Uitwerkingen schriftelijk examen VWO natuurkunde 1999 1e tijdvak

  Opgave 1  Kilowattuurmeter
3p  1 P = 2,7 kW

Ieff = P / Veff = 2,7 · 103 / 225 = 12 A

Ieff = 1/2 Imax => Imax = · Ieff = · 12 = 17A
3p  2  In een uur dus 2,7 kWh

In een uur dus 600 · 2,7 omwentelingen

Per seconde dus 600 x 2,7 / 3600 = 0,45 omwentelingen

f = 0,45 Hz
  Opgave 2  Plutoniumsmokkel
3p  3 Een GM-teller geeft direct een uitlezing, een badge niet.
4p  4 Het massadefect is: (via Binas)

239,05216 - 235,04393 - 4,002603 = 0,005627 u => 9,3439 · 10-30 kg

U = mc2

U = 8,40 · 10-13 J
4p  5 De halfwaardetijd van Pu is:2,4 · 104 j = 7,569 · 1011 s (wie is dit vergeten?)

1,4 · 1010 = 0,6931 / 7,569 · 1011 x N(t)

N(t) = 1,529 · 1022 atomen. Dit moet worden gedeeld door Na en vermigvuldigd met 239

1,529 · 1022 / 6,022 · 1023 x 239 = 6,1 g
4p  6 0,0070 / 100 x 1,4 1010 x 0,030 = 2,94 · 104 MeV per s. = 4,71 · 10-9 W

per uur: 4,71 · 10-9 x 3600 = 1,70 · 10-5 J Hiervan wordt 20% geabsorbeerd door de hand.

De stralingsdosis is dus: 0,20 x 1,70 · 10-5 / 0,30 = 1,1 · 10-5 Jkg-1

  Opgave 3  Schommelbeest
4p  7 Kenmerk: Terugdrijvende kracht is evenredig met de uitwijking.

F ~ -u dus ook a ~ -u

B niet, want daar a ~ u

C niet, want u = 0 => a = 0 ('slappe veer')

D niet, want a en u hebben lineair verband
3p  8 u = r sin 2Pft

a = -4P2f2rsin2Pft => a = -4P2f2u

Pak een punt: u = 0,050m => a = -2,0 ms-2 =>

f = 1,0 Hz
  Opgave 4  Minispectrometer
2p  9 d sin a = kl = l (eerste orde)

grotere a hoort bij grotere l

dus oppervlakte 1 absorbeert ultra violet

dus oppervlakte 2 absorbeert infra rood
4p 10 d sin a = kl = l

sin aR / sin av = lR / lv => sin a R / sin16° = 700 / 400 => aR = 29°
3p 11

afstand is 2,5 cm

In werkelijkheid dus 2,5 / 40 cm

breedte sensor is 2,5 /(20 x 40) = 3,1 · 10-5 m
3p 12

bij 5 V hoort

I = 1,5 + 5 · 2,2 = 12,5 W / m2
3p 13 Stap 1: gevoeliger sensoren gebruiken, meer bits AD-omzetters

Stap 2: meer sensoren gebruiken, meer AD-omzetters
3p 14 Ondergrens sensorgevoeligheid is 1,5 W / m2

Ufoton = hc / l = 6,63 · 10-34 x 3,0 · 108 / 415 · 10-9 = 4,8 · 10-19 J

A sensor = 0,070 mm2, dus nodig is: 0,070 · 10-6 · 1,5 = 1,1 · 10-7 W

dus per seconde minimaal 1,1 · 10-7 / 4,8 · 10-19 = 2,2 · 1011 fotonen
  Opgave 5  Gevoelige krachtmetingen
4p 15 m = r V = 4/3 P r3 · r

0,75 = 4/3 P r3 · 8,96 · 103

r = 2,7 cm
2p 16 Zou Z boven D liggen, dan zou de zwaartekracht geen tegenwerkend, maar een 'meewerkend' moment hebben.
4p 17

MFextra = 3,9 · 10-7 = Fz d = mgd = 1,92 · 9,81 · 10-8

d = 2,1 · 10-8 m

sin a = d/DZ => sin 1,0° = 2,1 · 10-8 / DZ =>

DZ = 1,2 . 10-6 m
4p 18 Fgrav = Fextra

gevoeligheid is constant =>

bij 0,17° is MFextra = 3,9 · 10-7 · 0,17 Nm = 6,6 · 10-8 Nm

Fextra · l = 6,6 · 10-8

Fextra · 0,34 cos0,17° => Fextra = 2,0 · 10-8 N

G · 160 · 0,75 / 0,202 = 2,0 · 10-11 => G = 6,5 · 10-11 Nm2kg-2
3p 19 tan 0,34° = d / 0,80 => d = 4,7 · 10-3 m
5p 20 Stoot = f · D t = D p · n (n fotonen)

bereken pfoton = h / l

Dp = 2 pfoton

bereken Ufoton = h c/ l

bereken n / D t = aantal fototnen per seconde = p / Ufoton =>

F = D p . n / D t = 2pfoton . P/Uf = 2h/ l . P/(hc/ l ) = 2P / c
4p 21 Lading ontstaat door overspringen van elektronen => ladingen op bollen even groot (tegengesteld teken)

F = f Q1 · Q2 / r2 = f q2 /r2 => 9,0 · 109 · q2 / 0,22 = 1,0 · 10-8=>

Q = 2,1 · 10-10 C

2,1 · 10-10 / 1,6 · 10-19 = 1,3 · 109 elektronen moeten overspringen
3p 22 Aantrekking bollen heeft twee oorzaken => Fgrav in werkelijkheid kleiner dan berekend => G te groot berekend.
  Opgave 6  Snijden met water
2p 23 v = 850 m/s

27 ml / s = 27 · 10-3 l/s = 27 · 10-6 m3/ s

Per seconde straal water van 850 m lengte en volume van 27 . 10-6 m3

A = 27 · 10-6 / 850 = 3,2 · 10-8 m2
3p 24 Ukin = 1/2 m v2 = 1/2 r Vv2 = 1/2 1,0 · 103 · 27 · 10-6 · 8502 = 9,7 · 103 J
3p 25 FDt = mDv => F = mDv / D t = 1,0 · 103 · 27 · 10-6 · (850 - 20) = 22 N
4p 26 P = F / A

P = W / t = F D h / t = 10 kW

V water neemt af met 27 ml = 27 · 10-6m3 per seconde. =>

F = 10 · 103 / 6,8 · 10-4 = 1,5 · 107 N

P = 1,5 · 107 / 0,040 = 3,7 · 108 Pa

Terug naar index

Hosted by www.Geocities.ws

1