 00% 9,5%. 770 Pnuttig gebruik van 00% Pin inzicht dat Pin W completeren van de berekening Opmerking Als in de rendementsformule P nuttig en P in verwisseld zijn: maximaal punt. Maximumscore 4 uitkomst: t, 0 s 5 De geproduceerde warmte is gelijk aan Q cm T,5 0 7,40 0,50,8 0 J. E Q Voor het vermogen (waarmee warmte wordt geproduceerd) geldt: P. t t 5 Q,8 0 Hieruit volgt dat t, 0 s. P 60 gebruik van Q cm T berekenen van Q Q inzicht dat P t completeren van de berekening www. - -

12 Maximumscore 4 voorbeelden van een antwoord: methode Rocky produceert in één uur methode Om weer in de middengewichtsklasse te mogen boksen moet hij 7,40 7,574 0,86 kg kwijtraken. Daarvoor moet hij 6 6 0,86, 0,90 0 J warmte produceren , 0 J warmte. 6, 0 Dat betekent dat hij 6,0 0,970 kg door het zweten is kwijtgeraakt., 0 Hij heeft dan nog een massa van 7,40 0,970 7,4 kg. Dat is minder dan 7,574 kg dus mag hij weer in de middengewichtsklasse boksen. berekenen van de warmte die hij in één uur produceert berekenen van de massa die hij door het zweten is kwijtgeraakt berekenen van de massa die hij dan nog heeft consistente conclusie,90 0 Dan moet hij,06 0 s = 0,85 uur zweten. 60 Als hij,0 uur gesprongen heeft, mag hij dus weer in de middengewichtsklasse boksen. berekenen van de massa die hij moet kwijtraken berekenen van de warmte die hij daarvoor moet produceren berekenen van de tijd dat hij dan moet zweten consistente conclusie www. - -

13 Opgave 6 Bowlen Maximumscore 5 4 uitkomst: Fbiceps,5 0 N voorbeeld van een antwoord: arm werklijn van de kracht van de biceps S R T F bal In deze situatie geldt: Mbiceps Mbal Fbicepsrbiceps Fbalrbal 0, r,4 cm, r 6, cm en F mg 8,0 9,8 78,5 N. waarin biceps bal bal Hieruit volgt dat F biceps 78,5 6,, 5 0 N., 4 tekenen van r biceps gebruik van M M 0 opmeten van r biceps en r bal (elk met een marge van 0, cm) berekenen van Fbal completeren van de berekening Maximumscore 4 5 uitkomst: x, m Voor de beweging in verticale richting geldt: waarin y 0, 49 m en g 9,8 m/s. y gt, 0,49 Hieruit volgt dat t 0,6 s. 9,8 Voor de beweging in horizontale richting geldt: x vt, waarin v 4,m/s. Hieruit volgt dat x 4, 0,6, m. inzicht dat y gt berekenen van t inzicht dat x vt completeren van de berekening www. - -