Natuurkunde I – Examen

B.Lanco
Natuurkunde I – Examen
Maandag 2 juni 2014
Groep 1, 2, 3
1.1
1.2
Vraag 1
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
(12 ptn)
Bij de volgende 8 meerkeuzevragen 1.n is telkens één antwoord het juiste. Schrijf de letter van het
juiste antwoord onder de corresponderende vraag in het bovenstaande rooster
1.1
1.2
1.3
1.4
Een voorwerp beweegt in een horizontale cirkel met een straal van 3 x0. Het wordt op zijn baan
gehouden door een radiale, elastische veer met rustlengte x0. De periode van de cirkelbeweging
is T. wanneer de snelheid van de cirkelbeweging wordt opgedreven, rekt de veer verder uit tot
het voorwerp beweegt op een cirkel met straal 4 x0. De periode van de cirkelbeweging is nu
A Onveranderd
B 2√2/3 T
C √3/2 T
D 4/9 T
E 3/4 T
Eén uiteinde van een uniforme meterstok (lengte = 1 m)
met massa m is tegen een verticale wand geplaatst (zie
figuur). Het andere uiteinde is bevestigd aan een lichte
kabel die een hoek van θ = 15° maakt met de meterstok.
Een blok met dezelfde massa als de stok is op afstand x
opgehangen aan de stok. De statische wrijvingscoëfficiënt
tussen het uiteinde van de meterstok en de wand is 0,40.
Wat is de minimale waarde van x opdat de stok in
evenwicht is?
A 0,20 m
B 0,30 m
C 0,50 m
D 0,80 m
E Het antwoord hangt af van de massa van de meterstok.
Een kogel met massa van 19 g wordt verticaal in een blok met
massa 8 kg geschoten (zie figuur). Het blok beweegt hierdoor 4
mm naar boven. De kogel dringt het blok binnen en komt tot
stilstand in een tijd van 1 ms. De initiële kinetische energie van
de kogel ligt het dichtst bij
A 90 J
B 7,4 ∙ 10-4 J
C 66 J
D 0,31 J
E 130 J
Beschouw een dubbelwiel op een ruw oppervlak. Er wordt een
kracht F naar rechts uitgeoefend op een kabel die om het
binnenwiel van het dubbelwiel is gewikkeld op een manier
zoals getoond in de figuur, zodat het wiel begint te rollen
zonder glijden met hoekversnelling ⍵. Welke uitspraken zijn
correct?
(i)
Het dubbelwiel rolt naar rechts.
(ii)
De snelheid van het massamiddelpunt van het dubbelwiel is op elk ogenblik evenredig
met de hoeksnelheid van het dubbelwiel.
Pagina 1
(iii)
(iv)
1.5
1.6
1.7
1.8
Vraag 2
De hoekversnelling van het dubbelwiel is evenredig met de kracht F.
De kracht F is in grootte gelijk aan de statische wrijvingskracht die het oppervlak
uitoefent op het dubbelwiel.
A (ii) en (iii)
B (ii), (iii) en (iv)
C (i), (ii) en (iii)
D (i) en (iv)
E (i), (ii), (iii) en (iv)
Een orgelpijp, open aan beide uiteinden, heeft een straal van 4,0 cm en een lengte gelijk aan
6,0 m. wat is de frequentie van de derde harmoniek? Veronderstel dat de geluidssnelheid in de
lucht gelijk is aan 344 m/s.
A 76 Hz
B 86 Hz
C 54 Hz
D 28 Hz
E 129 Hz
Een vrachtwagen met een snelheid van 36 m/s nadert een politiewagen met loeiende sirene,
die beweegt met een snelheid van 45 m/s in de tegenovergestelde richting. Er waait een wind
aan 15 m/s in de richting van de vrachtwagen. De sirene heeft een frequentie van 500 Hz. De
geluidssnelheid in lucht bedraagt 343 m/s. Welke frequentie neemt de vrachtwagenchauffeur
waar wanneer hij naar de politiewagen toe rijdt?
A 643 Hz
B 629 Hz
C 400 Hz
D 569 Hz
E 636 Hz
Een zware koper sfeer is opgehangen aan koord en voert een enkelvoudige slingerbeweging uit
met periode T. De sfeer wordt nu ondergedompeld in een niet-visceuze vloeistof met een
massadichtheid gelijk aan 1/10 van de massadichtheid van koper. Wat is dan de slingerperiode?
A T
B 9/10 T
C 100/81 T
D √10/√9 T
E 10/9 T
Van een 6,0 μF condensator, opgeladen tot 50 V, en een 4,0 μF condensator, opgeladen tot 34
V, worden de positieve platen verbonden en de negatieve platen verbonden. Wat is de energie
opgeslagen in de 6,0 μF condensator nadat er zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld?
A 5,7 mJ
B 6,1 mJ
C 6,6 mJ
D 7,0 mJ
E 3,8 mJ
(4 ptn)
De stirlingcyclus, zoals weergegeven in de figuur, is nuttig voor het modelleren van zowel externe
verbrandingsmotoren als systemen op zonne-energie. De processen ab en cd zijn isotherm, terwijl bc en
da isochore processen zijn. Neem als werkzame stof een éénatomig ideaal gas.
Pagina 2
(a) Bepaal voor elke processtap de verandering van inwendige energie, de toegevoerde warmte en
de door het gas geleverde arbeid.
(b) Bereken het rendement dat voor de stirlingcyclus gedefinieerd wordt als Qab/W met Qab de
opgenomen warmte tijdens het proces ab en W de netto geleverde arbeid tijdens de cyclus.
(c) Vergelijk met het rendement van een carnotcyclus en geef een korte commentaar.
Vraag 3
(4 ptn)
Een lange holle cilinder uit PVC (polyvinylchloride) met een inwendige straal a en een uitwendige straal
b draagt een homogeen over het volume verdeelde lading. De lading per meter is λ.
(a) Bereken het elektrische veld als functie van de afstand r tot de cilinderas.
(b) Bereken het potentiaalverschil tussen r = b en r = 0.
1.1
B
1.2
B
1.3
E
1.4
C
1.5
B
e = 1,602 ⨉ 10-19 C
me = 9,11 ⨉ 10-31 kg
h = 6,626 ⨉ 10-34 J ∙ S
G = 6,674 ⨉ 10-11 N∙m²/kg²
1.6
A
1.7
D
1.8
A
ε0 = 8,854 ⨉ 10-12 F/m
μ0 = 4π ⨉ 10-7 H/m
-27
mp = 1,67 ⨉ 10 kg
c = 2,998 ⨉ 108 m/s
R = 8,314 J/mol ∙ K
kB = 1,38 ⨉ 10-23 J/K
23
NA = 6,022 ⨉ 10 molecules/mol
Pagina 3