Eindexamen natuurkunde 1 vwo I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo I Beoordelingsmodel Opgave Mondharmonica maximumscore In figuur zijn minder trillingen te zien dan in figuur 2. De frequentie in figuur is dus lager. Het lipje bij gat A is langer dan het lipje bij gat B. Dus lipje A zal met een lagere frequentie trillen. Dus gat A correspondeert met figuur. inzicht dat in figuur de frequentie lager is dan in figuur 2 inzicht dat het lipje bij gat A met een lagere frequentie trilt dan het lipje bij gat B completeren van de uitleg 2 maximumscore antwoord: Bij figuur 2 hoort toon a. voorbeeld van een bepaling: Uit figuur 2 is af te lezen dat er 8 trillingen zijn in 8, ms. 8, 0 2 Dus T = = 2, 26 0 s. Dan is f = = = 4, 4 0 Hz. 8 T 2, 26 0 Dit correspondeert volgens BINAS tabel 5C met de toon a. bepalen van T uit figuur 2 (minimaal 5 trillingen gebruikt) gebruik van f = T completeren van de bepaling en opzoeken van de toon in tabel 5C www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo I maximumscore uitkomst: v = 8,8 ms voorbeeld van een berekening: Er ontstaat een knoop bij het vaste uiteinde en een buik bij het losse uiteinde. In de grondtoon geldt = λ 2 4. λ =,20 cm λ = 4,80 0 m. 4 2 Er geldt: v= fλ = 92 4,80 0 = 8,8 ms. inzicht dat 4 λ gebruik van v= fλ completeren van de berekening 4 maximumscore 2 antwoord: B lipje K,20 cm B K aangeven van een knoop bij het vaste uiteinde en een buik bij het losse uiteinde completeren van het antwoord Opmerking Als de kandidaat de buik aan het uiteinde boven de staaf tekent en/of de knopen en buiken niet gelijkmatig verdeelt, dit goed rekenen. www

3 Eindexamen natuurkunde vwo I Opgave 2 Nuna-4 5 maximumscore gem 0,5 (kmh ) uitkomst: v = voorbeeld van een berekening: Voor de gemiddelde snelheid geldt: v gem Δs 02 = = = 0,5 kmh. Δt Δs gebruik van vgem = Δ t omrekenen van de tijd completeren van de berekening 6 maximumscore 2 voorbeelden van antwoorden: kleine rolwrijvingskracht; kleine luchtweerstandskracht; groot oppervlak van de zonnepanelen; hoog rendement van de zonnepanelen; hoog rendement van de motor. Indien drie kenmerken goed 2 Indien twee kenmerken goed Indien één of geen kenmerken goed 0 7 maximumscore 2 De topsnelheid is een constante snelheid. Daarbij geldt F res = 0. Op de auto werken (in horizontale richting) de luchtweerstandskracht en de motorkracht (, want de rolwrijvingskracht is te verwaarlozen). Deze twee krachten moeten elkaar opheffen. inzicht dat bij constante snelheid geldt: F res = 0 inzicht dat de motorkracht en de luchtweerstandskracht elkaar opheffen www. - -

4 Eindexamen natuurkunde vwo I 8 maximumscore 5 uitkomst: A = 4,8 m 2 voorbeeld van een berekening: Als de snelheid constant is, geldt: P motor = P w,lucht. Voor het vermogen dat nodig is voor de voortbeweging geldt: Pmotor = Fmotorv= Fw,lucht v. Voor het vermogen van het zonlicht dat op de zonnecellen valt, geldt: Pzonlicht =, 0 0 A. Combineren geeft: 0,26 A,0 0 = 0,058 v. Invullen geeft: ,26 A,0 0 = 0,058 zodat A= 4,8 m.,6 inzicht dat bij constante snelheid geldt: Pmotor = Pw,lucht inzicht dat Pmotor = Fw,luchtv inzicht dat Pzonlicht =, 0 0 A inzicht Pmotor = 0,26Pzonlicht completeren van de berekening www

5 Eindexamen natuurkunde vwo I 9 maximumscore s Voor de tijd die de Nuna-4 over dit traject doet, geldt: t =. v De energie in joule die de zonnecellen gedurende dit traject leveren, kan dus ook worden uitgedrukt in v: 8 s ,45 0 E zonnecellen = Pzonnecellen t = Pzonnecellen = 490 =. v v v Voor de energie in joule die de accu levert, geldt: 6 7 E accu = 5,0,6 0 =,8 0. Voor de aan de motor geleverde elektrische energie geldt dus: 8 7 2,45 0 Eel = Eaccu + Ezonnecellen =, v s inzicht dat E zonnecellen = Pzonnecellen t = Pzonnecellen v 6 inzicht dat E accu = 5,0,6 0 J completeren van het antwoord 0 maximumscore 4 Voor de arbeid die de elektromotor levert, geldt: W motor = F motor s. Aangezien de snelheid constant is, geldt: F motor = F w,lucht. Voor v = 0 ms geldt dan F w,lucht = 0,058 0 = 52,2 N. Voor de arbeid die de motor moet leveren, geldt: Wmotor = Fw,luchts= 52, = 26, MJ. Voor de energie die aan de motor geleverd wordt, geldt: 8 7 2,45 0,8 0 + = 26, 2 MJ 0. (Deze getallen zijn (nagenoeg) aan elkaar gelijk.) inzicht dat Wmotor = Fw,luchts 2 gebruik van Fw,lucht = 0,058v berekenen van de arbeid die de motor verricht berekenen van de elektrische energie die aan de motor geleverd wordt 2 www

6 Eindexamen natuurkunde vwo I Opgave Legionella maximumscore 2 uitkomst: 0,025 V C (met een marge van 0,00 V C ) voorbeeld van een bepaling: ΔU,0 0,5 2,5 Gevoeligheid = = = = 0,025 V C. ΔT ΔU inzicht dat gevoeligheid = ΔT completeren van de bepaling www

7 Eindexamen natuurkunde vwo I 2 maximumscore 6 voorbeeld van een werkend systeem: temperatuursensor + -,75 V OF-poort set M reset relais + - 2,55 V verwarmingslint pulsgenerator een puls/minuut teller telpulsen 8 4 aan/uit 2 reset EN-poort & noteren van de referentiespanningen van de comparatoren (met een marge van 0,05 V) aansluiten van een invertor tussen de comparator met de lage referentiespanning en set van de geheugencel aansluiten van een OF-poort tussen de comparator met de hoge referentiespanning en de reset van de geheugencel aansluiten van een EN-poort op de 8 en de 2 van de teller en de ingang van de OF-poort aansluiten van uitgang van de comparator met de lage referentiespanning op de aan/uit van de teller aansluiten van de uitgang van de comparator met de lage referentiespanning via een invertor op de reset van de teller Opmerkingen Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet naar behoren werkende schakeling is getekend: maximaal 4 punten. Als de 8 en de 2 en de van de teller samen met EN-poorten gecombineerd zijn: hiervoor geen aftrek. www

8 Eindexamen natuurkunde vwo I maximumscore 4 uitkomst: n = 4 voorbeeld van een berekening: Er geldt P = UItot. Invullen levert: = 20 I tot I tot = = 0,78 A. 20 Voor één weerstand geldt U = IRR. Invullen geeft 20 = IR Dus I R = = 0,020 A. 0 0 Itot Itot 0,78 Er geldt: n =. Invullen levert n = = = 4,0 = 4. I I 0,020 R R inzicht dat P= UItot inzicht dat U = IRR Itot inzicht dat n = IR completeren van de berekening 4 maximumscore uitkomst: = 20 m voorbeeld van een berekening:,68 0 Pmax = UImax = 20 6 =,68 0 W = = 20 m. 80 berekenen van P max Pmax inzicht dat = Pper meter completeren van de berekening www

9 Eindexamen natuurkunde vwo I Opgave 4 Bril 5 maximumscore antwoord: B hoofdas B brillenglas tekenen van een ongebroken lichtstraal door B' en het optisch midden van de lens tekenen van de lichtbundel links van de lens evenwijdig hieraan begrensd door de randen van de lens tekenen van de lichtbundel van de randen van de lens naar B' 6 maximumscore De vergroting van het linker brillenglas is groter dan van het rechter brillenglas. b Er geldt N =. Omdat v voor beide lenzen gelijk is, geldt dat b voor het v linker brillenglas groter is. Omdat v geldt b f. Dus f van het linker brillenglas is groter dan f van het rechter brillenglas. Uit S = volgt dan dat het linker brillenglas minder sterk is dan het f rechter brillenglas. inzicht dat bij het linker brillenglas de beeldafstand groter is inzicht dat in deze situatie b f consequente conclusie www

10 Eindexamen natuurkunde vwo I 7 maximumscore De gebruikte bril heeft twee positieve lenzen. Het kan zijn dat de ooglenzen van de drager niet sterk genoeg zijn. (Hij ziet dichtbij niet scherp, veraf wel.) De drager kan dus verziend zijn. Het kan ook zijn dat de drager veraf wel goed kan zien maar dat zijn ogen niet voldoende kunnen accommoderen. (Dan heeft hij deze bril alleen nodig om dichtbij scherp te zien: als leesbril.) De drager kan dus ook oudziend zijn. inzicht dat de brillenglazen positieve lenzen zijn verklaring dat de gebruiker verziend kan zijn verklaring dat de gebruiker oudziend kan zijn Opgave 5 Plantenspuit 8 maximumscore 2 uitkomst: Er zijn minimaal 24 pompslagen nodig. voorbeeld van een berekening: Om de druk met een factor 2 te verhogen, moet er nog eens,50 L lucht worden toegevoegd. Per pompslag komt er 50 ml lucht bij. Dus er zijn nodig,50 2, pompslagen. 0,50 = Er zijn dus minimaal 24 pompslagen nodig. inzicht dat bij een tweemaal zo grote druk er tweemaal zoveel lucht in de tank zit completeren van de berekening Opmerking Als de kandidaat antwoordt 2 of 2, pompslagen: goed rekenen. www

11 Eindexamen natuurkunde vwo I 9 maximumscore 5 De temperatuur is constant. Dus voor de lucht in de tank geldt de wet van Boyle: pv = constant. Dit levert de volgende tabel en grafiek: 5 t (s) p 0 Pa V lucht (L) ( ) 0,50 2,00 20,80, ,0,7 60 4,40, ,70, ,00,40 p (0 5 Pa) 2,2 2,0,8,6,4,2, t(s) invullen van de kolom voor V lucht inzicht dat pv = constant invullen van de kolom voor p intekenen van de punten vloeiende kromme door de punten www. - -

12 Eindexamen natuurkunde vwo I 20 maximumscore 4 De eerste hoofdwet luidt: Q= Δ E pot +Δ E k + W u. Er is geen warmte-uitwisseling met de omgeving, dus Q = 0. Omdat lucht bij deze temperatuur en druk te beschouwen is als een ideaal gas geldt: Δ Epot = 0. (of: Als de lucht expandeert neemt de potentiële energie tussen de moleculen toe. Dus Δ Epot > 0.) Omdat de lucht expandeert, verricht hij positieve arbeid. Dus W u > 0. Hieruit volgt dat Δ Ek < 0. De temperatuur daalt dus. inzicht dat Q = 0 inzicht dat Δ Epot = 0 (of Δ Epot > 0 ) inzicht dat W u > 0 inzicht dat ΔE < k 0 en consequente conclusie Opgave 6 Radiumverf 2 maximumscore antwoord: Ra Rn + He (+γ) of Ra Rn + α (+γ) het α-deeltje rechts van de pijl Rn als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts gelijk 22 maximumscore 4 Voor de ontvangen equivalente dosis per uur geldt: E H = Q met Q = 20. m 4 4 E = 600,7 0 4,79,602 0 =,02 0 J. 4 20,02 0 H = = 0,82 msv. 2,5 De per jaar maximaal toegestane equivalente dosis voor de maag is dus al binnen een uur bereikt, zodat kan worden geconcludeerd dat dit zeer slecht was voor de gezondheid. opzoeken van de energie van het uitgezonden α-deeltje berekenen van de uitgezonden energie per uur berekenen van de equivalente dosis H per uur consequente conclusie www

13 Eindexamen natuurkunde vwo I 2 maximumscore α-deeltjes worden geheel tegengehouden door het horlogeglas en de rest van de horlogekast. De β-deeltjes worden daar ook (grotendeels) door tegenhouden. (De β-deeltjes die daar nog doorheen komen, worden door de huid tegengehouden.) Alleen de γ-straling zal door het horlogeglas en de horlogekast en de huid in het lichaam doordringen en kan van invloed zijn op de gezondheid. inzicht dat α-deeltjes worden tegengehouden inzicht dat β-deeltjes worden tegengehouden inzicht dat γ-straling wel doordringt in het lichaam Opmerking Een redenering waarbij op een andere goede manier gevaren worden uitgelegd: goed rekenen. www. - -