Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2007-II

Transcriptie

1 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II Beoordelingsmodel Opgave Koperstapeling maximumscore Cu Zn + β ( + γ) of: Cu Zn + e 9 30 het elektron rechts van de pijl Zn als vervalproduct (mits verkregen via kloppende atoomnummers) het aantal nucleonen links en rechts kloppend maximumscore β -Straling wordt door het lichaam geabsorbeerd en kan niet buiten het lichaam worden gedetecteerd. γ-straling kan wel worden gedetecteerd omdat deze een veel groter doordringend vermogen heeft. (γ-straling is dus wel bruikbaar.) inzicht dat β -straling (volledig) door het lichaam wordt geabsorbeerd inzicht dat γ-straling ook buiten het lichaam komt (en conclusie) www. - -

2 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 3 maximumscore 5 In de eerste 4 uur is de gemiddelde activiteit A gem ongeveer 4,0 kbq. Het aantal kernen N 4 dat in de eerste 4 uur vervalt is: 3 8 N4 = Agem Δ t = 4, = 3,460. of: Het aantal hokjes onder de grafiek in de eerste 4 uur is ongeveer 9. Elk hokje komt overeen met =,8 0 6 β-deeltjes. Het aantal kernen N 4 dat in de eerste 4 uur vervalt is: 6 8 N 4 = 9,8 0 = 3,46 0. of: Uit de activiteit op t = 0 en de halfwaardentijd t ½ is het aantal deeltjes op t = 0 te bepalen: ln t½, At () = N() t N(0) = A(0) = 7,0 = 4,680. t½ ln ln t½, En: N(4) = A (4) =,9 0 =,5 0. ln ln Het aantal kernen N 4 dat in de eerste 4 uur vervalt is: N4 = N(0) N (4) = 4,680,50 = 3,430. De energie E β van het uitgezonden β-deeltje is volgens Binas 0,573 MeV. Voor de energie E 4 van de uitgezonden β-deeltjes in de eerste 4 uur geldt: β 3,46 0 0,573 0,60 0 E = N E = = 3,7 0 J. 5 QE4 3,70 4 H = = = 5,3 0 Sv = 0,53 msv. m 0,060 Deze waarde zit ruim onder de grenswaarde van 5,0 msv. inzicht dat het aantal vervallen kernen bepaald kan worden met gem Δt, of: inzicht dat de oppervlakte onder de grafiek overeenkomt met het aantal vervallen kernen, of: inzicht dat met de functie van de activiteit uit Binas het aantal deeltjes op elk moment bepaald kan worden bepalen van het aantal vervallen kernen met een marge van 0,4 0 8 opzoeken van de energie van het β-deeltje en omrekenen naar Joule inzicht dat E4 = N4E β completeren van de bepaling met een consistente conclusie www. - -

3 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II Opgave Drinkbak 4 maximumscore Er zijn 4 9 = 36 zonnecellen. Al deze zonnecellen zijn in serie geschakeld, aangezien 36 0,50 = 8 V. inzicht dat het paneel 36 zonnecellen bevat inzicht dat de zonnecellen in serie staan (36 0,50 =8 V) 5 maximumscore uitkomst: I max =, A Er geldt P= UI, zodat I = P. U Invullen geeft I max = =, A. 8 gebruik van P= UI completeren van de berekening 6 maximumscore 5 waterpeilsensor comparator + - pulsgenerator 0, 0,3 U ref teller telpulsen 8 set M reset relais pomp 0, 0,4 0 0,5 Hz aan/uit reset 4 & EN-poort een invertor achter de comparator uitgang comparator (via de invertor) aangesloten op de set-ingang van een geheugencel en uitgang van geheugen naar relais telleruitgangen en 4 aangesloten op een EN-poort uitgang EN-poort aangesloten op reset van de geheugencel reset van de pulsenteller juist aangesloten www

4 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 7 maximumscore 3 uitkomst: m = 46 (kg) De aan het water geleverde energie per minuut volgt uit: E = Pnuttigt = 9, 60 = 546 J. Deze energie wordt omgezet in zwaarte-energie van water: Ez = mgh. Voor de massa van het opgepompte water geldt: 546 m = = 46 kg. 9,8, gebruik van E = Pt gebruik van z = completeren van de berekening www

5 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II Opgave 3 Kolibrie 8 maximumscore 5 uitkomst: l = 8, cm voorbeeld van een bepaling: Met behulp van de lenzenformule kan de beeldafstand b worden berekend: + = + = b = 0,46 m. v b f,80 b 0,35 0,46 Voor de vergroting geldt: = b N = 0,08., 80 = v De vergrotingsfactor van het vastgelegde beeld naar de afgedrukte foto bedraagt breedte foto = 8,0 = 6,5. breedte chip,8 De afdruk is dus 0,08 6,5 = 0,507 keer zo groot als de werkelijkheid. Op de afdruk is de lengte l gelijk aan 4, cm. 4, In werkelijkheid is de lengte l dus 8, cm. 0,507 = gebruik van + = v b f gebruik van = b N v opmeten van de breedte of de hoogte van de foto, met een marge van 0, cm, en bepalen van de vergrotingsfactor van beeld naar afdruk opmeten van l op de afdruk met een marge van 0, cm completeren van de bepaling www

6 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 9 maximumscore 3 7 uitkomst: P =,6 0 W Voor het geluidsvermogen geldt: P = I 4π r. De geluidsintensiteit kan worden berekend met I I 9 L= 0 log 38 = 0 log = 6,3 0 W m. I I0 0 Het geluidsvermogen is dan gelijk aan: 9 7 P = 6,3 0 4π, 80 =, 6 0 W. inzicht dat P= I 4π r met r =,80 m gebruik van 0 log I = L met I 0 = 0 W m I0 completeren van de berekening 0 maximumscore 3 uitkomst: v max = 33 ms Voor de maximale snelheid geldt: v max πa π 0,070 = = = 33 ms. T 75 πa gebruik van vmax = T gebruik van f = T completeren van de berekening www

7 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II maximumscore 4 De snelheid van het geluid bij 0 C is gelijk aan 343 m s. Veronderstel dat de uitgezonden frequentie 50 Hz bedraagt. De maximale snelheid van de kolibrie is: 65 kmh = 8 ms. Als de kolibrie naar de onderzoeker toe beweegt, geldt: f w,max = = 53 Hz Als de kolibrie van de onderzoeker af beweegt, geldt: f w,min = = 47 Hz De waargenomen frequentieverandering is veel groter en komt dus niet alleen door het dopplereffect. gebruik van de formule voor het dopplereffect en opzoeken van geluidssnelheid inzicht dat voor de snelheid van de kolibrie de waarde van 65 kmh = 8 ms genomen moet worden berekenen van de variatie in de waargenomen frequentie als f bron constant verondersteld wordt en als 40 Hz < f bron < 60 Hz gekozen is consequente conclusie Opgave 4 Vacuümglas maximumscore Bij dubbelglas met een luchtlaag kan de lucht warmte van de ene naar de andere glasplaat transporteren door geleiding en/of stroming. Dat kan bij vacuümglas niet. inzicht dat er bij warmteverlies sprake is van warmtetransport tussen de glasplaten inzicht dat bij gewoon dubbelglas meer warmtetransport plaatsvindt door stroming en/of geleiding van de lucht dan bij vacuümglas www

8 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 3 maximumscore 3 uitkomst: F =, N De kracht op één kant van de ruit volgt uit: F 5 p= F = pa= 03 0,0=, 0 N. A Er zijn 60 pilaartjes. Op elk pilaartje staat daarmee een kracht van 5, 0 3 =,03 0 N. 60 gebruik van p = F A factor 60 in rekening gebracht completeren van de berekening 4 maximumscore 5 uitkomst: De besparing is 0,0 m 3 (Gronings) aardgas. De hoeveelheid energie die per seconde bespaard wordt, is P P = μ μ AΔ T = ( ) dubbelglas vacuümglas dubbelglas vacuümglas ( 3,5,4 ) 6,0 ( 9 3,0) = 0 J. De besparing over 4,0 uur is =,9 0 6 J. 90% van de stookwaarde wordt nuttig gebruikt: 0, = 8,8 0 6 J m 3. 6,9 0 3 De besparing met vacuümglas is daarmee: 6 = 0,0 m. 8,8 0 gebruik van P= μ AΔT met Δ T = 6 K inzicht dat de besparing per seconde gelijk is aan Pdubbelglas P vacuümglas opzoeken van de stookwaarde van (Gronings) aardgas in rekening brengen van het rendement completeren van de berekening www

9 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 5 maximumscore 5 Berekening van de hoek van breking: o o sini sin(90 40 ) o n= sin r = = 0,494 r = 30. sin r,55 lucht glas lucht P 40 r = 30 glas lucht o inzicht dat i = 50 sini gebruik van n = sin r tekenen van de gebroken lichtstraal in de eerste glasplaat tekenen van de lichtstraal in de luchtlaag completeren van de tekening Opmerking Als de lichtstraal na de tweede glasplaat niet is getekend: geen aftrek. Opgave 5 Zweefvliegen 6 maximumscore uitkomst: P = 9 kw Vermogen nodig om te stijgen: W 3 P= = Fz v= mgv= 40 9,8 4,6 = 9 0 W. t gebruik van P= Fv of P= W t completeren van de berekening www

10 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 7 maximumscore 3 o uitkomst: hoek is 0 voorbeeld van een bepaling: 4,6 m s - 7, m s - v v vert tot = 4,6 ms, lengte =,3 cm 7, = 7, ms lengte =,3 = 3,6 cm 4,6 Hoek met de horizontaal is 0 met een marge van. o schaalfactor in rekening brengen tekenen van een vector schuin omhoog met een lengte van 3,6 cm completeren van de bepaling Opmerking Uitkomst zonder constructie: maximaal punt. 8 maximumscore 4 uitkomst: t = 7 (minuten) Toegevoerd elektrisch vermogen: Pin = UI = 30,0 =,76 kw. Totaal toegevoerde elektrische energie: E = Pint =,76 9,0 = 4,8 kwh. De tijdsduur dat met maximaal vermogen gevlogen kan worden is dan: E 0,75 8,6 t = = = 0,444 h = 7 minuten. P 4 max gebruik van P in = UI gebruik van in in rekening brengen van rendement completeren van de berekening o www

11 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II 9 maximumscore 4 uitkomst: a = ( ),0 0 m s voorbeelden van een berekening: methode 80 kmh =, ms, gem, ms v = = en s=,00 + 0,40 =,40 m s, 40 Δ t = = = 0,6 s v, gem Δv, a = = ( ) = ( ),0 0 ms Δt 0, 6 omrekenen van km h naar m s en inzicht dat s = lengte kreukelzone + verschuiving inzicht dat vgem = vbegin en t = s vgem Δv gebruik van a = Δ t completeren van de berekening methode 80 kmh =, ms s =,00 + 0, 40 =, 40 m mv 3 75, mv = Fs F = = = 7,7 0 N s,40 F 7,7 0 a = = =, 0 0 m s m 75 3 inzicht dat kin = omrekenen km h naar m s en inzicht dat s = lengte kreukelzone + verschuiving gebruik van F = ma completeren van de berekening www. - -

12 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II Opgave 6 Warming-up 0 maximumscore 4 uitkomst: F =, 0 N hand voorbeeld van een bepaling: De som van de momenten ten opzichte van S is nul. Er zijn twee krachten met een moment ten opzichte van S: Fz en F hand. De afstand van S tot de werklijnen van deze krachten zijn respectievelijk 58 mm en 87 mm. Volgens de momentenwet is dan: Fz ,8 58 Fz 58 = Fhand 87 F hand = = =, 0 N gebruik van de momentenwet F z berekend armen van de krachten bepaald, met een marge van mm factor van de handen in rekening gebracht en completeren van de bepaling maximumscore 4 uitkomst: W =, 4 0 J voorbeeld van een bepaling: Van hak tot kruin is in werkelijkheid,70 m en in de figuur is dat 6 mm. In de figuur gaat Z 8,0 mm omhoog, in werkelijkheid is de verplaatsing 8,0 dus: Δ h =, 70 = 0, 9 m. 6 Arbeid W = Fz s= mgδ h = 64 9,8 0,9 =,4 0 J. inzicht dat de verticale verplaatsing van het zwaartepunt bepaald moet worden bepalen van de schaalfactor, met een marge van mm voor de op te meten lengtes inzicht dat W = mgδh completeren van de bepaling www. - -

13 Eindexamen natuurkunde vwo 007-II maximumscore 3 uitkomst: F = 93 N voorbeeld van een bepaling: Voor de minimale kracht geldt: F = ma = 64 a. Tussen t = 0 en t = s neemt de snelheid toe met,9 m s. Δv,9,45 ms a = = = F = ma= 64,45 = 93 N Δt,0 gebruik van F = ma bepalen van de versnelling uit de figuur met een marge van 0, m s completeren van de bepaling 3 maximumscore 4 uitkomst: t = 8 s voorbeeld van een bepaling: De afstand afgelegd in de eerste 8,0 s is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek van t = 0 tot t = 8,0 s, dat zijn 44 hokjes en dat is 44 0,5 = m. Daarna loopt de sporter nog 50 = 8 m met een constante snelheid van,4 m s. s 8 t = = = 0,0 s v, 4 De totale tijdsduur van het interval is 8,0 + 0,0 = 8 s. inzicht dat de afstand gelijk is aan de oppervlakte onder de (v,t)-grafiek bepalen van de afstand tijdens de versnelde en vertraagde beweging, met een marge van m 50 oppervlakte onder kromme deel grafiek inzicht dat t gewoon = vgewoon completeren van de bepaling www