UITWERKING TOELICHTING OP DE ANTWOORDEN VAN HET EXAMEN 2000 VAK: NATUURKUNDE NIVEAU: MAVO-D EXAMEN: 2000-I Deze uitwerking wordt ook opgenomen in de Examenbundel Onderwijspers 2001-2002 die in de zomer van 2001 bij ThiemeMeulenhoff zal verschijnen. De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden. ThiemeMeulenhoff is een educatieve uitgeverij waarin alle fondsen van de voormalige uitgeverijen Meulenhoff Educatief, SMD Educatieve Uitgevers en uitgeverij Thieme zijn samengevoegd. De uitgaven die ThiemeMeulenhoff ontwikkelt, richten zich op het totale onderwijsveld: basisonderwijs, voortgezet onderwijs, beroepsonderwijs & volwasseneneducatie en hoger onderwijs. Copyright © 2001 ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voorzover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 jº het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (Postbus 882, 1180 AW Amstelveen). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden. 1 In het begin is het verschil in temperatuur tussen het hete water en de omgeving groter. Het hete water zal dan meer warmte afstaan aan de omgeving. De temperatuur van het hete water zal dan sneller dalen. Ander goed antwoord: In het begin verdampt het water sneller. Bij het verdampen van water wordt energie opgenomen. Hierdoor koelt het water sneller af. 2 De afgestane warmte bereken je met de formule: Q = c x m x (Te – Tb) Hierin is Q de afgestane warmte in J c de soortelijke warmte in J·kg·K–1 m de massa in kg (Te – Tb) de temperatuursverandering in K c = 4180 J·kg·K–1, m = 200 g = 0,200 kg Tb = 90 °C Te = T (na 10 min) = 65 °C (Te – Tb) = 65 – 90 = –25 °C N.B. Een temperatuursdaling van 25 °C is hetzelfde als temperatuursdaling van 25 K. Q = 4180 x 0,200 x – 25 = – 20900 J. Afgerond op twee significante cijfers is dat 2,1·104 J. In de eerste 10 minuten is er 2,1·104 J (= 21 kJ) aan warmte afgestaan. 3 Keuze: A. Als er géén resulterende kracht op een voorwerp werkt, krijgt dat voorwerp geen versnelling. Het voorwerp staat dan stil of heeft een constante snelheid (een eenparige beweging). Als de auto met constante snelheid rijdt dan is de voortuitdrijvende kracht gelijk aan de totale tegenwerkende kracht (Fv = Ft). Uitspraak 1 is niet juist. Hoe hoger de snelheid, hoe groter de luchtweerstand is. De totale tegenwerkende kracht wordt dus groter als de auto sneller gaat rijden. Uitspraak 2 is niet juist. 4 De rolwrijving en de luchtweerstand zijn twee krachten die de beweging tegenwerken. N.B. Er is ook nog sprake van een interne wrijving in de automotor. 5 Om de weerstand door één draad te berekenen, heb je de stroomsterkte door die draad nodig. De stroomsterkte bereken je met de formule: P=UxI Hierin is P het vermogen in watt (W) (1 W = 1 J/s) U de spanning in volt (V) I de stroomsterkte in ampère (A) P = 1840 W, U = 230 V 1840 = 230 x I 1840 Dus I = = 8 A. 230 Dit is de totale stroomsterkte die door het verwarmingselement gaat. Het verwarmingselement bestaat uit vijf gelijke parallel geschakelde weerstandsdraden. De weerstand van iedere weerstandsdraad zal hetzelfde zijn. De stroomsterkte door iedere weerstandsdraad is dus even groot. De totale stroomsterkte is de som van de vijf stroomsterkten door de weerstandsdraden. De stroomsterkte door één draad is 8/5 = 1,6 A. De weerstand door één draad bereken je met de wet van Ohm: U=IxR Hierin is U de spanning in volt (V) I de stroomsterkte in ampère (A) R de weerstand in ohm (Ω) Bij de parallelschakeling geldt dat over iedere weerstandsdraad dezelfde spanning staat. U = 230 V, I = 1,6 A 230 = 1,6 x R 230 Dus R = = 144 Ω. 1, 6 Andere manier: Als vijf gelijke parallel geschakelde weerstandsdraden een vermogen van 1840 W opnemen, dan neemt één draad een vermogen van 1840/5 = 368 W op. Als je dat vermogen invult in P = U x I, dan krijg je 368 = 230 x I. 368 Hieruit volgt dat I = = 1,6 A. 230 Met behulp van de wet van Ohm U = I x R bereken je nu de weerstand door de draad. 230 = 1,6 x R. 230 Dus R = = 144 Ω. 1, 6 Andere manier: Door P = 1840 W en U = 230 V in te vullen in de formule voor het vermogen P = U x I, bereken je dat I = 8 A. Met behulp van de wet van Ohm (U = I x R) bereken je de vervangingsweerstand Rv voor de vijf parallelle weerstandsdraden. Invullen levert 230 = 8 x Rv. 230 Dus Rv = = 28,75 Ω. 8 De vijf parallel geschakelde weerstandsdraden zijn gelijk en hebben dus allemaal dezelfde weerstand R. 1 1 1 1 1 1 5 De vervangingsweerstand is dan: = + + + + = Rv R R R R R R R Dit kun je schrijven als: Rv = of R = 5 x Rv. 5 Dus R = 5 x 28,75 = 144 Ω. 6 Keuze: B Als één van de vijf draden doorbrandt, dan heb je nog vier weerstandsdraden (ieder met R = 144 Ω) over. De vervangingsweerstand voor 4 parallel geschakelde gelijke weerstanden 1 1 1 1 4 1 = + + + = bereken je met: Rv R R R R R R 144 Dit kun je schrijven als: Rv = = = 36 Ω. 4 4 De totale stroomsterkte bereken je met de wet van Ohm: U=IxR Hierin is U de spanning in volt (V) I de stroomsterkte in ampère (A) R de weerstand in ohm (Ω) U = 230 V, R = 36 Ω 230 = I x 36 230 = 6,4 A. Dus I = 36 Het nieuwe vermogen bereken je met de formule: P=UxI Hierin is P het vermogen in watt (W) (1 W = 1 J/s) U de spanning in volt (V) I de stroomsterkte in ampère (A) U = 230 V, I = 6,4 A P = 230 x 6,4 = 1472 W. Dit is kleiner dan 1840 W. Het vermogen wordt dus kleiner maar niet nul. 7 Als de door de draad ontwikkelde warmte niet snel genoeg wordt afgevoerd, dan wordt de temperatuur van de draad te hoog. De draad kan dan doorsmelten. 8 De hoeveelheid door de wasdroger opgenomen energie bereken je met de formule: E=Pxt Hierin is E de opgenomen energie in kWh P het opgenomen vermogen in kW t de tijd in uur (h) P = 2000 W = 2 kW, t = 75 minuten = 1,25 uur (h) E = 2 x 1,25 = 2,50 kWh 1 kWh kost ƒ 0,22. Dus 2,50 kWh kost 2,50 x ƒ 0,22 = ƒ 0,55. 9 De waterdamp moet condenseren om als vloeibaar water te kunnen worden afgevoerd. De fase-overgang heet condenseren. 10 Op de vluchthelling wordt bewegingsenergie (kinetische energie) omgezet in zwaarte-energie. De bewegingsenergie bereken je met de formule: 1 Ek = x m x v2 Hierin is Ek de bewegingsenergie in joule (J) 2 m de massa in kg v de snelheid in m·s–1 De zwaarte-energie bereken je met de formule: Ez = m x g x h Hierin is Ez de zwaarte-energie in joule (J) m de massa van het voorwerp in kg g de valversnelling 10 m·s–2 h de hoogte waarop het voorwerp zich bevindt in m Als alle bewegingsenergie van de auto is omgezet in zwaarte-energie, dan is de auto tot stilstand gekomen. Er geldt dan: Ek = Ez. 1 Dus x m x v2 = m x g x h. 2 1 Dit kun je schrijven als: x v2 = g x h. 2 Invullen v = 30 m·s–1 en g = 10 m·s–2 levert 1 x 302 = 10 x h. 2 1 1 x 302 = x 900 = 450. Dus 450 = 10 x h. 2 2 450 Hieruit volgt h = = 45 m. 10 11 Het smeltpunt van wolfraam is hoger dan het smeltpunt van koper. Het smeltpunt van wolfraam is volgens tabel 1 van het informatieboek voor het examen natuurkunde vbo/mavo 3680 K. Het smeltpunt van koper is volgens die tabel 1356 K. De gloeidraad wordt verhit tot 2500 °C. Dit is 2500 + 273 = 2773 K. Bij die temperatuur is koper allang gesmolten terwijl wolfraam nog vast is. 12 Keuze: A. Alleen vrije elektronen kunnen in een vaste geleider in stroming komen. De atoomkernen (protonen en neutronen) blijven op hun plaats. 13 De weerstand van de gloeidraad bereken je met de formule: ρxl Hierin is R de weerstand van de draad in ohm (Ω) R= A ρ de soortelijke weerstand van het materiaal van de draad in Ω·mm2·m–1 l de lengte van de draad in meter (m) A de oppervlakte van de doorsnede van de draad in mm2 Volgens tabel 4 van het informatieboek voor het examen natuurkunde vbo/mavo is de soortelijke weerstand van wolfraam 0,055 Ω·mm2·m–1. ρ = 0,055 Ω·mm2m–1, l = 0,75 m, A = 0,0030 mm2 0, 055 x 0,75 R= = 13,75 Ω. 0,0030 Afgerond op twee significante cijfers is R = 14 Ω. 14 Keuze: C. Bij temperatuurstijging van een metaaldraad wordt de weerstand meestal groter. Dit is ook bij wolfraam het geval. De weerstand van een constantaandraad is bijna onafhankelijk van de temperatuur. Constantaan is een mengsel van metalen. De weerstand van een koolweerstand wordt meestal kleiner bij temperatuurstijging. 15 Keuze: A. In een fototoestel zit een positieve lens. Hiervoor geldt de lenzenformule: 1 1 1 + = Hierin is v de voorwerpsafstand (de afstand van v b f het voorwerp tot het optisch midden b f van de lens) de beeldafstand (de afstand van het beeld tot het optisch midden van de lens) de brandpuntsafstand van de lens (de afstand van het brandpunt tot het optisch midden van de lens) De brandpuntsafstand is een eigenschap van de lens en verandert niet door het instellen van de afstand. De voorwerpsafstand (v) wordt kleiner, want het toestel stond ingesteld op zeer grote afstand. De tijger bevindt zich op enkele meters afstand. 1 1 1 wordt dus groter. blijft gelijk. Hieruit volgt dat dus kleiner moet worden. v f b De beeldafstand (de afstand van lens tot film) moet dus groter worden. Andere manier: Maak twee schetsen waarbij in de tweede schets de voorwerpsafstand kleiner wordt en de brandpuntsafstand hetzelfde blijft. Het voorwerp wordt verkleind afgebeeld. De voorwerpsafstand (v) is dus groter dan 2 x brandpuntsafstand (f). Stel het af te beelden voorwerp voor met een pijl. Om het beeld te construeren, teken je twee lichtstralen die uit de top van het voorwerp vertrekken. De eerste lichtstraal loopt evenwijdig aan de hoofdas en wordt door de lens zodanig gebroken dat hij door het brandpunt na de lens gaat. De tweede lichtstraal vertrekt bij de top en gaat door het optisch midden van de lens en wordt niet gebroken. Het snijpunt van de gebroken lichtstralen is de top van het beeld van het voorwerp. Uit onderstaande tekeningen blijkt dat als je de voorwerpsafstand kleiner maakt, de beeldafstand groter moet worden. + f f voorwerp F beeld M F v hoofdas b + f f voorwerp F F v 16 beeld M hoofdas b Keuze: A. Het beeld kun je opvangen op een scherm (foto). Het is dus een werkelijk bestaand reëel beeld. Bij de beeldvorming is het reële beeld altijd omgekeerd. Boven en onder én links en rechts zijn verwisseld. Zie eventueel de tekening bij vraag 15. 17 Keuze: D. Als de opening van het diafragma groter is, dan kan er meer licht doorheen vallen. Als de sluitertijd langer is, dan kan er langer licht op de film vallen. De hoeveelheid licht die op de film valt is dan groter. 18 Als je een foto maakt, mag je het toestel niet bewegen. Anders is de foto onscherp, ‘bewogen’. Ook het voorwerp (de tijger) mag niet bewegen. Hoe langer de sluiter open staat, hoe groter het risico is dat je trilt of dat de tijger gaat bewegen. Het nadeel van een langere sluitertijd is dat de foto eerder ‘bewogen’ is. 19 Keuze: C. Als de spanningsmeter is aangesloten op het bereik van –5 tot 15 V (onderste schaal), dan wijst de meter 9 V aan. Is de spanningsmeter aangesloten op het bereik van –100 tot 300 V (bovenste schaal), dan wijst de meter 180 V aan. 20 Keuze: B. Een voorwerp drijft op een vloeistof als de dichtheid van het voorwerp kleiner is dan de dichtheid van de vloeistof. Een voorwerp zweeft in een vloeistof als de dichtheid van het voorwerp gelijk is aan de dichtheid van de vloeistof. Een voorwerp zinkt in een vloeistof als de dichtheid van het voorwerp groter is dan de dichtheid van de vloeistof. In water zinken alle bolletjes. Dus de dichtheid van alle bolletjes is groter dan de dichtheid van water. Uitspraak 1 is juist. Bolletje 1 gaat als eerste drijven en heeft op dat moment een kleinere dichtheid dan de vloeistof. De andere bolletjes zinken en hebben een grotere dichtheid dan de vloeistof. De dichtheid van bolletje 1 is dus kleiner dan de dichtheid van de andere bolletjes. Uitspraak 2 is onjuist. Dus is alleen uitspraak 1 juist. 21 Keuze: B. De opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. In figuur d is te zien dat bolletje 1 minder vloeistof verplaatst dan bolletje 2. De opwaartse kracht op bolletje 2 is dus groter. Andere manier: De bolletjes zijn in rust. Dus werkt er geen resulterende kracht op de bolletjes. De zwaartekracht wordt opgeheven door de opwaartse kracht. Het volume (V) van alle bolletjes is gelijk. De dichtheid (ρ) is verschillend. Bolletje 1 had de kleinste dichtheid, want het ging het eerst drijven. Bolletje 1 heeft de kleinste massa (m). m = ρ x V. Op bolletje 1 werkt dus de kleinste zwaartekracht. Deze kleinere zwaartekracht wordt opgeheven door een kleinere opwaartse kracht. Op bolletje 2 werkt dus een grotere opwaartse kracht. 22 Keuze: D. In water zinken alle bolletjes. Dus de dichtheid van alle bolletjes is groter dan de dichtheid van water. Als je antivries toevoegt, gaat bolletje 1 drijven. De dichtheid van de oplossing is toegenomen. Dus moet de dichtheid van de toegevoegde hoeveelheid antivries groter zijn dan de dichtheid van water. Dus uitspraak 1 is juist. Als je nog meer antivries toevoegt, gaat bolletje 2 ook drijven. De dichtheid is weer toegenomen. Uitspraak 2 is juist. Beide uitspraken zijn dus juist. 23 Keuze: A. Trillingen kunnen, net als licht, teruggekaatst worden. Gebeurt dit met geluidstrillingen, dan spreken we van echo. 24 Teken het spiegelbeeld van O en noem het O'. Verbind nu O' met de punten waar de randsignalen de vlakke bodem treffen. Werk met stippellijnen beneden de vlakke bodem (achter de spiegel). Werk boven de vlakke bodem met gewone doorgetrokken lijnen. Geef duidelijk aan waar het weerkaatste signaal terechtkomt door het gebied tussen de randsignalen in te kleuren. Je krijgt dan de volgende constructie: 0 0' normaal normaal Andere manier: Teken in de punten waar de randstralen de vlakke bodem raken de normalen (gebruik stippellijnen). Meet de hoek van inval. Dit is de hoek tussen de randstraal en de normaal. Bij een vlakke spiegel geldt: hoek van inval = hoek van terugkaatsing (∠ i = ∠ t). Geef de hoek van terugkaatsing aan. Teken de teruggekaatste randsignalen. Geef duidelijk aan waar het weerkaatste signaal terechtkomt door het gebied tussen de randsignalen in te kleuren. Je krijgt dan de volgende constructie: 0 i t i t 25 Als het signaal langs de normaal invalt (de hoek van inval is 0°), dan wordt het signaal via dezelfde weg weer teruggekaatst. De betonplaat moet dus zodanig getekend zijn dat hij loodrecht op een straal uit de bundel staat. Er zijn dus meerdere goede antwoorden mogelijk. Hieronder staan twee goede mogelijkheden. 0 Betonplaat 0 Betonplaat 26 Keuze: D. Als hoek α groter is, dan wordt de bundel meer naar voren gericht. Het schip ‘kijkt’ dan verder vooruit. Als er een obstakel wordt waargenomen, dan heeft het schip langer de tijd om te stoppen. Hoe sneller een schip vaart, hoe langer de remweg. Als de snelheid van het schip groot is, dan heeft het schip langer tijd nodig om te stoppen. 27 Het echolood stuurt een signaal naar de bodem. De bodem weerkaatst dit signaal. Het echolood vangt het signaal op. Meet de tijd die het signaal nodig heeft om heen en weer te gaan naar de bodem. De voortplantingssnelheid van geluid in water is bekend, namelijk 1,48·103 m·s–1 (tabel 5 informatieboek voor het examen natuurkunde vbo/mavo). De door het geluid afgelegde afstand bereken je met de formule: s=vxt Hierin is s de door het geluid afgelegde afstand in m v de voortplantingssnelheid van het geluid in water in m·s–1 t de tijd in s De diepte onder O is nu de helft van deze afstand. 28 Keuze: B. De weerstanden zijn parallel geschakeld. Over beide weerstanden staat dezelfde spanning. Door de weerstand van 20 Ω (de kleinste weerstand) loopt dus de grootste stroom. De stroomsterkte door een weerstand bereken je met de wet van Ohm: U=IxR Hierin is U de spanning in volt (V) I de stroomsterkte in ampère (A) R de weerstand in ohm (Ω) U is bij beide weerstanden hetzelfde. R = 20 of 60 Ω. De stroom die door de weerstand van 20 Ω gaat is 3 keer groter dan de stroomsterkte door de weerstand van 60 Ω. 29 Keuze: B. De vervangingsweerstand van twee parallel geschakelde weerstanden bereken je met de formule: 1 1 1 = + Hierin is Rv de vervangingsweerstand in ohm (Ω) Rv R1 R2 R1 de weerstand van de eerste weerstand in ohm (Ω) R2 de weerstand van de tweede weerstand in ohm (Ω) R1 = 60 Ω, R2 = 20 Ω 1 1 1 = + R v 60 20 1 1 3 4 Dit kun je schrijven als: = + = . Rv 60 60 60 60 = 15 Ω. Rv = 4 30 De voortplantingssnelheid van geluid in lucht is volgens tabel 5 van het informatieboek voor het examen natuurkunde vbo/mavo 0,34 103 m⋅s–1 = 340 m/s. De ‘trust SSC’ heeft een snelheid gehaald van 1223 km/uur. Dit is gelijk aan 1223 x 1000 m m = 339,7 . 60 x 60 s s Het voertuig gaat dus langzamer dan het geluid. Het voertuig heeft de geluidsbarrière niet doorbroken. 31 Keuze: A. De tegenwerkende kracht die de lucht op een bewegend voorwerp laat werken, heet de luchtweerstand. De luchtweerstand is afhankelijk van: - de stroomlijn (de vorm) van het voorwerp - de grootte van het voorwerp - de snelheid van het voorwerp. Door de remparachute verandert de stroomlijn en de grootte van de auto. Hierdoor wordt de luchtweerstand groter. 32 Een voordeel van het gebruik van aardwarmte is dat de uitstoot van koolstofdioxide verminderd wordt. Andere voordelen zijn: aardwarmte is een duurzame energiebron. Het is milieuvriendelijk en het kan in 90% van de energiebehoefte voorzien. Een nadeel van het project is dat er voor de grondwaterwinning energie nodig is. Bovendien is er tijdens de piekuren een andere energiebron nodig. Opmerking: Je hoeft maar één voordeel en één nadeel te noemen. 33 Het grondwater wordt gebruikt om de aardwarmte te vervoeren. 34 Met behulp van zonnecellen kun je op een milieuvriendelijke manier elektriciteit produceren. Opmerking: Andere goede antwoorden zijn een getijdencentrale of een biogas installatie. 35 Keuze: B. Koolstofdioxide is één van de gassen die voor het broeikaseffect zorgen. Als er teveel koolstofdioxide in de atmosfeer is, dan wordt teveel zonnewarmte vastgehouden. De temperatuur op aarde zal stijgen. 36 Een voorbeeld van conventionele warmteopwekking is het gebruik van fossiele brandstoffen (aardgas, olie en steenkool) of het gebruik van hout. 37 De verbrandingswarmte van aardgas staat in tabel 3 van het informatieboek voor het examen natuurkunde vbo/mavo. De verbrandingswarmte van aardgas is 32·106 J⋅m–3 = 32·103 kJ·m–3. Een huishouden in het project in Heerenveen hoeft maar 10% van zijn warmtebehoefte uit aardgas te halen. 10% van 6⋅107 kJ is gelijk aan 0,10 x 6⋅107 = 6·106 kJ. Hoeveel m3 aardgas levert deze 6·106 kJ? Aantal m3 aardgas Aantal kJ energie 1 32·103 ? 6·106 ?= 6 ⋅ 106 32 ⋅ 103 6 x 6·10 3 32·10 x 1 = 187,5 m3 ≈ 2·102 m3. 38 Radioactief verval is het veranderen van atoomkernen onder het uitzenden van ioniserende straling. 39 Keuze: C. Een atoom bestaat uit een positief geladen kern en een negatief geladen elektronenwolk. De kern is opgebouwd uit protonen (positief geladen kerndeeltjes met een massa van 1 u) en neutronen (ongeladen kerndeeltjes met een massa van 1 u). In de elektronenwolk bevinden zich de elektronen (negatief geladen deeltjes met een te verwaarlozen massa). 40 De aangever is een magneetje. De voeler bestaat uit een spoel. Als het magnetisch veld binnen de spoel verandert, wordt er een elektrische spanning over de spoel opgewekt. Door deze inductiespanning ontstaat er een inductiestroom in de spoel. 41 Keuze: D. De tijd die een punt dichtbij de as nodig heeft voor een hele omwenteling is hetzelfde als de tijd die een punt dichtbij de band nodig heeft voor een hele omwenteling. 42 Keuze: B. Als de snelheidsmeter dezelfde snelheid blijft aangeven betekent dat de omwentelingstijd hetzelfde blijft. Doordat de band leegloopt, wordt de omtrek kleiner. In dezelfde tijd wordt dus een kleinere afstand afgelegd. De werkelijke snelheid is dus kleiner geworden. 43 Warme lucht stijgt op. De kaarsen van de onderste ring verwarmen de lucht. Hierdoor ontstaat er een opstijgende luchtstroom. Hierdoor gaan de vlammetjes van de bovenste ring onrustig bewegen.
© Copyright 2024 ExpyDoc