Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo I

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde - vwo I Beoordelingsmodel Opgave Mondharmonica maximumscore 3 In figuur 3 zijn minder trillingen te zien dan in figuur De frequentie in figuur 3 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 3 inzicht dat in figuur 3 de frequentie lager is dan in figuur inzicht dat het lipje bij gat A met een lagere frequentie trilt dan het lipje bij gat B completeren van de uitleg maximumscore 3 antwoord: Bij figuur hoort toon a voorbeeld van een bepaling: Uit figuur is af te lezen dat er 8 trillingen zijn in 8, ms 3 8, 0 3 Dus T = =, 6 0 s Dan is f = = = 4, 4 0 Hz 3 8 T, 6 0 Dit correspondeert volgens BINAS tabel 5C met de toon a bepalen van T uit figuur (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 3 maximumscore 3 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 4 λ =,0 cm λ = 4,80 0 m 4 Er geldt: v= fλ = 39 4,80 0 = 8,8 ms inzicht dat = 4 λ gebruik van v= fλ completeren van de berekening 4 maximumscore antwoord: B lipje K,0 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 kandidaten 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 Lekkende condensator 5 maximumscore R C ma V S B maximumscore 3 U 5,0 3 I(0) = = = 3,33 0 = 3,3 ma 3 R, 5 0 Het bereik van de ma-meter moet dus 5,0 ma zijn inzicht dat I(0) berekend moet worden U gebruik van I = R consequente conclusie www - 3 -

4 Eindexamen natuurkunde - vwo I 7 maximumscore 4 antwoord: 6 U (V) ,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,30 Q (C) uitzetten van U vertikaal en Q horizontaal indelen van de assen en aangeven van de grootheden en eenheden gebruik van Q= CU tekenen van de karakteristiek 8 maximumscore uitkomst: t = 38 s voorbeeld van een berekening: t RC =, = 75 s 3,0 = 5,0e t = 75 ln0,60 = 38 s invullen van de juiste waarden in de gegeven formule completeren van de berekening www - 4 -

5 Eindexamen natuurkunde - vwo I 9 maximumscore 4 uitkomst: d = mm voorbeeld van een berekening: 3 3 Er geldt: t = 6RC Invullen levert: 0 = R 3 Dit geeft R = 3,3 0 Ω ρ Invullen in Roplaad = ,65 geeft 3,3 0 = A A 6 Dit geeft A = 3,3 0 m 3 Uit A= πr volgt r =, 0 0 m Dus d = mm berekenen van R ρ gebruik van R = en opzoeken van de waarde voor ρ A gebruik van A = πr en d = r completeren van de berekening 0 maximumscore 3 Als Gerard de drukschakelaar D indrukt, opent het relais schakelaar S Hierdoor gaat de condensator ontladen Gelijktijdig start de teller Op het moment dat de spanning 3,0 V is, laat Gerard de drukschakelaar D los en stopt de teller De teller geeft nu het aantal seconden aan dat het ontladen duurt inzicht dat het relais geopend wordt waardoor de condensator ontlaadt inzicht dat de teller loopt, zolang de drukknop ingedrukt is inzicht dat de teller het aantal seconden aangeeft www - 5 -

6 Eindexamen natuurkunde - vwo I maximumscore 4 R + - M C D V relais S B + - aansluiten van het relais op de uitgang van een geheugencel aansluiten van een comparator aanbrengen van een invertor tussen de comparator en de set van de geheugencel aansluiten van de drukschakelaar D op de reset van de geheugencel Opmerking Als door extra verbindingen en/of verwerkers een niet naar behoren werkende schakeling is getekend: maximaal punten www - 6 -

7 Eindexamen natuurkunde - vwo I Opgave 3 Ariane-5-raket maximumscore voorbeelden van een antwoord: methode De raket stoot de verbrandingsgassen naar achteren uit Volgens de derde wet van Newton oefenen de gassen dan een kracht naar voren uit op de raket inzicht dat de derde wet van Newton van toepassing is inzicht dat de krachten op de gassen en op de raket tegengesteld van richting zijn methode De raket stoot de verbrandingsgassen naar achteren uit Volgens de wet van behoud van impuls is de totale impuls gelijk Daardoor moet de impulsverandering van de raket tegengesteld zijn aan de impulsverandering van de gassen (Op de raket werkt dus een kracht naar voren) inzicht dat de wet van behoud van impuls van toepassing is inzicht dat de impulsverandering van de raket tegengesteld is aan de impulsverandering van de gassen www - 7 -

8 Eindexamen natuurkunde - vwo I 3 maximumscore 5 7 uitkomst: F =, 0 N stuw voorbeeld van een bepaling: 00 v (m s - ) t (s) De versnelling op t = 0 s is gelijk aan de steilheid van de raaklijn: Δv 50 a = = = 5, ms Δt F = ma = F F 7,4 0 5, = F 7,4 0 9,8 F =, 0 N res stuw z stuw stuw inzicht dat a op t = 0 s gelijk is aan de helling van de raaklijn bepalen van a op t = 0 s (met een marge van, 0 m s ) gebruik van F res = ma inzicht dat Fres = Fstuw Fz completeren van de bepaling www - 8 -

9 Eindexamen natuurkunde - vwo I 4 maximumscore 3 voorbeeld van een berekening: m (60) = 7,4 0 3, = 4,98 0 kg 5 m(0) 3 7,4 0 v( 60) = u ln g 60 = 3,0 0 ln 9,8 60 4,9 0 ms 5 = m(60) 4,98 0 (Deze waarde klopt met de waarde uit de grafiek) berekenen van de massa op t = 60 s berekenen van v (60) aflezen van v (60) Opmerking Als de kandidaat voor g de waarde 5 maximumscore 3 voorbeeld van een afleiding: mm Op het aardoppervlak geldt: Fz = mg = G R 0 ms gebruikt: goed rekenen mm Op hoogte h geldt: Fg = G ( ) R + h Combineren van de vergelijkingen levert R F = mg ( R + h ) g mm inzicht dat op aarde geldt: Fz = mg = G R mm inzicht dat op grotere hoogte geldt: Fg = G ( R + h ) completeren van de afleiding 6 maximumscore F w neemt aanvankelijk toe omdat de snelheid toeneemt Op grotere hoogte daalt F w weer omdat daar de dichtheid ρ van de lucht afneemt uitleg van de toename van F w uitleg van de afname van F w www - 9 -

10 Eindexamen natuurkunde - vwo I 7 maximumscore 4 F g neemt af, dus is op 00 km hoogte kleiner dan op 40 km hoogte, F w is op 00 km hoogte kleiner dan op 40 km hoogte, m neemt af, dus is op 00 km hoogte kleiner dan op 40 km hoogte Fstuw Fg Fw Uit de formule a = volgt dat de versnelling op 00 km m hoogte groter is dan op 40 km hoogte inzicht dat F g afneemt op grotere hoogte inzicht dat F w op 00 km hoogte kleiner is dan op 40 km hoogte of op beide hoogten verwaarloosbaar is inzicht dat m afneemt completeren van de uitleg Opgave 4 Radiumverf 8 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 9 maximumscore 4 Voor de ontvangen equivalente dosis per uur geldt: E H = Q met Q = 0 m E = ,7 0 4,79,60 0 =,0 0 J 4 0,0 0 H = = 0,8 msv,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 - 0 -

11 Eindexamen natuurkunde - vwo I Opgave 5 Betelgeuze 0 maximumscore 9 Uit tabel 3B blijkt dat Betelgeuze een straal heeft van m 9 Uit tabel 3 blijkt dat de straal van de baan van Mars 7,8 0 m bedraagt 9 en die van Jupiter 777,9 0 m De banen van Mercurius, Venus, de Aarde en Mars zouden dus binnen Betelgeuze vallen opzoeken van de straal van Betelgeuze vergelijken met de straal van de planeetbanen en conclusie Opmerking Als ook Ceres als planeet genoemd is: goed rekenen maximumscore 3 uitkomst: λ max = 878, nm voorbeeld van een berekening: Voor het maximum van de stralingskromme geldt: λ max T = k W 3 Invullen geeft: λ 3300 =, Hieruit volgt λ max = 878, nm max gebruik van λ max T = k W en opzoeken van k W opzoeken van T completeren van de berekening Opmerking Een antwoord in twee significante cijfers: goed rekenen www - -

12 Eindexamen natuurkunde - vwo I maximumscore 4 uitkomst: E = 5,58 MeV (=,496 0 J) voorbeeld van een berekening: Voor het massadefect geldt: Δ m= 7,97693u 4m 55,93494u 6 m + m ( e) ( e e) Zodat geldt: Δ m = ( ) = 0, , u 0,0673u Dit komt overeen met 0, ,49 MeV = 5,58 MeV =,496 0 J inzicht dat het massadefect bepaald moet worden in rekening brengen van de elektronmassa s inzicht dat u overeenkomt met 93,49 MeV of gebruik van E = mc completeren van de berekening Opmerking Als de elektronmassa s vergeten zijn: maximaal 3 punten toekennen 3 maximumscore 4 voorbeelden van een antwoord: methode Voor de zon geldt: 4 P= cr T ,390 0 = c 0, Invullen geeft: ( ) Voor de waarde van c geldt: Voor Betelgeuze geldt dus: 7 c = 7,4 0 ( ) P= cr T = 7, = 4,34 0 W 7 7 P M 3 4,34 0 Uit = volgt: M = M 7,3M 7 Pzon M zon 0,390 0 = Betelgeuze zal dus ontploffen als een supernova zon zon opzoeken van r en T voor beide hemellichamen berekenen van c M berekenen van M zon consequente conclusie www - -

13 Eindexamen natuurkunde - vwo I methode Er geldt: Hieruit volgt: ( cr T ) 4 ( cr T ) 4 4 P r T = = P r T zon zon zon zon 4 P P zon = =, , P M 5 7 Ook geldt: = zodat ( ) M = Mzon, = 7,3M zon Pzon Mzon Betelgeuze zal dus ontploffen als een supernova 4 P r T inzicht dat = Pzon rzon Tzon opzoeken van r en T voor beide hemellichamen M berekenen van M zon consequente conclusie 5 www - 3 -

14 Eindexamen natuurkunde - vwo I 4 maximumscore 4 uitkomst: De stralingsintensiteit van de gammaflits is,8 0 keer zo groot als de stralingintensiteit van de zon voorbeelden van een berekening: methode Uit Binas tabel 3C blijkt dat het uitgestraald vermogen van de zon 0, W bedraagt Voor de energie die de zon in 0 miljard jaar uitzendt, geldt: E = 0, ,50 =,30 J Dit is gelijk aan de energie van de gammaflits per seconde Ofwel P gammaflits =, W Voor de stralingsintensiteit die de aarde van deze flits ontvangt, geldt: P I = 4πr De afstand van de aarde tot Betelgeuze bedraagt m (tabel 3B) 44,3 0 5 Invullen geeft: I = =,54 0 Wm 5 4π ( ),54 0 Dit is =,8 0 keer zo groot als de stralingsintensiteit die de 3, 4 0 aarde van de zon ontvangt opzoeken van de afstand Betelgeuze aarde en van P zon inzicht dat P gammaflits = P zon aantal seconden van jaar P gebruik van I = 4πr completeren van de berekening www - 4 -

15 Eindexamen natuurkunde - vwo I methode Als Betelgeuze op de plaats van de zon zou staan, geldt: I = 0 0 3,5 0 I = 3,5 0 I gammaflits zon zon Betelgeuze staat verder weg dan de zon r 5 betelgeuze aarde Er geldt: = = 4,3 0 5 rzon aarde 0, Aangezien I evenredig is met r geldt: 7 3,5 0 Igammaflits = I zon =,8 0 Izon 7 4,3 0 inzicht dat ( ) I gammaflits 9 7 = 0 0 3,5 0 I inzicht dat I evenredig is met r opzoeken van r betelgeuze aarde en r zon aarde completeren van de berekening zon www - 5 -