Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2001-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II 4 Antwoordmodel Opgave Seconde Maximumscore uitkomst: l = 6 (mm) 8 c, l = = =, 6 0 m = 6 f mm. inzicht dat de frequentie gelijk is aan het aantal periodes c gebruik van l = f Opmerking Lichtsnelheid c opgezocht in minder dan 5 significante cijfers: maximaal punten. -5 uitkomst: E =, ev, pijl omhoog van niveau a naar niveau b E = 4 6-5, =, , ev. gebruik van E = hf en opzoeken van h omrekenen van J naar ev pijl van niveau a naar niveau b Opgave Millenniumrad antwoord: De persoon heeft gelijk, want voor ver verwijderde voorwerpen geldt: b b b g f f Nb : Ng ( = Nb, neg : Ng, neg ) = : = : = vg : vb. v v v v b g b g inzicht dat b» f voor ver verwijderde voorwerpen b gebruik van N = v inzicht dat Nboot : Ngebouw = vgebouw : vboot alleen geldt als b» f conclusie www. - -

2 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II 4 antwoord: lengte beeldopfoto Er geldt: N =. lengte voorwerp Dit levert voor de straal van het rad N 0,040 rad = en voor de lengte van de bus 75,5 N 0,0 bus =. 0 0,0 0,040 Dus vrad : vbus = Nbus : Nrad = : =,». 0 75,5 opmeten van de straal van het rad en de lengte van de bus in de foto berekenen van N rad en N bus completeren van het antwoord 5 uitkomst: =, 0 N r = r z z kabel kabel 7 rad Z kabel katrol r kabel F z mast r z S motor Door opmeten in de tekening kan r =, cm en r = 4,5 cm. z kabel 6 z =, ,8 = 4,7 0 N, 6 7 kabel = 4,7 0 =, 0 N 4,5 r r z kabel worden bepaald: inzicht z rz = kabel rkabel tekenen en opmeten van r z (met een marge van mm) tekenen en opmeten van r kabel (met een marge van mm) Opmerkingen Een oplossing met toelichting met de resultante van beide krachten door S: goed rekenen. 7 Door andere waarden van r z en r kabel kan de uitkomst ook zijn: =,0 0 N. www. - -

3 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Maximumscore 5 6 uitkomst: Dt =, 0 s as 85, - De baansnelheid is = 0, ms., 6 pr 5p De omlooptijd is T = = =, 4 0 s. v 0, De middelpuntshoek kan op twee manieren gevonden worden: De middelpuntshoek bij een boogsegment voor h = 0 m kan opgemeten worden in een tekening op schaal en levert een hoek op van b = 85º (met een marge van º) of: door berekening: 75, 5-0 cos b = = 0, 75, dus b = 85, 4. 75, ,4 Vrij uitzicht gedurende Dt =,4 0 =, 0 s. 60 pr inzicht dat T = v berekenen van T bepalen van b 60 - b inzicht dat Dt = T 60 www. - -

4 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave Deep Space Maximumscore -6 7 uitkomst: DEkin =,05 0 J -9-6 D Ekin = W = qu =,60 0, 8 0 =,05 0 J. inzicht dat DE kin = W gebruik van W = qu Maximumscore 8 antwoord: U = qe = q. De lading q en het potentiaalverschil U blijven gelijk, de afstand d wordt d gehalveerd, dus de kracht wordt tweemaal zo groot. inzicht dat inzicht dat conclusie = qe U E = d Maximumscore 9 voorbeelden van antwoorden: methode De snelheid die de ionen krijgen zou niet veranderen, want die hangt af van de gelijk gebleven elektrische spanning (en van hun lading). Dus de snelheidstoename van Deep Space zou gelijk blijven (want de impulsverandering bij het uitstoten van de ionen zou gelijk blijven). inzicht dat de ionsnelheid van U afhangt inzicht dat de ionsnelheid niet verandert conclusie methode De twee keer zo grote kracht zou over een twee keer zo kleine weg werken, zodat de arbeid op een ion niet zou veranderen. Dus zou de snelheid van de ionen niet veranderen. Dus de snelheidstoename van Deep Space zou gelijk blijven (want de impulsverandering bij het uitstoten van de ionen zou gelijk blijven). inzicht dat de arbeid op een ion niet verandert inzicht dat de ionsnelheid niet verandert conclusie www

5 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II 0 uitkomst: D v = 7, kms - m D v = adt, met D t = 4 maand =,68 0 s a = = =,96 0 ms m Dus Dv =,96 0,68 0 = 7, 0 m s = 7, km s = 7,0 maand = kg. berekenen van m gebruik van Dv = adt en van a = m opzoeken van de stuwkracht en omrekenen van de tijd in s Opmerking Voor de massa na 7,0 maanden 50 kg genomen: geen aftrek. uitkomst: 4% Het ontvangen vermogen bedraagt P = IA =,4 0 8,8 = 060 W. Het deel x hiervan dat door de lenzen komt, wordt met een rendement van % omgezet in 400 W elektrisch vermogen, dus x 0, 060 = 400. Hieruit volgt x = 0,57. Dus 4% van het licht wordt door de lenzen geabsorbeerd. berekenen van het ontvangen vermogen gebruik van rendement en van het elektrische vermogen berekenen van de doorgelaten fractie antwoord: v Voor het dopplereffect van een zich verwijderende bron geldt: f w = f b. v v Hierin is: f w de frequentie die men op aarde ontvangt en die men kan meten; v de lichtsnelheid, die bekend is; f b de (bekende) frequentie die de bron uitzendt; v b is de snelheid van Deep Space. Deze is nu te berekenen. b formule voor het dopplereffect inzicht dat f w op aarde gemeten moet worden inzicht dat v de lichtsnelheid is inzicht dat f b ingesteld is (en dat v b nu berekend kan worden) www

6 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 4 Kernfusiereactor Maximumscore antwoord: 6 Li n H 0 4 He Li-kern en neutron links van de pijl tritiumkern en heliumkern rechts van de pijl aantal nucleonen links en rechts van de pijl kloppend Maximumscore 5 4 antwoord: In Binas: de massa s van H, H, He en neutron; de omrekenfactor van massa naar energie en de massa van een 6 Li-atoom. Nog te schatten: de jaarlijkse energiebehoefte (van de wereldbevolking) en het rendement van de centrale. de massa s van H, H, He en neutron de omrekenfactor van massa naar energie de massa van een 6 Li-atoom jaarlijkse energiebehoefte (van de wereldbevolking) rendement van de centrale Maximumscore 5 5 antwoord: H = 4,0 0 msv, de limiet is 500 msv per jaar en wordt niet overschreden Etot = 5, 60 6,0 0,7 0 0,0 0,60 0 =,9 0 J Het volume van het bestraalde huidweefsel is 6, = 4,8 0 m. Dus m = 4,8 0 kg.,9 0 Dan is H = 4,8 0 = 4,0 0 - Sv = 4,0 0 msv. De limiet in tabel 99E is 500 msv per jaar en wordt dus niet overschreden. inzicht dat E tot = tan per s E b berekenen van E tot berekenen van de massa van het bestraalde weefsel berekenen van H opzoeken van de dosislimiet voor de huid in tabel 99E en conclusie www

7 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 5 Bungee jump 6 antwoord: Tussen R en E geldt z > v. Dus tussen R en E is de resulterende kracht op Joop omlaag gericht. Hij versnelt daar dus, omdat hij al omlaag bewoog. inzicht dat boven E geldt z > v conclusie op basis van een consistente redenering 7 antwoord: De som van Ez, Ev en Ek is constant, te weten E z (0) = kj. Daarom geldt voor de kinetische energie: E ( x) = kj E ( x) E ( x). Zie figuur. k z v 5 E (kj) 0 E z E v E k x (m) inzicht dat de som van Ez, Ev en Ek constant is grafiek recht voor 0 m x 5 m bepalen van E k voor begin- en eindpunt tekenen van de grafiek www

8 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 6 Controlelampje Maximumscore 8 antwoord: U (V) 6 5,8 A 5,6 A 5,4 5, 0 t Omdat A» benadering. A bij een horizontale lijn bij U = 5,8 V is deze laatste waarde een goede inzicht dat van de oppervlakte onder de grafiek gebruik moet worden gemaakt inzicht dat A» bij U = 5,8 V A 9 uitkomst: t =,9 0 uur < U > 5,8 De gemiddelde stroomsterkte is < I > = = R 6, Uit <I>t = 700 mah volgt t = =,9 0 uur. 0,6 0 = 0,6 ma. inzicht dat met <U> gerekend moet worden < U > inzicht dat < I > = met R = 6,0 kw R 700 mah inzicht dat t = < I > www

9 - Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Maximumscore 5 0 antwoord: methode automatische schakeling R 0 0 Hz pulsgenerator R U - & LED EN U ref invertor verbinden van de van R met de comparator verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met een invertor verbinden van de invertor met een EN-poort verbinden van de pulsgenerator met de EN-poort en de uitgang van de EN-poort met de LED methode automatische schakeling R 0 0 Hz pulsgenerator telpulsen - R U - U ref aan/uit invertor reset teller LED verbinden van de van R met de comparator verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met reset teller, of via een invertor met aan/uit teller, of beide verbinden van de pulsgenerator met telpulsen verbinden van een uitgang van de teller met de LED www

10 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II methode automatische schakeling Hz R pulsgenerator R U - U ref > OF LED invertor verbinden van de van R met de comparator verbinden van de van R met aarde verbinden van de comparator met een OF-poort verbinden van de pulsgenerator met de OF-poort verbinden van de uitgang van de OF-poort via een invertor met de LED www

11 Eindexamen natuurkunde - vwo 00-II Opgave 7 Bewegingssensor Maximumscore antwoord: Bij de berekening van de afstand met s = vt wordt een te kleine waarde voor de geluidssnelheid gebruikt. De sensor berekent dan een te kleine afstand. inzicht dat de sensor s = vt berekent met een vaste waarde voor v inzicht dat de gebruikte waarde voor v te klein is conclusie uitkomst: DL = (db) I Voor de geluidssterkte geldt L = 0log ( ) = 0log ( I 0 ). - 0 De afstand neemt met een factor 4 toe. P Volgens I = neemt I dan met een factor 6 af. 4 p r I 0 Invullen geeft: L = 0log ( ) = 0log ( I 0 ) 0log6. 6 Het verschil is DL = 0 log6 = db. inzicht dat I omgekeerd evenredig is met bepalen van de factor 6 inzicht dat L afneemt met 0 log6 r Opmerking Berekening met het gegeven dat db overeenkomt met een factor : goed rekenen. Maximumscore voorbeeld van een antwoord: Met behulp van de steilheid kan uit het (x,t)-diagram de constante snelheid worden bepaald. Gegeven is dat D t =, 5 s, dus de afstand kan berekend worden met s = vdt. inzicht in steilheid gebruik van s = vdt completeren van de uitleg Opmerking Een uitleg waarin geconcludeerd wordt dat extrapoleren van de rechter helling van de (x,t)-grafiek s levert als snijpunt met de x-as: goed rekenen. 4 uitkomst: D t p =, 0 s Op 40 cm van de muur komt de echo van het begin van een puls binnen, terwijl de sensor nog (net) bezig is met het uitzenden van (het einde van) diezelfde puls. 0,40 Dus D tp = =, 0 s. 4 inzicht dat op 40 cm van de muur de echo van het begin van een puls binnenkomt, terwijl de sensor nog (net) bezig is met het uitzenden van (het einde van) diezelfde puls inzicht in factor www. - -