Examenvragen - Fysica - Arts 2020

Vraag: 1 Arts 2020

Een pijl bevindt zich op 6,0 cm voor een dunne bolle lens. De lens vormt een beeld van de pijl op 3,0 cm achter de lens.
Hoeveel bedraagt de brandpuntsafstand van de lens?
<A> 1,5 cm
<B> 2,0 cm
<C> 3,0 cm
<D> 6,0 cm

Antwoord: B

We passen simpelweg toe:
1/v + /b = 1/f
We werken voor de gemakkelijkheid in cm
Dus 1/6 + 1/3 = 1/f 1/6 + 2/6 = 1/f 3/6 = 1/f f = 2,0 cm.

Vraag: 2 Arts 2020

Onderstaande V(θ)-grafiek geeft het volume V weer als functie van de temperatuur van eenzelfde aantal mol van een ideaal gas gedurende drie verschillende processen. De druk van het gas tijdens elk proces 1, 2 en 3 noteren we p1, p2 en p3. Uit deze grafiek kan je besluiten dat:
<A> p1 > p2 > p3.
<B> p1 < p2 < p3.
<C> p1 = p2 = p3.
<D> p1 > p2 en p2 < p3.

Antwoord: A

De richtingscoëfficiënt is evenredig met V/T. Dus hoe steiler de curve, hoe groter V/T.
Nu is volgens de algemene gaswet pV/T een constante. Dus V/T is evenredig met 1/p.
Doe hoe steiler de curve, hoe groter V/T en hoe kleiner p.
Antwoord A

Vraag: 3 Arts 2020

Drie ladingen QA, QB en QC bevinden zich op de hoekpunten van een rechthoekige driehoek, zoals weergegeven in de figuur.
De kracht F op de lading QB wordt weergegeven in:

Antwoord: C

De wet van coulomb zegt dat |F| = k|Q1||Q2|/r2
De kracht door A op B wijst naar rechts. Als we de eenheden voor de gemakkelijkheid weglaten en de constanten, heeft deze kracht een grootte van 8.2/42 = 1.
De kracht door C op B wijst naar onder. Als we de eenheden voor de gemakkelijkheid weglaten en de constanten, heeft deze kracht een grootte van 2.2/22 = 1.
Dus de krachten zijn even groot. De resulterende kracht wijst dan richting zuidoost.
Antwoord C

Vraag: 4 Arts 2020

Gegeven is onderstaande elektrische schakeling. De bronspanning U is niet gekend. De stroom door de weerstand R1 heeft een stroomsterkte I. De stroom door de weerstand R3 heeft een stroomsterkte 3I.
Hoeveel bedraagt de weerstandswaarde van weerstand R2?
<A> 1,0 Ω
<B> 2,0 Ω
<C> 3,0 Ω
<D> 4,0 Ω

Antwoord: A

Door R2 loopt dus 2 I, want wat niet door R1 is gestroomd, moet door R2 gestroomd zijn en het totaal is 3 I.
Nu is U1 = U2, dus R1.I = R2.2I, dus R2 = R1/2 = 1,0 Ω.

Vraag: 5 Arts 2020

Een lange rechte metalen draad bevindt zich in een hoekpunt van een vierkant. De draad staat loodrecht op het vlak van het vierkant zoals aangegeven in de figuur. Door de draad loopt een stroom I. In een aantal van de andere hoekpunten van het vierkant worden bijkomend lange rechte metalen draden opgesteld loodrecht op het vierkant. Door elke draad loopt telkens een even grote stroom I.
De grootte |B| van de magnetische veldsterkte B in het punt P is nul in figuur:

Antwoord: B

Als we de rechterhandregel op de situaties toepassen: zien we dat bij figuur B de cirkelvormige opgewekt magnetische mekaar tegenwerken. Dit is niet het geval bij de andere figuren.
Dus figuur B.

Vraag: 6 Arts 2020

De radioactieve kern 23290Th ondergaat een lange reeks van vervalstappen. Eerst wordt een α-deeltje uitgezonden, daarna achtereenvolgens twee β(-)-deeltjes en vervolgens opnieuw een α-deeltje.
Hoeveel protonen heeft de kern in dat stadium van de vervalreeks nog over?
<A> 84
<B> 86
<C> 88
<D> 90

Antwoord: C

2 α-deeltjes (42α): 4 protonen minder
2 β--deeltjes: hier ligt de valstrik. Men zou kunnen denken: twee elektronen minder. Maar bij β--verval worden twee neutronen in twee protonen omgezet: er komen dus 2 protonen bij.
Dus netto verdwijnen er twee protonen, dus er blijven 88 protonen over.

Vraag: 7 Arts 2020

Een radioactieve bron heeft op tijd t = 0 s een activiteit gelijk aan A0. Na 200 s is de activiteit gedaald tot A0/32.
Hoeveel bedraagt de halveringstijd van deze radioactieve bron?
<A> 30 s.
<B> 40 s.
<C> 90 s.
<D> 120 s.

Antwoord: B

Elke halveringstijd halveert de activiteit: aangezien er ook maar de helft deeltjes over zijn na T1/2, is ook de activiteit de helft, we hoeven daar geen formules voor te gebruiken.
1/32 is (½)5, dus vijf halveringstijden. Dus in 200 seconden zijn vijf halveringstijden verlopen. Dus T1/2 = 40 s.

Vraag: 8 Arts 2020

Een wagen volgt een rechte horizontale weg. De positie van de wagen langsheen deze weg wordt aangeduid met de x-coördinaat. De wagen vertrekt vanuit stilstand. Het tijdsverloop van de versnelling ax van de wagen is grafisch weergegeven in de ax (t)-grafiek.
Schets het tijdsverloop van de snelheid vx van de wagen is grafisch weergegeven in een vx (t)-grafiek.

Antwoord: C

Het eerste tijdsinterval is de versnelling positief: v stijgt.
Het tweede tijdsinterval is de versnelling 0: de snelheid blijft constant: v is horizontaal.
Dan is de versnelling negatief, v daalt. Maar dit laatste tijdsinterval is twee keer langer, dus uiteindelijk gaat de snelheid in de andere zin.
Antwoord C

Vraag: 9 Arts 2020

Een vat is gevuld met twee niet-mengbare vloeistoffen met respectievelijke dichtheden ρ1 en ρ2. Een cilindervormig voorwerp met homogene dichtheid neemt in deze vloeistoffen een vaste hoogte in zoals aangegeven in de figuur. Druk l/h uit in functie van de drie massadichtheden.

Antwoord: B

De totale zwaartekracht: Fz = ρgV = constante.ρh. (de constante is g.A waarbij A = dwarsoppervlak, in het blad)
Opwaartse kracht door vloeistof 1: FA1 = ρ1gV1 = constante.ρ1(h-l)
Opwaartse kracht door vloeistof 2: FA2 = ρ2gV2 = constante.ρ2(l)
Dus constante.ρh = constante.ρ1(h-l) + constante.ρ2(l)
Dus ρh = ρ1h + (ρ2 – ρ1)l (ρ – ρ1)h = (ρ2 – ρ1)l
l/h = (ρ – ρ1)/(ρ2 – ρ1)

Vraag: 10 Arts 2020

In een speeltuin staan Assia en haar vader Jan op een roterende horizontale schijf. De schijf maakt een volledige omwenteling in 15 s. De massa van Jan is tweemaal de massa van Assia. Jan staat op 1 m van de rotatie-as van de schijf. Assia staat op 2 m van deze rotatie-as.
Hoeveel bedraagt de verhouding van de kinetische energie van Jan tot deze van Assia?
<A> 1/8
<B> 1/4
<C> 1/2
<D> 1

Antwoord: C

Hoeksnelheid ωA = ωJ, dus vA/rA = vJ/rJ.
vA/vJ = rA/rJ = 2/1. Dus vA = 2.vJ.
EkJ/EkA = (mJvJ2/2)/(mAvA2/2) = (mJvJ2/2)/(mJ/2 . (2vJ)2/2)
= ½ / 1 = ½