2e zitting natuurkunde 09

MINISTERIE VAN ONDERWIJS
EN VOLKSONTWIKKELING
EXAMENBUREAU
UNIFORM EINDEXAMEN VWO 2009
IIE ZITTING
VAK
: NATUURKUNDE
DATUM
: 29 juli 2009
TIJD
: 07.45 UUR – 10.45 UUR
Aantal opgaven bij dit vak
:5
Aantal pagina’s
:5
Controleer zorgvuldig of alle pagina’s in de goede volgorde aanwezig zijn.
Neem in geval van een afwijking onmiddellijk contact op met een
surveillant.
------------------------------------------------------------------------------------------------------NAAM : ..............................................................
Dit werk bestaat uit een titelblad en vijf bedrukte bladzijden. Geef de antwoorden op de
blanco rechterzijde naast de opgaven. Andere ingeleverde vellen worden niet nagekeken.
Indien nodig mag bij de beantwoording van de vragen gebruik gemaakt worden van de
gegevens hieronder.
g = 10 m/s2
e = 1,6.10-19C
c = 3,0.108 m/s
 0 =8,9.10-12C2/Nm2
massa electron = 9,1.10-31kg
NA = 6,0.1023
Normering: Basis
Som 1
Som 2
Som 3
Som 4
Som 5
R = 8,31 J/mol.K
1 bar = 1,0.105 N/m2
h = 6,6.10-34 J.s
π = 3,14
1/  4 0  =9.109 Nm2/C2
10 punten
18 punten
18 punten
18 punten
18 punten
18 punten
Totaal 100 punten
Werk rustig. Besteed niet teveel tijd aan een enkele som. Ga dan liever eerst een andere
som maken.
Toegestane hulpmiddelen: rekenmachine (onder de gepubliceerde restricties).
SOM I
Zie figuur. Vanuit de oorsprong (0) wordt op t = 0s een eerste bal schuin omhoog
weggeschoten met een automatisch schietmachine.
De bal beweegt in het vertikale x-y vlak. V0 = 30 m/s.
[3]
a.
Bereken de x en de y positie van het hoogste punt van de baan.
Voorbij het hoogste punt wordt de bal opgevangen in een korf (aan de onderzijde
is deze gesloten) op een hoogte van 10 meter = (y = 10 m)
[4]
b.
Toon aan dat voor de positie van de korf geldt: x = 52 m.
De korf zit vast aan een paal die gemonteerd is op een wagentje (totale massa
korf, paal een wagentje is 5 kg).
De bal heeft een massa van 200g.
Het opvangen van de bal in de korf kan opgevat worden als een volkomen
inelastische botsing.
[3]
c.
Toon aan dat de snelheid van het wagentje direct na de botsing 1 m/s
bedraagt.
Het wagentje beweegt zonder wrijving. Op t = 8s arriveert de tweede bal bij de
korf.
[4]
d.
Bereken de x positie van de korf op dat moment.
[4]
e.
Bereken de afstand waarover de korf omlaag bewogen moet zijn om de
tweede bal op te vangen.
SOM 2
Het linkeruiteinde A en het rechteruiteinde B worden aan trillingsmachines bevestigd,
waarvan de amplitude 2 cm bedraagt en de trillingstijd 0,8 s.
De uiteinden worden in (harmonische) trilling gebracht waardoor vanuit A een golf naar
rechts gaat bewegen en vanuit B een golf naar links gaat bewegen met een golfsnelheid
van 1.5 m/s.
De getekende stand geldt voor het tijdstip t = 0s.
Op t = 0s is nog geen interferentie opgetreden.
[2]
a.
Hoeveel tijd trilt punt B reeds op het tijdstip t = 0s?
[3]
b.
Bereken de afstand CE (zie figuur).
[4]
c.
Teken de stand van het koord op t = 1 ¼ T in figuur 4.
[3]
d.
Geef het u-t diagram van punt C en voor punt D en voor punt E
respectievelijk in de figuren 5,6 en 7 voor t = {0s;1¼T}.
[3]
e.
Bepaal de fase t.g.v. de naar rechtslopende en t.g.v. de naar links lopende
golf voor punt D op t = 1¼T.
[3]
f.
Bepaal de trillingssnelheid van pun D op t = 1¼T (niet de golfsnelheid).
---18
SOM 3
In een cilinder die is afgesloten door een zuiger
bevindt zich 0,2 mol van een éénatomig ideaal
gas. De cilinder staat in verbinding met een
u-vormige buis, waarin zich kwik bevindt. De
zuiger wordt vastgezet en de cilinder wordt
geplaatst in een vat met water. Zie figuur.
Het water wordt verwarmd met een elektrische
spiraal die een vermogen heeft van 90W. Hierdoor stijgt de temperatuur van het gas. Bij een
temp. van 300K blijkt de druk van het gas gelijk
te zijn aan 1,2 bar. Het volume van de cilinder
onder de zuiger bedraagt 2,0 dm3.
Verwaarloos het volume van het gas in de buis. De buitenluchtdruk bedraagt 1,0 bar en
komt overeen met 76 cm Hg.
[2]
a.
Teken het bijbehorende p-T diagram voor 300K < T < 400K
[4]
b.
Bereken h voor T = 300K en voor T = 400K.
[2]
c.
Bereken de warmte die het gas opneemt bij verwarming van 300K tot
400K.
Om het gas van 300K tot 400K te verwarmen moest de spiraal 6 seconden aanstaan.
[3]
d.
Bepaal het percentage van de ontwikkelde warmte die door het gas is
opgenomen. cv=3/2 R J/mol.K.
De spiraal wordt weggehaald en in het vat wordt nu water en ijs gezet. Er blijkt nog ijs in
het vat aanwezig te zijn als het geheel dezelfde temperatuur heeft bereikt.
[3]
e.
Toon aan dat de druk van het gas (ongeveer) gelijk is aan 1,1 bar.
De zuiger wordt nu losgemaakt en snel omlaag geduwd.Dit proces kan dus beschouwd
worden als een adiabatisch proces. Bij een volume van 1,1 dm3 blijkt de druk gelijk te
zijn aan 3,0 bar.
[2]
f.
Bereken de temperatuur van het gas direkt nadat de zuiger omlaag is
geduwd.
[2]
g.
Bereken de arbeid die bij dit proces op het gas wordt verricht.
---18
SOM 4
De ideale voltmeter heeft een oneindig grote weerstand en laat daarom geen stroom
door. De ideale ampère meter heeft een weerstand van nul ohm en laat stroom vrij
(zonder weerstand) door.
Figuur 1
Figuur 2
Figuur 3
Zie figuur 1. In de gegeven schakeling is x een voltmeter of een ampere meter.
Situatie I. Voor x plaatsen we een ampere meter. Het schakelschema kan vervangen
worden door dat gegeven in figuur 2 en in figuur 3.
[2]
a1. Bepaal de totale weerstand van één schuifweerstand m.b.v. figuur2.
[4]
a2. Bereken de stroomsterkte door R1 en de stroomsterkte door R2. Zie
figuur 3.
[4]
a3. Bereken de stroomsterkte die de ampere meter aangeeft (in de schakeling
van figuur 2). Aangeven hoe je het antwoord vond m.b.v. een schema van
de stromen.
Situatuatie II. De weerstanden worden vervangen door condensatoren: 10Ω door een
condensater met een capaciteit van 10µF en 40Ω door een condensator met een
capaciteit van 40µF. Zie figuur 3.
[4]
b.
Bereken de lading van een condensator van 10µF en de lading van een
condensator van 40µF.
Situatie III. De condensatoren worden weer vervangen door de oude weerstanden. De
situatie wordt weergegeven door figuur 2. Voor x wordt nu een ideale voltmeter
geplaatst.
[4]
c.
Bereken de stroomsterkte die de bron nu levert (Let op!) en de spanning
die de voltmeter aangeeft.
---18
SOM 5
In de glazen buis van de tekening bevindt zich een kleine hoeveelheid kwikdamp.
Over de platen AB wordt een electrische spanning aangelegd. Door de buis gaat een
electrische stroom lopen waarbij het gas licht uitzendt.
In de spectraalplaat (zie b) is een aantal van de lijnen op een scherm weergegeven.
Verder is een vereenvoudigd energieschema van het kwikatoom getekend. Zie figuur a.
[3]
a.
Geef aan bij welke overgang een energie van 2,84 ev hoort.
Sommige kwikatomen worden bij de botsingen met de electronen geïoniseerd.
[3]
b.
Hoeveel energie is nodig om kwik te ioniseren?
[3]
c.
Bereken welke snelheid een electron hier minstens moet hebben.
Geel – groen – lijn in het spectrum van kwik heeft een golflengte van 546 nm.
[3]
d.
Bereken bij welk energie overgang in het kwikatoom deze spectraal lijn
hoort. Het gas zendt licht uit met een bepaald vermogen.
De verdeling van de golflengten is gelijk (per 
[6]
---18
e.
nu 21013 fotonen uitgezonden.
Bereken het totaal vermogen van het licht.
1
deel). Per soort wordt
7