Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2006-I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I 4 Beoordelingsmodel Opgave Steppen voorbeeld van een antwoord: Als de magneet naar de spoel beweegt, neemt de magnetische flux door het spoeltje toe. Er ontstaat een inductiespanning in de spoel. Bij het verwijderen van de magneet neemt de magnetische flux af. De inductiespanning is dan tegengesteld gericht. inzicht in toename van de magnetische flux door de spoel inzicht dat verandering van de flux een inductiespanning veroorzaakt inzicht dat bij afname van de flux de spanning tegengesteld van teken is uitkomst: v 4,7 ms voorbeeld van een bepaling: De tijd voor één omwenteling van het wieltje is 5, 0 0, 050 0, 5 s. r 0,875 v 4,7 ms. T 0, 5 bepalen van de omlooptijd (met een marge van 0,0 s) r gebruik van v T completeren van de berekening 3 voorbeeld van een antwoord: De oppervlakte onder een (F,t)-diagram stelt de stoot S voor. Hiervoor geldt: S Frest m v. (Bij het steppen is de massa m constant.) Omdat bij het steppen de snelheidsafname tijdens het uitrijden even groot is als de snelheidstoename tijdens het afzetten met de voet, is de negatieve gearceerde oppervlakte gelijk aan de positieve gearceerde oppervlakte. gebruik van Ft mv inzicht dat de impulsverandering gelijk is aan de oppervlakte onder de (F,t)-grafiek inzicht dat de snelheidstoename tijdens de afzet even groot is als de snelheidsafname tijdens het uitrijden www. - -

2 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I 4 voorbeeld van een antwoord: Als Arie zich afzet, oefent hij een kracht uit op de weg. Deze kracht heeft ook een component naar beneden. De reactiekracht heeft dus een component naar boven, zodat de normaalkracht op de step kleiner is en de rolwrijvingskracht dus ook kleiner is. gebruik van de derde wet van Newton inzicht dat F N kleiner wordt completeren van de uitleg Maximumscore 5 5 uitkomst: k 0,8 (kg m ) 3, 4 4, 0 3, 0 Uit het dalende deel van de figuur volgt: a Fw ma 67 0,0 3,4 N. 3,4,6 kv met v 3,65 ms op t 5,0 s. k 0,8 3, 65 0,8 (kg m ). v t 0, 0 ms. inzicht dat de raaklijn op t = 5,0 s getekend moet worden bepalen van de versnelling (met een marge van 0,0 m s ) gebruik van F = ma aflezen van de snelheid op t = 5,0 s (met een marge van 0,0 m s ) completeren van de bepaling 6 voorbeeld van een antwoord: Als de snelheid constant is, geldt de eerste wet van Newton: F z, F w,tot F w,lucht. Er moet dus gelden: mg sin kv Hiervoor moet dus de hellingshoek bepaald worden (bijvoorbeeld met een meetlint en een waterpas). mg sin k kan nu als volgt berekend worden: k. v inzicht dat de eerste wet van Newton van toepassing is inzicht dat de voorwaartse kracht gelijk is aan F z sin notie dat de hellingshoek bepaald moet worden aangeven hoe k berekend kan worden Opmerking Als de tweede wet van Newton genoemd is, met Fres 0: goed rekenen. www. - -

3 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I Opgave Zonnezeil 7 antwoord: brommer Afstand aarde maan = 384,4 0 6 m en wordt in,5 jaar afgelegd. 6 7 s 384,40 Dit is,5 3,536 0 s, dus vgem 8,ms 9 kmh. 7 t, 5 3,536 0 Dit ligt in de orde van de snelheid van een brommer. afstand aarde maan opgezocht berekenen van de snelheid conclusie 8 uitkomst:,550 kgm 4 3 Invullen van gegevens in de algemene gaswet levert: 8 3 pv nrt,9 0 V 8,345, Volume van mol lucht bedraagt: V,0480 m. Dichtheid van de lucht bedraagt: 3 m 6,0 4 3,550 kgm. V, gebruik van pv nrt met R opgezocht berekenen van molair volume m gebruik van V completeren van de berekening 9 voorbeeld van een antwoord: Omdat het zonnezeil energie krijgt, verliest het foton energie. Voor de energie geldt hc Ef, zodat de golflengte groter is geworden. inzicht dat het foton energie (of impuls) verliest (omdat het zonnezeil energie krijgt) (door impulsoverdracht) hc h gebruik van Ef hf of Ef of pf conclusie Opmerking Beredenering met Dopplereffect: goed rekenen. www

4 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I 0 34 h 6, De impuls van het foton pf,0470 Ns De impulsverandering van het foton is,05 0 Ns omdat de voortplantingsrichting omkeert. De impulsverandering van het zonnezeil is volgens de wet van behoud van impuls 7 even groot, dus ook, 40 N s. h inzicht pf berekenen van pf inzicht factor gebruik van de wet van behoud van impuls Maximumscore 5 3 uitkomst: F 6,6 0 N Energie die per s op het zonnezeil valt, is 3 5 P IA, ,900 W. 8 c 34, f 9 De energie van één foton is E h 6,66 0 3,6 0 J , Het aantal fotonen dat per s op het zonnezeil valt, is, , 60 De reflectie van één foton per s zorgt voor een kracht van,4 0 7 N Totale kracht is,74 0,4 0 6,600 N. inzicht dat inzicht dat N P t E ontv f ontv zeil met zeil 4 P IA A d hc h inzicht dat Ef en pf N inzicht dat F pf t completeren van de berekening Opgave 3 Longonderzoek voorbeeld van een antwoord: Bij K-vangst wordt een elektron uit de binnenste schil in de kern ingevangen. Hierbij gaat het elektron met een proton in de kern samen tot een neutron. Er ontstaat een gat in de binnenste schil (K-schil) van het atoom. Een elektron uit een hogere schil valt terug naar de K-schil en zendt daarbij (röntgen)straling uit. inzicht dat in de kern een proton overgaat in een neutron inzicht dat er in de elektronenwolk een gat ontstaat waarnaar een elektron uit een hogere schil kan terugvallen inzicht dat bij dit terugvallen een (röntgen)foton vrijkomt www

5 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I 0 3 uitkomst: f,3560 Hz De massa van het positron en het elektron wordt omgezet in de energie van twee fotonen. 4 De massa van een positron en van een elektron is elk 5,48580 u. De energie die bij de 4 annihilatie vrijkomt, is 5, ,49 MeV=0,50997 MeV. Elk foton krijgt een 3 4 energie mee van 0,50997,6080 8,87090 J. Met E f = hf volgt voor de frequentie van elk foton: 4 Ef 8, f,3560 Hz. h 6,66070 inzicht dat twee elektronmassa s in energie worden omgezet berekenen van de energie per foton in J gebruik van E f = hf completeren van de berekening Opmerking Uitkomst in minder dan vier significante cijfers: goed rekenen. 4 uitkomst: 97,3% tt / 4/4,6 A(4) At ( ) A(0) ; 0,07 ; dus met 97,3% gedaald. A(0) t/ t gebruik van formule At () A(0) A t berekenen van A0 completeren van de berekening 5 voorbeeld van een antwoord: Uit Binas volgt dat de halveringsdikte voor water bij 0, MeV 4, cm is. Voor fotonen met een energie van 0,90 MeV is de halveringsdikte in ieder geval meer dan 4, cm. Er zijn meer dan drie halveringsdikten nodig om de straling tot 0% te reduceren. De geschatte dikte van het weefsel tussen de longen en de camera is minder dan drie keer deze halveringsdikte (waarbij nog,5% van de intensiteit wordt doorgelaten). Dus de energie van de gammastraling is groot genoeg om met de uitgezonden straling buiten het lichaam een duidelijke foto te maken. opzoeken d voor 0, MeV inzicht dat er meer dan drie halveringsdikten nodig zijn om de straling tot 0% te reduceren conclusie Maximumscore 6 8 antwoord: 0 8 Br of 8 8 Br het elektron links van de pijl naam van de kern aan de rechterkant van het reactieteken www

6 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I Opgave 4 Luchtverfrisser 7 antwoord: C 4 JK voorbeeld van een bepaling: Bij 0 C is er nog geen warmte-uitwisseling met de omgeving. 50 De steilheid van de grafiek bij 0 C is 50 K in 0 min 8,30 K s. 600 De toegevoerde warmte Q in een seconde is,0 J. Q,0 C 4 J K (of 4 J C ). T 8,30 tekenen van de raaklijn bij 0 C bepalen van de steilheid (met een marge van 0 Ks ) Q Pel inzicht dat C T steilheid completeren van de bepaling Maximumscore 8 voorbeeld van een antwoord: Voor het verdampen van de vloeistof in het flesje is energie nodig. Deze energie wordt onttrokken aan het wattenstaafje. Daarom is de temperatuur lager dan de maximale temperatuur zonder verdamping. er is energie nodig voor het verdampen van de vloeistof inzicht dat hierdoor de temperatuur van het wattenstaafje lager is 9 uitkomst: E el = 3,6 kwh 3 75 dagen 754 uur,8 0 uur. Vermogen,0 W 0,000 kw. E Pt 0,000 kw,8 0 h 3,6 kwh. 3 gebruik van E Pt P uitgedrukt in kw of gebruik van kwh = 3, 6 0 J completeren van de berekening 6 www

7 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I 0 voorbeeld van een schakeling: naar luchtverfrisser temperatuursensor + - U ref = 3,V set M reset & + - U ref =,6V drukschakelaar instelling U ref =,6 V en 3, V (met een marge van 0, V) gebruik van de invertor achter de comparator die ingesteld is op,6 V beide comparatoren verbonden met de set en de reset van de geheugencel uitgang geheugencel en drukschakelaar via EN-poort naar luchtverfrisser Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet-werkende schakeling is getekend: maximaal punten. www

8 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I Opgave 5 Brillenglas uitkomst: v 0, m,0 v 0,064. Hieruit volgt: v 0, m. gebruik van met,0 f v b f inzicht dat b = 0,064 m completeren van de berekening antwoord: figuur (niet op schaal): i r M berekening: sin i sin 5 r 8 sin r n sin r,80 normaal tekenen en i opmeten (met een marge van º) gebruik van sin i sin r n berekenen van hoek r gebroken lichtstraal juist getekend www

9 Eindexamen natuurkunde - vwo 006-I Opgave 6 Bureaulamp 3 uitkomst: Imax 5,9 A 50 Uit P UI volgt: I 4,7 A. Uit Ieff I max volgt: Imax 4,7 5,9A. gebruik van P UI gebruik van I I eff max completeren van de berekening 4 uitkomst: Qprimair : Qsecundair :9 Voor de weerstand geldt: R : R (lengte draad) : (lengte draad) N : N 30: 9:. p s p s p s Verder geldt: Is 9 Ip. Dus: Q : Q 9 : (9) :9. primair secundair inzicht dat Rp : Rs (lengte draad) p : (lengte draad) s inzicht dat (lengte draad) p : (lengte draad) s = N p : N s inzicht dat Ip : Is Ns : Np completeren van de berekening 5 voorbeeld van een antwoord: De secundaire stroom is veel groter (9 ) dan de primaire stroom. Daardoor is het spanningverlies over de weerstand van het snoer aan de secundaire kant veel groter. Bovendien is de secundaire spanning ook nog eens veel kleiner (9 ) dan de primaire spanning, zodat de invloed van het spanningsverlies op de uitgangsspanning bij de lamp relatief veel groter is (9 9) dan in de primaire kring. inzicht dat Is Ip inzicht dat U veel groter is in de secundaire kring inzicht in het relatief zwaarwegende effect van U in de secundaire kring www