bronnen

Eindexamen natuurkunde havo 1980, tijdvak 2Scan van het oorspronkelijke examen.

bij dit examen

figuur bij de opgavebeantwoorden van de vragen dient men, waar nodig, gebruik te maken van de gegevens uit deze tabel. valversnelling 9,8 n__getal pi 3,14 __constante van Planck J-s E elementair ladingsquantum C lichtsnelheid in vacuüm 3,0-108 ms"! geluidssnelheid in lucht 3,40-10? ms"! geluidssnelheid in water 15,0-10? ms"! dichtheid van water 1,0-10% kg-m”° dichtheid van kiezelsteen 2,5-10° kg-m”® soortelijke weerstand constantaan 0,45 2: mm² mr! (onafhankelijk van de temperatuur)
figuur bij de opgave3 uiteinden van een ringvormige spoel met 25 koperen windingen zijn verbonden door een gloeilampje (6,0 V; 1,7 A). Parallel aan het lampje is (als shunt) een constantaandraadje met een doorsnede van 0,40 mm² geschakeld. Zie figuur De massa van het geheel is 150 g. Bereken de weerstand van het lampje wanneer het fig. 1 aangesloten zou worden op een spanning van 6,0 V. Waarom is de weerstand van het lampje kleiner, als het aangesloten is op een spanning kleiner dan 6,0 V? weerstand van de shunt bedraagt 3,5-10-° 2. Bereken de lengte van het constantaandraadje. leggen de ringvormige spoel nu op een grote spoel met 500 windingen die voorzien is een lange ijzeren kern. Deze spoel kan op een wisselspanningsbron worden aangesloten via een schakelaar S, sluiten S en voeren de wisselspanning over de grote spoel op. Als de wisselspanning groot genoeg is, zweeft de ringvormige spoel en brandt het lampje. Zie de foto van figuur 2. Op de meter lezen we af dat de spanning over de grote spoel 140 V bedraagt. Op de zwevende spoel werken twee krachten die elkaar opheffen. c. Bereken de grootte van deze krachten. d. Bereken welke spanning maximaal over het lampje zou staan als de transformatorwerking ideaal zou zijn. Omdat de transformatorwerking niet ideaal is, brandt het lampje niet op volle sterkte. We vergelijken zijn lichtsterkte met die van een identiek lampje. Dit lampje brandt even fel als we het aansluiten op 3,0 V. De stroomsterkte door dit lampje bedraagt dan 1,0 A. e. Bereken de stroomsterkte in de ringvormige spoel. Even later brandt het constantaan- draadje door, terwijl het lampje blijft fig. 2 branden. Beredeneer hoe de ringvormige spoel vanaf dat moment beweegt. vervangen nu de wisselspanningsbron door een gelijkspanningsbron. De shunt is inmiddels gerepareerd. Ook als we S nu sluiten, beweegt de ringvormige spoel. Beredeneer wat voor beweging de ringvormige spoel nu uitvoert.
figuur bij de opgave4 Deze opgave bestaat — na een inleiding — uit drie onderdelen I, II en II, die onafhankelijk van elkaar zijn op te lossen. Op een kar is een statief bevestigd. Aan een as hangt draaibaar in A een latje. Het zwaarte- punt van het latje is Z. De massa ervan is m. Zie figuur 3. We geven de kar een versnelling a. Hierdoor gaat het latje schuin hangen onder een hoek a. Zie figuur 4. Kar in rust Kar in versnelde beweging fig. 3 fig. 4 Op het latje werken twee krachten: de zwaartekracht Fz en de kracht Fy die de as op het latje uitoefent. Wrijvingskrachten worden buiten beschouwing gelaten. Tijdens de beweging van de kar met constante versnelling a gaat de resultante van /7 en door Z en is horizontaal gericht. In de figuur op het bijgevoegde antwoordpapier is de zwaartekracht F7 reeds getekend. a. Construeer in de figuur op het antwoordpapier de kracht die de as tijdens de ver- snelde beweging uitoefent op het latje. b. Leid de relatie af die bestaat tussen «, a en g. Indien we a kunnen meten, is a te berekenen. Om de hoek a te bepalen wordt bij A op het latje een spiegeltje bevestigd. Op dat spiegeltje valt horizontaal een lichtstraal afkomstig uit een laser. Tijdens de ver- snelde beweging van de kar wordt die straal teruggekaatst onder een hoek Zie figuur 5. c. Druk 8 uit in a. fig. 5 919317F 11
figuur bij de opgave5 Tijdens het rijden veranderen de afstanden p en q. Zie figuur 5. Daardoor is het lastig om de hoek direct te bepalen. Om dit probleem te ondervangen worden een lens en een liniaal zodanig neergezet, dat de teruggekaatste straal tijdens het rijden enige tijd op de lens valt. Zie figuur 6. De liniaal staat in het brandvlak van de lens. liniaal lens fig. 6 d. 1. Construeer op het bijgevoegde antwoordpapier de plaats, waar de twee getekende stralen de liniaal treffen. 2. Geef in de figuur van het antwoordpapier aan, welke metingen men aan het stelsel van lens en liniaal moet verrichten om @ te bepalen. Licht het antwoord toe. De kar heeft een massa van 620 gram. Door een gewichtje wordt deze kar via een draad over een gladde pen versneld. Zie figuur 7. De massa van het gewichtje is 55 gram. Met de hierboven beschreven methode wordt een versnelling van 0,65 m·s⁻² gemeten. e. Toon met deze gegevens aan, dat de kar een wrijvingskracht van 0,10 N 1,00 m ondervindt. Vanuit stilstand beweegt het gewichtje | 1,00 m naar beneden. De kar rijdt daarna nog een eindje verder. f. Bereken de snelheid van de kar op het moment dat het gewichtje de grond bereikt. g. Schets de stand van het latje tijdens het rijden na het moment waarop het gewichtje de grond bereikt. Licht het antwoord toe.
figuur bij de opgave6 Vanaf een hoogte van 0,40 m laten we een kiezelsteentje in water vallen. Er ontstaan cirkelvormige golven. Bovendien maakt zich een druppel los uit het water. Deze druppel beweegt verticaal om- hoog. We nemen aan dat de druppel hetzelfde volume heeft als het steentje. a. Bereken de hoogte die deze druppel bereikt als 50% van alle energie van het steentje aan deze druppel ten goede komt. De amplitude van een trillend waterdeeltje op het golffront is des te kleiner naarmate het verder van de bron ligt. Dit effect zou ook zonder demping optreden. b. Verklaar dit. Een waarnemer ligt in het water met één oor onder en één oor boven water. Hij hoort het geluid van de plons twéé keer. De afstand van beide oren tot de trefplaats bedraagt 6,00 m. c. Bereken het tijdsverschil tussen beide waarnemingen. Een verzwaarde plastic bus houden we verticaal. Het midden van de bus bevindt zich 0,40 m boven het wateroppervlak. We laten de bus los waardoor hij in het water valt en daarin — in verticale stand — op en neer gaat dobberen. In figuur 8 is de afstand van het midden van de bus tot het wateroppervlak als functie van de tijd weergegeven. fig. 8 d. 1. Op welk moment treft de onderkant van de bus het wateroppervlak? Licht het antwoord toe. 2. Bepaal of bereken de snelheid die de bus op dat moment heeft. 3. Hoe lang is de bus? Vanaf t= 0,8 s lijkt de beweging van de bus op een (gedempte) harmonische trilling. e. Bepaal de frequentie van de trilling. f. Schets op het antwoordblad de totale kracht op de bus als functie van de tijd vanaf t= 0,8 s, uitgaande van de veronderstelling dat deze gedempte trilling harmonisch is. Licht het antwoord toe.
figuur bij de opgave7 Van het heliumatoom zijn onder andere de volgende energieniveaus bekend: L 19,82eV; IL. 20,6leV; III. 20,96eV; IV. 21,21 eV. Verder is bekend dat het heliumspectrum de spectraallijn met de golflengte van 1,08-10-* m bevat. a. Met welke overgang correspondeert deze spectraallijn? Licht het antwoord toe. In figuur 9 is een buis getekend die gebruikt wordt om het bestaan van energieniveaus van helium aan te tonen. In de buis bevindt zich helium onder lage druk. Tussen de verhitte kathode K en de holle anode A worden elektro- nen versneld. De elektronen die de anode verlaten kunnen vervolgens heliumatomen aanslaan. b. Waarom is het voor de werking van deze buis noodzakelijk de kathode te verhitten? De binnenkant van de bol is bedekt met een doorschijnende geleidende laag die met de anode is verbonden. In de bol is (loodrecht op het vlak van tekening) een ring aangebracht, de collector C. De potentiaal van de collector is een paar volt hoger dan die van de anode. Zie figuur 9. fig. 9 c. Leg uit, dat elektronen die een heliumatoom hebben aangeslagen meer kans hebben om op de collector terecht te komen, dan elektronen die géén heliumatoom hebben aan- geslagen. De elektronen die op de collector terecht komen, veroorzaken een stroompje in de collec- torleiding. De sterkte van dat stroompje is met een gevoelige stroommeter te meten. Men laat Vig (zie figuur 9) toenemen vanaf 0 volt. Het blijkt dat de collectorstroom- sterkte dan langzaam toeneemt. Bij ongeveer 20 V treedt opeens een sterke stijging op. d. Welke conclusie kan hieruit worden getrokken? Licht het antwoord toe.
figuur bij de opgaveS Ie SLT fi 919317F-11
figuur bij de opgaveHet meten van aanslagpotentialen blijkt handiger te gaan met de schakeling van figuur 10. De collectorstroom wordt door een weerstand R van 1,0 MQ geleid, zodat de spanning Vg ontstaat. De spanningen Vg en Vg worden nu toegevoerd aan de twee ingangen van een dubbelstraaloscilloscoop. Dat is een oscilloscoop waarop tegelijkertijd twee spanningen kunnen worden gemeten. In figuur [1 is een schermbeeld te zien, dat gefotografeerd is tijdens het variëren van Vag. Naast de figuur zijn twee schalen weergegeven: links de schaal voor Vr en rechts de schaal voor Vak: De pijl correspondeert met een aan- slag van helium. fig. 10 e. Bepaal het energieniveau van helium (in eV) dat bij die pijl hoort. f. Bepaal de sterkte van de collectorstroom die bij die pijl hoort. | EINDE |