Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2002-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave Sellafield Maximumscore voorbeeld van een antwoord: U ( n) Cs ( x n) Rb (Het andere element is dus Rb.) berekenen van het atoomnummer consequente keuze van het tweede element Maximumscore 4 uitkomst:, 9 0 m voorbeeld van een berekening: Voor de energie van het -foton geldt E,7 0,50,66 MeV. E 4 8 hc 6,660,99790 dus,9 0 m. 0,660, inzicht E (,7 0, 5) MeV hc gebruik van E omrekenen van MeV naar J completeren van de berekening Maximumscore 4 uitkomst: % voorbeeld van een berekening: De halveringstijd van 7 Cs is 5 jaar. Dus 0,50 5 Nt () N(0) ( ) N(0) 0,99. Het aantal radioactieve deeltjes is met = % afgenomen, dus de activiteit ook. gebruik van de formule voor Nt () opzoeken van de halveringstijd inzicht dat de afname gelijk is aan 00% minus het overgebleven percentage completeren van de berekening Maximumscore 4 voorbeelden van gegevens: De bestraalde massa; de grootte van de besmette oppervlakte; het doordringend vermogen; de tijdsduur van de bestraling; de fractie van de straling die de huid treft. per onafhankelijk gegeven Opmerking Als de bestraalde massa genoemd is, zijn de grootte van de besmette oppervlakte en het doordringend vermogen géén onafhankelijke gegevens. www. --

2 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave Echo's 5 uitkomst: de kleinste afmeting is 8 mm (of 7 mm) voorbeeld van een berekening: Uit tabel 6A van Binas blijkt dat de geluidssnelheid in (zee)water ongeveer, 5 0 m s is. De afmetingen van het kleinste voorwerp zijn gelijk aan de golflengte van het geluid: v, 5 0 7,50 m 8 mm. 5 f 0 opzoeken van de geluidssnelheid (, 40 0 m s v, 5 0 m s ) v inzicht dat f completeren van de berekening 9 6 uitkomst: f,00 Hz voorbeeld van een berekening: De frequentie waarbij volgens de vuistregel nog net een goede echo zou ontstaan is: 8 v c,000 9 f,00 Hz. 0,5 De golflengte mag ook kleiner zijn, de frequentie dus groter. 9 De frequentie moet dus gelijk zijn aan,0 0 Hz of groter. c inzicht dat f berekenen van de minimale frequentie inzicht dat ook hogere frequenties voldoen 7 uitkomst: v 70 ms h voorbeeld van een berekening: Volgens De Broglie geldt. mv 4 h 6,60 Dus: v 70 ms. 7 9 m (, ) h gebruik van mv opzoeken van h en m completeren van de berekening Opmerking In plaats van de massa van het neutron u genomen: geen aftrek. www. - -

3 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Maximumscore 4 8 antwoord: L' golffront bord golffront golfstraal golffront weerkaatst golffront L isolerend scherm D tekenen van het deel van het golffront dat aan weerszijden langs het bord valt toepassen van de spiegelwet inzicht dat het gereflecteerde front dezelfde kromtestraal heeft als het doorgaande front completeren van de constructie www. - -

4 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave Glijbaan Maximumscore 5 9 antwoord: 5,9 6 v (ms-) ,5,0 0,85 t (s) toelichting: methode h4,0,75,5 m, dus E mgh59,8,5 8,070 J. w z k z F W 80,5,000 J. Dus E E W 6,070 J mv. F Dan is v B 6, ,89 m s. 5,89 De gemiddelde snelheid is dan,94 ms. s,5 Het glijden tot B duurt dus t B 0,85 s. v,94 gem w inzicht dat Ek Ez WF w berekenen van B berekenen van t B inzicht dat de grafiek een rechte is completeren van de tekening www

5 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II methode F mgsin7059,8sin 70,0 N. Dan is F,0 80,40 N. z, tot, F tot,, 40 Dus a 6,9 ms. Uit s at volgt,5 6,9 t B. Dus tb 0,85 s. m 5 Uit v at volgt v 6,90,85 5,9 ms. inzicht dat Ftot, Fz, 80 N B berekenen van a berekenen van t B en B inzicht dat de grafiek een rechte is completeren van de tekening 0 antwoord: F N F z cos. Omdat CD minder steil is dan AB, is voor CD kleiner dan voor AB. Op CD is F N daarom groter dan op AB. (Omdat de wrijvingskracht recht evenredig is met de normaalkracht,) is de wrijvingskracht op CD dus groter dan op AB. inzicht dat F N F z cos inzicht dat de normaalkracht op CD groter is dan op AB completeren van de uitleg www

6 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Maximumscore 6 antwoord: Fz mg 59,8 4 N. In de figuur is deze pijl 69 mm lang. Dus,0 mm komt overeen met 4 5,0 N. 69 mv 5,5 Fmpz 46 N. r, 5 Dat is een horizontale vector naar links met een lengte van Omdat Fgoot Fz Fmpz,kanFgoot nu geconstrueerd worden. 46 Fmpz 9 mm. 5, 0 F goot F mpz Z F z berekenen van Fz bepalen van de schaal (met een marge van 0, N per mm) berekenen van F mpz tekenen van F mpz (horizontaal naar links) inzicht Fgoot Fz Fmpz completeren van de tekening www

7 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 4 Regulus Maximumscore voorbeeld van een antwoord: Licht van één bepaalde golflengte komt als een evenwijdige bundel uit het tralie. De lens focusseert deze evenwijdige bundel in één punt in het brandvlak, zodat op die plaats voor een bepaalde golflengte een scherpe lijn wordt gevormd. (De golflengte is hierdoor nauwkeuriger te bepalen.) inzicht dat een bundel voorbij het tralie een zekere breedte heeft inzicht in de focusserende werking van de lens Opmerking Een antwoord als Om de lichtintensiteit te vergroten : 0 punten. voorbeeld van een antwoord: Het maximum van de stralingskromme vinden we met de wet van Wien: max T k w. Met 4 T,45 0 K (Binas tabel B) volgt: max 4, m 00 nm.,450 Het zichtbare golflengtegebied loopt van 50 nm tot 750 nm. Dus max ligt daarbuiten en kan niet worden gemeten. gebruik van maxt kw met de juiste waarden voor w berekenen van max opzoeken van het zichtbare golflengtegebied en conclusie Maximumscore 4 voorbeeld van een antwoord: Bij elke golflengte hoort een foton met een bepaalde energie. Tussen Regulus en de aarde worden fotonen met een bepaalde energie geabsorbeerd (aanslaan van atomen). (Die fotonen worden vervolgens in alle richtingen weer uitgezonden.) De bijbehorende golflengtes ontbreken dus (vrijwel) in het gemeten spectrum. inzicht dat onderweg atomen worden aangeslagen inzicht dat alleen daarbij horende hoeveelheden energie worden opgenomen www

8 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 5 Lantaarnpaal 5 uitkomst: E =,6 MJ ( MJ) of 0,4 kwh (0,4 kwh) (antwoord afhankelijk van de gekozen t) voorbeeld van een berekening: De energie kan worden berekend met E Pt. Gebruik uur als schatting voor t. Dan is E 6600,6 MJ of E 0,06 0,4 kwh. gebruik van E Pt redelijke schatting voor t (6 uur t uur) completeren van de berekening 6 voorbeeld van een antwoord: In zo n buis worden (vrije) elektronen versneld (in een elektrisch veld). Als een elektron met voldoende snelheid tegen een gasatoom botst, kan dit atoom worden aangeslagen (hoger energieniveau). Wanneer het atoom terugvalt naar een lager energieniveau, wordt een foton uitgezonden. notie dat elektronen versneld worden notie dat een elektron een gasatoom aanslaat notie dat een foton wordt uitgezonden bij terugvallen naar een lager energieniveau Maximumscore 5 7 uitkomst: A 0,64 m voorbeeld van een bepaling: De energie die per m wordt opgevangen is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek: 7,0 J. In totaal moet het paneel Dus,0 A, ,5 0 6, 0 7 J opvangen. 0,64 m. inzicht dat de opgevangen energie per m overeen komt met de oppervlakte onder de grafiek bepalen van de opgevangen energie per m (met een marge van 0,0 7 J) Eafgegeven 6 inzicht dat 00% met Eafgegeven,50 J E inzicht dat opgevangen Eopgevangen A opgevangen energie per m completeren van de bepaling www

9 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II 8 antwoord: Overdag is de lamp uit maar s nachts gaat de lamp knipperen. Zodra het daglichtniveau onder de ingestelde waarde van de comparator daalt, gaat de lamp aan. Aangezien de sensor door het branden van de lamp nu een waarde boven de ingestelde waarde van de comparator registreert, gaat de lamp weer uit. Maar nu daalt de sensorspanning weer, zodat de lamp weer aan gaat, enzovoorts. inzicht dat de lamp overdag uit is inzicht dat s nachts de sensorspanning beurtelings onder en boven de ingestelde waarde van de comparator ligt conclusie dat de lamp s nachts gaat knipperen Maximumscore 5 9 voorbeeld van een schakeling: sensor U ref + - tel pulsen A reset & set M reset lamp 0 Hz pulsgenerator invertor tel pulsen B reset uitgang van de comparator op reset van teller A uitgang van de comparator via een invertor op reset van teller B de telleruitgangen 64 en 6 van teller A verbonden met de ingangen van een EN-poort de uitgang van de EN-poort en telleruitgang 64 van teller B verbonden met set en reset van een geheugen lamp aangesloten op de uitgang van het geheugen Opmerking Een correcte oplossing met gebruik van de aan/uit-ingang van de pulsentellers: geen aftrek. www

10 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 6 Mathilde Maximumscore 4 0 voorbeeld van een antwoord: V 4 R met R 6,5 km. 4 V (6,50) 7,7950 m. 7 m, 0 0, 0 kg m. V 7,7950 De dichtheid van ebbenhout is,6 0 kg m, dus de bewering in de titel is juist. 4 gebruik van V R met R 6,5 km m 7 gebruik van met m,0 0 kg V berekenen van de dichtheid van Mathilde opzoeken van de dichtheid van ebbenhout en conclusie voorbeeld van een antwoord: De sonde verwijdert zich van de aarde. Op weg van C naar P neemt de snelheid van de sonde toe door de gravitatiekracht van Mathilde. De waargenomen frequentie neemt c daardoor af volgens fw fb. ( c v ) sonde inzicht dat de sonde in de buurt van P tijdelijk sneller gaat gebruik van de formule met het inzicht dat v sonde tegengesteld is aan c completeren van de uitleg voorbeeld van een antwoord: Bij E beweegt de sonde in een andere richting dan bij B. De snelheid is dan weer even groot als bij B, maar de component van de snelheid in de richting van de aarde is afgenomen (de sonde verwijdert zich minder snel van de aarde af). De waargenomen frequentie is daardoor groter. inzicht dat voor de bronsnelheid in de dopplerformule de component in de richting van de waarnemer van belang is inzicht dat de component van de snelheid van de sonde in de richting van de aarde is afgenomen conclusie www

11 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Maximumscore 4 voorbeeld van een antwoord: mv GmM De gravitatiekracht fungeert als middelpuntzoekende kracht, dus (waarin m rbaan rpm de massa van de sonde, M de massa van Mathilde, v de snelheid van de sonde, G de gravitatieconstante, r baan de straal van de denkbeeldige cirkelbaan en r PM de afstand van P tot Mathilde is). 6 5,60,00 vrpm baan 7 r 6,80 m. GM 6,67 0,0 0 6,80 6 De straal van de cirkel is dus 5,7 0 6, 0 0 maal zo groot als r PM. In de figuur is r baan dus veel te klein getekend in verhouding tot r PM. mv GmM gebruik van Fmpz en Fg met G 6,670 Nm kg r r 6 inzicht dat de r s in beide formules verschillen en dat r, 0 0 m PM r berekenen van baan completeren van de redenering Opmerking De massa van Mathilde opnieuw verkeerd omgerekend: geen aftrek. 4 antwoord: p Mathilde p C p D tekenen van de impulsvectoren van de sonde vóór en na passage in één punt inzicht p Mathilde p C p D completeren van de constructie Opmerkingen De richting van p Mathilde tegengesteld getekend aan de juiste richting: maximaal punt. Op de bijlage de pijlpunten van pd en pc met elkaar verbonden: maximaal punt. www. - -