Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2008-I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Beoordelingsmodel Opgave Jan-van-gent maximumscore 4 methode Voor een vrije val geldt: s gt t t = y 30 = 9,8 =,47 s. De snelheid op het water is dan: v= gt = 9,8,47 = 4,3 ms. Omgerekend in kmh is dat 4,3 3,6 = 87 kmh. Dat is minder dan de 00 kmh die in werkelijkheid wordt gehaald. gebruik van sy = gt berekenen van de valtijd berekenen van de snelheid conclusie methode Volgens de wet van behoud van energie geldt bij een vrije val zonder beginsnelheid: E = E. z,boven k,beneden Dat betekent: mgh = mv v = gh = 9,8 30 = 4,3 ms. Omgerekend in kmh is dat 4,3 3,6 = 87 kmh. Dat is minder dan de 00 kmh die in werkelijkheid wordt gehaald. inzicht dat E = E z,boven k,beneden gebruik van E = mgh en E = z k mv berekenen van de snelheid conclusie www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I maximumscore 4 uitkomst: F vleugel = 65 N Δv 7 Voor de versnelling geldt: a = = = 3,9 ms. Δt 0,8 Voor de totale kracht geldt: F = F vleugel + F z = ma =,8 3,9 = 9, N. Voor de spierkracht geldt dus: F vleugel = 9,,8 9,8 = 65 N. Δv gebruik van a = Δ t gebruik van F = ma inzicht dat F = F vleugel + F z completeren van de berekening 3 maximumscore 3 uitkomst: v = 36 ms Als alleen de zwaartekracht werkt, geldt: E kin,beneden = E kin,boven + E z,boven. Invullen levert: mv = m7 + m9,8 8. De snelheid waarmee de jan-van-gent het wateroppervlak raakt is dus 36 ms. inzicht dat E kin,beneden = E kin,boven + E z,boven gebruik van E kin = mv en E z = mgh completeren van de berekening 4 maximumscore 3 De lichtstraal breekt bij de overgang water lucht van de normaal af. Dat is alleen het geval bij stralengang A, dus die is juist. De jan-van-gent ziet de vis dus rechts van de plaats waar die zich in werkelijkheid bevindt. inzicht dat de lichtstraal van de normaal af breekt juiste stralengang consequente conclusie www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Opgave Uitstralen 5 maximumscore Men spreekt van bestraling als een voorwerp straling ontvangt van een externe bron. Bij besmetting zijn er radioactieve deeltjes op of in het voorwerp aanwezig. inzicht in het begrip bestraling inzicht in het begrip besmetting 6 maximumscore 3 59 Fe 59 Co + 0 e of: 59 Fe 59 Co + β 6 7 het elektron rechts van de pijl Co als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts kloppend 7 maximumscore 3 Voor het aantal kernen geldt: () ( 0 )( ) t N t = N τ met τ = 5,7 jaar. Na 40 jaar geldt dus: ( ) ( ) ( ) 5,7 3 N = N = 5,9 0 N( ) Het aantal kernen is dus 93 keer zo klein geworden. De uitspraak is dus niet juist. inzicht dat () ( 0 )( ) t N t = N τ met τ = 5,7 jaar completeren van de berekening consequente conclusie www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I 8 maximumscore 3 uitkomst: x = 46 cm Voor de verzwakking van de γ-straling geldt: = d ( ) I( 0) I x Invullen leidt tot x met d = 4,6 cm. x 4,6 = 0,000 en hieruit volgt dat x = 46 cm. x d gebruik van I( x) = I( 0) inzicht dat d = 4,6 cm completeren van de berekening 9 maximumscore 5 Schat de lengte van de persoon op,75 m en de (gemiddelde) breedte 3 op 40 cm. Het oppervlak van de man is = 7,0 0 cm. 3 4 Elke seconde treffen hem 47,00 =,80 γ-deeltjes Deze vertegenwoordigen een energie van,8 0,60 0 = 4,5 0 J. Voor de ontvangen stralingsenergie in minuut geldt dan: 9 7 E str 4,5 0 = 60 =,7 0 J. Voor de ontvangen equivalente dosis geldt dan: 7,70 9 H = = 3, 0 Sv. 85 In Binas tabel 7G wordt als dosislimiet voor individuele leden van de bevolking de waarde msv per jaar vermeld. De berekende waarde ligt hier (ver) onder. schatten van A (0,4 m A m ) berekenen van aantal γ-deeltjes dat de man treft omrekenen van MeV naar J completeren van de berekening consequente conclusie www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Opgave 3 Xylofoon 0 maximumscore 3 uitkomst: v =, 7 0 m s Voor de afstand PQ geldt: PQ = λ = 0,95 m λ = 0,390 m. De voortplantingssnelheid v= fλ = 440 0,390 =,7 0 ms. inzicht dat de lengte PQ gelijk is aan λ gebruik van v= fλ completeren van de berekening maximumscore 3 uitkomst: l = 8, cm De voortplantingssnelheid van geluidsgolven in lucht bij 0 C is 343 m s. v 343 De golflengte λ = = = 0,780 m = 78,0 cm. f 440 De lengte van de buis = λ,3 cm = 9,5,3 = 8, cm. 4 gebruik van v= fλ met v = 343 m s inzicht dat de lengte van de buis = λ,3 cm 4 completeren van de berekening www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I maximumscore 3 uitkomst: De verhouding is 50:. methode Zonder resonantiebuis geldt voor het geluidsdrukniveau Lzonder 60 0log I = = met I I 0 =, 0 0 W m zodat 0 6 I zonder =, 0 0 W m. Met resonantiebuis geldt voor het geluidsdrukniveau 6 Lmet = 77 db en dat levert Imet = 50 0 W m. De intensiteit is 50 maal zo groot geworden. gebruik van 0log I L = met I I 0 =, 0 0 W m 0 berekenen van I of I met zonder completeren van de berekening methode Imet De stijging van het geluidsdrukniveau Δ L= Lmet Lzonder = 0log. Izonder met Invullen levert: 7 0log I Imet = zodat = 50. Izonder Izonder De intensiteit met resonantiebuis is dus 50 maal zo groot geworden. met inzicht dat Δ L= Lmet Lzonder = 0log I Izonder completeren van de berekening methode 3 Het geluidsniveau neemt 7 db = db toe; 0 db wil zeggen dat de intensiteit een factor 0 scheelt en 3 db een factor. In dit geval neemt de intensiteit dan met een factor 0 0: = 50 toe. inzicht dat het geluidsniveau db toeneemt inzicht dat 0 db een factor 0 in intensiteit scheelt en 3 db een factor completeren van de berekening www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Opgave 4 Luchtschip 3 maximumscore Het is een regelsysteem want er is sprake van terugkoppeling. inzicht in terugkoppeling noemen van regelsysteem 4 maximumscore 4 voorbeeld van een schakeling: druksensor + - 3,0 V set M reset relais kleppen + - OF-poort,8 V drukschakelaar comparator met U ref =,8 V verbonden met invertor comparator met U ref = 3,0 V verbonden met set geheugencel comparator met U ref =,8 V (via een invertor) verbonden met reset geheugencel uitgang geheugencel en drukschakelaar via OF-poort naar relais Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet naar behoren werkende schakeling is getekend: maximaal punten. www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Opgave 5 Springstok 5 maximumscore 4 uitkomst: d = 4,0 0 m Δ p = p p buiten = 4,3 0,0 0 = 3,3 0 Pa. Fz Fz 4 9,8 3 5,5 0 Δ p= A= = = m. A Δp 3, A 4,5 0 4 A= πr = πd d = = = 4,0 0 m. π π inzicht dat Δ p= p pbuiten Fz inzicht dat Δ p = A inzicht dat A= π ( d) completeren van de berekening 6 maximumscore 3 uitkomst: 0 cm Uit p V = p V volgt 3, 0 34A= 4,3 L A. Hieruit volgt L = 4 cm. De zuiger verschuift dan 34 4 = 0 cm ten opzichte van de cilinder. inzicht dat pl= pl inzicht dat de zuiger 34 L cm ten opzichte van de cilinder verschuift completeren van de berekening www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I 7 maximumscore 4 De eerste hoofdwet luidt Q = ΔE pot + ΔE kin + W u. Q is gelijk aan nul omdat er geen warmte-uitwisseling met de omgeving plaatsvindt. ΔE pot is nul omdat de lucht als een ideaal gas beschouwd mag worden. W u is positief omdat het volume van de lucht in de cilinder toeneemt. Hieruit volgt dat ΔE kin negatief is. Dat betekent dat de temperatuur in de cilinder daalt. inzicht dat ΔE pot + ΔE kin + W u gelijk is aan 0 inzicht dat W u positief is en Δ E = 0 pot inzicht dat ΔE kin negatief is conclusie Opmerking Als is opgemerkt dat 8 maximumscore 3 uitkomst: t = 0,54 s Δ E >0: goed rekenen. pot Als Thomas zich in het hoogste punt bevindt, is de snelheid nul en gaat de grafiek van positief naar negatief. Voorbeelden zijn de tijdstippen t = 0,54 ± 0,0 s en t =, ± 0,0 s. Omdat Thomas vlak voor t = 0,54 s met de grootste snelheid omhoog ging, volgt dat de hoogte op t = 0,54 s groter was dan op t =, s. inzicht dat Thomas zich in het hoogste punt bevindt als de snelheid van positief naar negatief verandert inzicht dat de hoogte afhangt van de snelheid waarmee hij omhoog ging conclusie Opmerking Noemen van twee tijdstippen van hoogste punt: maximaal punten. www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I 9 maximumscore 3 uitkomst: a = 3 ms met een marge van 4 ms v (m s-),5,0 0,5 0-0,5 -,0 -,5 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9,0,,,3,4 t (s) voorbeeld van een bepaling: De versnelling volgt uit de steilheid van de raaklijn in het punt t = 0,90 s. Δv (,5,5) 3, 0 Voor deze steilheid geldt: a = = = = 3 ms. Δt 0,96 0,83 0,3 ( ) inzicht dat a gelijk is aan de steilheid van de raaklijn op t = 0,90 s aflezen van Δ v en Δ t completeren van de bepaling 0 maximumscore 4 uitkomst: F = 6, 0 N met een marge van 0, 4 0 N. Q voorbeeld van een bepaling: Voor de kracht op de rechtervoetsteun geldt: F R = F z = 4 9,8 06 N. mg = = Volgens de hefboomwet geldt: F R r DR = F Q r DQ. 06 3,0 Met r DR = 3,0 cm en r DQ =,0 cm volgt: FQ = = 6, 0 N., 0 inzicht dat F R = F z gebruik van de hefboomwet meten van r DR en r DQ completeren van de bepaling www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I Opgave 6 Spanningzoeker maximumscore 4 l Voor de weerstand van de rubberzolen geldt: R = ρ. A 3 3 4,0 0 Invullen levert: R = 0 = 0 Ω.,0 0 De totale weerstand van de monteur met de schoenen is dan groter dan 0 Ω. De stroomsterkte door het lichaam van de monteur is maximaal U 30 0 I = = =, 0 A. R 0 De stroomsterkte door het lichaam van de monteur is dus veel kleiner dan enkele ma. De zolen voldoen. l gebruik van R = ρ en opzoeken ρ A 3 inzicht dat l = 4,0 0 m en A=,0 0 m U gebruik van I = R conclusie maximumscore 3 uitkomst: R lampje = 0,69 MΩ methode Over, =,3 0 Ω staat een spanning van = 50 V. U 50 4 De stroomsterkte is I = = =,5 0 A. 6 R, 3 0 U 80 5 R = = = 6,9 0 Ω ( = 0,69 M Ω). lampje 4 I,5 0 inzicht dat over de weerstand en de persoon samen 50 V staat berekenen van de stroomsterkte completeren van de berekening www. - -

12 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I methode R Voor deze serieschakeling geldt: R Rlampje 80 Hieruit volgt: = R +, 3 MΩ 30 ( lampje ) lampje totaal U = U lampje totaal. R lampje = 0,69 MΩ. inzicht serieschakeling Rlampje Ulampje gebruik van = Rtotaal Utotaal completeren van de berekening www. - -

13 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I 3 maximumscore 4 F lens achterste deel van handvat buislampje L L F virtuele beeld van het lampje tekenen van een constructiestraal tekenen van een tweede constructiestraal constructie van een beeldpunt tekening van het totale beeld (begin- en eindpunt) www

14 Eindexamen natuurkunde vwo 008-I 4 maximumscore 4 uitkomst: f = mm Omdat het beeld vier keer zo groot is als het lampje en virtueel is, geldt: b= 4v. 3 = + = + =. f b v 4v v 4v 4v 3 f = en v= 8,0 mm levert: f = = mm. 3 3 b gebruik van N = v gebruik van = + en met v = 8,0 mm f b v inzicht dat de beeldafstand negatief is completeren van de berekening Opmerking Als b = +4v genomen en daarbij f = 6,4 mm berekend: maximaal punten. Bronvermeldingen Opgave naar De Volkskrant, april 003 www