natuurkunde vwo 2018-I

Transcriptie

1 Uitrijden van een auto maximumscore 3 uitkomst: s =, 8 km (met een marge van 0, km) voorbeelden van een bepaling: methode De uitrij-afstand komt overeen met de oppervlakte onder de grafiek vanaf t = 0 s. Dit levert 8 hokjes. Elk hokje komt overeen met 5 0 = 00 m. Dus de uitrij-afstand is,8 km. inzicht dat de uitrij-afstand overeenkomt met de oppervlakte onder de grafiek bepalen van de oppervlakte van t = 0 s tot t = 50 s completeren van de bepaling of methode Voor de uitrij-afstand geldt: s = v gem t. De gemiddelde snelheid is te bepalen uit de grafiek. Dit levert v gem = ms. Dus voor de uitrij-afstand geldt: s = vgemt = 50 = 800 m =,8 km. inzicht dat s = vgemt bepalen van de gemiddelde snelheid tussen 0,7 ms en 3,3 m s completeren van de bepaling Aan een antwoord uitgaande van s = vbegint: geen scorepunten toekennen.

2 maximumscore Uitgaande van de formule F = k v, geeft dat voor de eenheid van k: [ ] N kg ms [ k ] = F kg m. v = (ms ) = (ms ) = inzicht dat N = kg m s completeren van het antwoord en Als de kandidaat de formule Flucht = k v gelijkstelt aan de formule F = ρc Av : niet aanrekenen. w,l w De kandidaat hoeft de notatie met de vierkante haken niet te gebruiken. 3 maximumscore 4 voorbeelden van een antwoord: methode Bij hoge snelheid is de invloed van (Flucht en dus van) k het grootst. We zien in de uitkomst van het model dat de (v,t)-grafiek in het begin te snel daalt in vergelijking met de meetwaarden. Dat betekent dat de weerstandskracht in het model bij hoge snelheid te groot is. De startwaarde van k moet dus kleiner gekozen worden. Bij lage snelheid is de invloed van Frol het grootst. De helling van de (v,t)-grafiek volgens het model is niet groot genoeg. De startwaarde van Frol moet dus groter gekozen worden. inzicht dat bij hoge snelheid het effect van k het grootst is consequente conclusie voor k inzicht dat bij lage snelheid het effect van Frol het grootst is consequente conclusie voor Frol of

3 methode De invloed van (Flucht en dus van) k is het grootst bij hoge snelheid. We zien in de uitkomst van het model dat de (v,t)-grafiek in het begin te snel daalt in vergelijking met de meetwaarden. Dat betekent dat de weerstandskracht in het model bij hoge snelheid te groot is. De startwaarde van k moet dus kleiner gekozen worden. Frol bepaalt het verloop van het laatste deel van de grafiek als de snelheid klein is. De helling van de (v,t)-grafiek volgens het model is niet groot genoeg. De startwaarde van Frol moet dus groter gekozen worden. constatering dat de helling bij hoge snelheid te groot is en bij lage snelheid niet groot genoeg is inzicht dat het effect van k bij hoge snelheid het grootst is en dat het effect van Frol bij lage snelheid het grootst is consequente conclusie voor k consequente conclusie voor Frol 4 maximumscore Beschrijven van toe te voegen modelregels voor x ( en dx) bijvoorbeeld: x = x + dx en dx = v dt Beschrijven van de stopvoorwaarde bijvoorbeeld: als v 0dan stop eindals toevoegen van modelregel(s) voor x (en dx) inzicht dat het model moet stoppen bij v 0 en De formulering van de antwoorden hoeft niet volgens de afspraken van een computermodel te zijn. De beschrijving hoeft geen modelregel te zijn. De beschrijving mag ook een aanvulling van het grafisch model zijn. Bij het laatste scorepunt v < 0 goed rekenen. Bij het laatste scorepunt v = 0 niet goed rekenen. 3

4 5 maximumscore 5 4 uitkomst: P motor =,8 0 W = 8 kw (met een marge van kw) voorbeeld van een bepaling: Een constante snelheid betekent: F motor = F weerstand. De waarde van F weerstand is te bepalen uit figuur 4. In de situatie van figuur 4 geldt: F res = F weerstand. v Er geldt: Fres = ma, met a = in de grafiek bij een snelheid van t v 6,8, 0 Dit levert: a = = = 0,46 ms. t, 4, 0 Dus geldt: Fmotor = Fweerstand = 50 0,46 = 70 N. Dus geldt voor het vermogen: 4 Pmotor = Fmotorv= 70 5 =,8 0 W = 8 kw. 5 ms. inzicht dat bij constante snelheid geldt: Fmotor = Fweerstand gebruik van Fres = ma v tekenen van de raaklijn en gebruik van a = t gebruik van P = Fv completeren van de bepaling en Het eerste inzicht mag impliciet getoond worden. Aflezen over de scheurlijn: niet aanrekenen. 4

5 Water uit de ruimte 6 maximumscore 5 uitkomst: v =, 0 m s 4 voorbeeld van een berekening: Voor de totale energie geldt: E tot = E k + E g. Etot verweg = mv G = r ,67 0,0 0 5,97 0, 0 ( 5,0 0 ) 6 6 Dus geldt: mm = 6, , ,5 0 7,39 0 =,43 0 J. 3 0 Op aarde geldt dan: E tot Aarde = 0,000,43 0 =,85 0 J. Voor de totale energie geldt: tot Aarde k g. Dus geldt: Invullen levert:, mm = mv G. R 0,85 0 = aarde ,67 0 6,0 0 5,97 0 v 6 6,0 0. 6,37 0 Dit levert: 4 v =, 0 m s. inzicht dat Etot = Ek + Eg gebruik van mm Ek = mv en van E g = G r opzoeken van M en R aarde gebruik van de factor 0,000 completeren van de berekening 5

6 7 maximumscore antwoord: deel van het spectrum lijnen continu chemische samenstelling van de komeet X temperatuur van de komeet X geen van beide per juiste rij 8 maximumscore 4 Bij 0 K is T 90 gelijk aan 0,: de waarschijnlijkheid W is dus 0. Bij 00 K is T gelijk aan 0,0005: de waarschijnlijkheid W is dan te schatten als De verhouding tussen de twee waarden van W is dus 0 (of 0 ). Dus de kans is (in verhouding) zo klein dat theorie geen goede verklaring geeft voor het ontstaan van water bij 0 K aflezen van W bij T = 0 K (tussen 0 en 0 ) aflezen van W bij T = 00 K (tussen 0 en 0 ) completeren van de bepaling consequente conclusie Bij deze vraag hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. 6

7 9 maximumscore 3 Voor de debroglie-golflengte geldt: 34 h 6, λ = = = 5,5 0 m. πmk 7 3 BT π,67 0, Deze is in de orde van grootte van / groter dan de breedte a, dus er is een behoorlijke kans op het quantum-tunneleffect. gebruik van de formule voor λ en opzoeken van h en k B completeren van de berekening vergelijken van λ met a en consequente conclusie en Bij deze vraag hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Als de eenheid m niet genoteerd is: niet aanrekenen. 0 maximumscore voorbeeld van een uitleg: Bij vervanging van H door D neemt de massa van het tunnelende deeltje toe. Hier uit volgt (bijvoorbeeld door gebruik te maken van de formule) dat de kans op het quantum-tunneleffect kleiner wordt. inzicht dat de massa van het tunnelende deeltje groter wordt consequente conclusie maximumscore Tim heeft geen gelijk. Vanaf de rechterkant is de energiebarrière hoger. De kans op de omgekeerde reactie (van rechts naar links) is dus kleiner. constateren dat vanaf de andere kant de energiebarrière hoger is consequente conclusie Aan een redenering die stelt dat bij tunneling energie verloren gaat, geen scorepunten toekennen. 7

8 maximumscore Voor watervorming volgens theorie moet de temperatuur laag (genoeg) zijn en moet het heelal dus koud zijn. Uit de tabel blijkt dat het lange tijd duurde voor de temperatuur van het heelal laag genoeg was. (Dus Ewine heeft gelijk.) inzicht dat voor het quantum-tunneleffect de temperatuur laag genoeg moet zijn inzicht in het verband tussen de temperatuur en de leeftijd van het heelal Elektrische tandenborstel 3 maximumscore 3 9 Voor de eerste meting geldt: L = λ. Dus geldt: λ = L =,6 = 0,8 m. 9 9 Voor een spankracht geldt: F = Fz = mg = 0,00 9,8= 0,98 N. (Deze waarden zijn juist in de grafiek gezet.) Een recht evenredig verband wordt in een grafiek weergegeven als een rechte lijn door de oorsprong. In dit geval is hiervan geen sprake. 9 inzicht dat voor de eerste meting geldt: L = λ completeren van de berekeningen inzicht dat de grafiek geen rechte lijn is / niet door de oorsprong gaat en Bij deze vraag hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. Bij deze vraag hoeven de eenheden niet genoemd te worden. 4 maximumscore Door een rechte lijn door de punten te trekken, worden de fouten in de meetpunten uitgemiddeld. Het antwoord Minder kans op meetfouten, niet goed rekenen. 8

9 5 maximumscore 4 uitkomst: f =,8 0 Hz (met een marge van voorbeeld van een bepaling: F Er geldt: v= λ f met v =. ρ F Invullen levert: λ f =, dus λ f ρ Omschrijven levert: λ = F ρ f of λ = F =. ρ 0, 0 Hz ) ρ f De steilheid van de lijn komt dus overeen met De steilheid bedraagt: Dus geldt: inzicht dat 0,53 = 0,06 (m N ). 5,0 F.. ρ f = = =,8 0 Hz. 4 0,06 ρ 0,06,4 0 v= λ f = F ρ completeren van de afleiding bepalen van de steilheid van de lijn in de grafiek completeren van de bepaling en Als de kandidaat een getekend punt neemt om de steilheid te bepalen, anders dan het punt bij 4 N, maximaal 3 scorepunten toekennen. Als de kandidaat de steilheid bepaalt met één punt op de lijn: uiteraard goed rekenen. 6 maximumscore m groter maken; L kleiner maken. per aanpassing Als de kandidaat F noemt in plaats van m: niet aanrekenen. f 9

10 MRI (Magnetic Resonance Imaging) 7 maximumscore Een CT-scan wordt met behulp van ioniserende straling gemaakt. Dit geeft verhoogde gezondheidsrisico s. (Magneetvelden en radiogolven hebben geen ioniserende werking. Dus is een MRI-scan veiliger dan een CT-scan.) inzicht dat een CT-scan gebruikmaakt van ioniserende straling en een MRI-scan niet inzicht dat ioniserende straling gevaar kan opleveren voor de patiënt 8 maximumscore 8 uitkomst: f =, 0 Hz voorbeeld van een berekening: Er geldt: E = hf. Invullen geeft: hf = γ hb MRI. Dit levert: 6 8 f = γ B MRI = 4,57 0 5,0 =,9 MHz =, 0 Hz. inzicht dat E = hf completeren van de berekening 9 maximumscore 3 inzicht dat het magneetveld bij het hoofd tegengesteld is aan B 0 / dat het magneetveld bij de voeten gelijk gericht is aan B 0 consequent de stroomrichting in de spoelen aangegeven (volgend uit de richtingsregel) consequente tekens bij de polen P, Q, R en S 0

11 0 maximumscore Het magnetisch veld moet steiler lopen en de waarde van het magnetisch veld moet bij het hoofd groter zijn. inzicht dat het magnetisch veld steiler moet lopen inzicht dat de waarde van het magnetisch veld bij het hoofd groter moet zijn maximumscore altijd toekennen ) Het gebied bij de pijl is wit en geeft dus een signaal met hoge intensiteit. Daar zitten dus relatief veel waterstofkernen. Hersenweefsel bevat meer waterstofkernen dan ander weefsel. Dus bevat het aangegeven gebied hersenweefsel. constateren dat het aangegeven gebied het witst is en dat het signaal een hoge intensiteit heeft constateren dat in dat gebied veel waterstofkernen zitten en dat het dus hersenweefsel is noot ) Toelichting: - Het woord witst is niet gelukkig gekozen, het gaat om grijstinten. - Er bevindt zich naast hersenweefsel en ander weefsel ook nog materiaal op de foto dat nog lichter opkleurt dan waar de pijl naar wijst. Energievoorziening voor een weerstation maximumscore 3 uitkomst: n = 3 voorbeelden van een berekening: methode P,3 Er geldt: P = UI. Dit levert: I = = = 0,9 A. U Ook geldt: C = It. Invullen levert: n 75 = 0, =,4. (Er zijn dus 3 accu s nodig.) gebruik van P = UI inzicht dat nc = It completeren van de berekening of

12 methode Voor de energie geldt: E = UIt = UC. Een capaciteit van 75 Ah bij een spanning van V komt dus overeen met 6 een energie van: E = = 3,4 0 J. Voor de energie die nodig is in één jaar geldt: 7 E =, = 7,5 0 J. Dus geldt voor het aantal accu s: (Er zijn dus 3 accu s nodig.) 7,5 0 n = =,4. 6 3,4 0 inzicht dat E = UIt = UC inzicht dat E = Pt completeren van de berekening of methode 3 Voor de nodige capaciteit in één jaar geldt: E,3 C = = = 679 Ah. U 679 Dus geldt voor het aantal accu s: n = =,4. 75 (Er zijn dus 3 accu s nodig.) E inzicht dat C = U inzicht dat E = Pt completeren van de berekening en Voor het begrip capaciteit mag een ander symbool gebruikt worden. De antwoorden en,4 goed rekenen. 7

13 3 maximumscore 4 uitkomst: P R3 = W voorbeeld van een berekening: Er geldt: I R3 = I R + I R. Dit levert: I R3 = 0,7+ 0, 5 = 0,96 A. Verder geldt: U R3 =,0 0,5,8. Hieruit volgt: U R3 =,55 V. Dit levert: PR3 = UR3IR3 =,55 0,96 = W. inzicht dat IR3 = IR + IR inzicht dat U R3 =,0 0, 5,8 gebruik van P = UI completeren van de berekening Als een kandidaat het tweede scorepunt niet behaalt, mag het vierde scorepunt niet toegekend worden. 4 maximumscore 3 uitkomst: U zp = 3, 4 V voorbeeld van een berekening: Toepassen van de spanningswet van Kirchhoff op kring ABEF levert: Uzp 0,7,6,0 + 0, 5,8 = 0. Hieruit volgt: U zp = 3, 4 V. inzicht dat de spanningswet van Kirchhoff toegepast moet worden op kring ABEF gebruik van de juiste tekens completeren van de berekening en Het eerste inzicht mag ook impliciet gegeven worden. De spanningswet van Kirchhoff mag ook op de kring ACDF toegepast worden. Als in de vorige vraag een fout is gemaakt met de richtingen en/of de tekens, dezelfde fout in deze vraag niet opnieuw aanrekenen. 3

14 5 maximumscore 3 (De accu wordt opgeladen als de stroomrichting door de accu negatief is.) Uit de grafiek blijkt dat geldt: U zp > 4,6 V (met een marge van 0, V). (Als de accu stroom levert aan het zonnepaneel, is de stroomrichting door het zonnepaneel negatief.) Uit de grafiek blijkt dat geldt: U zp < 0, 4 V (met een marge van 0, V). aflezen van de waarde 4,6 V aflezen van de waarde 0,4 V inzicht dat accu oplaadt als de spanning groter is dan de grootste afgelezen waarde en dat de accu stroom levert aan het zonnepaneel als de spanning kleiner is dan de laagste afgelezen waarde Bij het beantwoorden van deze vraag hoeft de eenheid V niet vermeld te zijn. 6 maximumscore plaatsen van de diode in de tak van het zonnepaneel richting van de diode Als niet het juiste symbool voor de diode gebruikt is, maar de richting wel juist aangegeven wordt: niet aanrekenen. 4