Examenvragen - Fysica - Arts 2019

Vraag: 1 Arts 2019

Een lichtstraal valt in op het scheidingsvlak tussen stof A met brekingsindex nA = 1,0 en stof B met brekingsindex nB = √3. De uittredende lichtstraal in stof B is weergegeven in de linkse figuur. Vier invallende lichtstralen zijn weergegeven in de rechtse figuur.
Welk is de invallende lichtstraal die aanleiding geeft tot de uittredende lichtstraal?
<A> 1.
<B> 2.
<C> 3.
<D> 4.

Antwoord: C

We passen hier toe nA sin θA = nB sin θB
Dan is sin θA = nB sin θB / nA = √3 . (1/2) / 1 = √3/2
Dan is θA = 60°.
Dus de invallende hoek is 60° ten opzichte van de normaal.
Dat zien we bij lichtstraal 3.

Vraag: 2 Arts 2019

Drie lichtstralen a, b en c vallen in op een dunne bolle lens. Van lichtstralen a en c is de stralengang getekend (zie figuur).
De stralengang die hoort bij de invallende lichtstraal b wordt correct weergegeven in figuur:

Antwoord: B

Invallende stralen evenwijdig aan de optische as gaan door het brandpunt.
A kan het niet zijn: als deze straal niet door evenwijdig met de optische as loopt, kan hij ook niet door het brandpunt gaan.
C kan het ook niet zijn: de uittredende straal is evenwijdig met de hoofdas. Dan zou de intredende straal uit het brandpunt moeten komen. Dat is niet het geval.
D ook niet: de straal gaat rechtdoor, dus zou daar het optisch middelpunt moeten liggen. Maar dat ligt op de optische as en verticaal ter hoogte van de kruising van die twee andere lichtstralen.
Antwoord B

Vraag: 3 Arts 2019

Een open vat is gevuld met water (zie figuur) en bevindt zich nabij het aardoppervlak bij atmosferische druk. Waaraan is de totale druk in een punt A op de bodem van het vat dan ongeveer gelijk?
<A> 1,00 kPa.
<B> 500 kPa.
<C> 5,00 kPa.
<D> 105 kPa.

Antwoord: D

50 cm hoogte geeft een hydrostatische druk van: 103.g.(0,50) = 5.103 Pa = 5 kPa.
De atmosferische druk is 100 kPa.
In totaal dus 100 + 5 = 105 kPa.

Vraag: 4 Arts 2019

Onderstaand p(V)-diagram geeft het verband weer tussen de druk en het volume van een bepaalde hoeveelheid van een ideaal gas bij twee verschillende temperaturen. De onderste isotherm geldt bij een temperatuur van 293 K.
Bij welke temperatuur geldt de bovenste isotherm?
<A> 283 K.
<B> 313 K.
<C> 586 K.
<D> 859 K.

Antwoord: C

pV/T = nR, waarbij n en R constant zijn
Dus p1V1/T1 = p2V2/T2
Dus 200.100/293 = 400.100/T2
Dus T2 = 400.100.293/(200.100) = 2.293 = 586 K

Vraag: 5 Arts 2019

Twee identieke puntladingen Q1 = Q2 = - | Q | bevinden zich op een afstand d van elkaar. De grootte van de kracht F op de lading Q1 is | F |.
Midden tussen deze ladingen wordt een derde lading Q3 geplaatst, waardoor de grootte van de resulterende kracht op Q1 gelijk wordt aan | F |/2. Waaraan is de grootte van de lading Q3 dan gelijk?
<A> 1/2 |Q|
<B> 1/√8 |Q|
<C> 1/4 |Q|
<D> 1/8 |Q|

Antwoord: D

In het bovenste geval: de kracht op Q1:
Fboven = kQ1Q2/d2. De twee ladingen zijn gelijknamig (negatief). De kracht nemen we als positief, gericht naar links.
In het onderste geval: de kracht op Q1:
Fonder = kQ1Q3/(d/2)2 + kQ1Q2/d2 = kQ1Q3/(d/2)2 + Fboven
Dit is dus gelijk aan Fboven / 2. De grootte van de kracht is kleiner geworden, Q3 zal dan positief zijn.
Dus kQ1Q3/(d/2)2 + Fboven = Fboven / 2
Dus kQ1Q3/(d/2)2 = - Fboven / 2 = - kQ1Q2/2d2
Dus 4 kQ1Q3/(d)2 = - kQ1Q2/2d2
Dus 4 Q3 = - Q2/2. Dus Q3 = | Q | / 8

Vraag: 6 Arts 2019

Gegeven is een elektrische schakeling met vier identieke weerstanden. De waarde van elke weerstand bedraagt 200 Ω. De spanning U = 24 V van de bron is constant.
P1 is het vermogen ontwikkeld in de weerstand R1. P4 is het vermogen ontwikkeld in de weerstand R4.
Wat is de verhouding P1/P4?
<A> 1/9
<B> 1/3
<C> 3
<D> 9

Antwoord: D

De rechtse drie weerstanden staan gewoon in parallel.
P1 = R1.I2
U2,3,4 = (R1/3).I
P4 = U2,3,4 . I/3 = (R1/3).I.I = R1.I2/9
Dus P1/P4 = 9

Vraag: 7 Arts 2019

Een spoel met een lengte gelijk aan 10 cm bevindt zich in lucht. De diameter van de spoel is klein ten opzichte van de lengte van de spoel. Door de wikkelingen van de spoel loopt een stroom I. Onderstaande figuur geeft de grootte |B| van het magnetisch veld B in het centrum van de spoel als functie van de stroomsterkte. De permeabiliteit van lucht wordt gelijkgesteld aan deze van vacuüm.
Hoeveel bedraagt het aantal wikkelingen van deze spoel?
<A> 314.
<B> 628.
<C> 1000.
<D> 10000.

Antwoord: C

De formule is hier B = μ0 . N . I / L, waarbij μ0 = 4π.10-7 N/A2
Dus N = B . L / (μ0 . I)
We vullen waarden van een punt op de grafiek in:
N = 16 π.10-3 . 0,1 / (4.4π.10-7) = 1000.

Vraag: 8 Arts 2019

Een van de mogelijke reacties tussen een uraniumkern en een neutron wordt gegeven door:
23592U + 10n → AZX + 14356Ba + 3 10n
Het element AZX is:
<A> 9434Se.
<B> 9234Se.
<C> 9236Kr.
<D> 9036Kr.

Antwoord: D

Hier moet de som van de bovenste getallen voor en na gelijk zijn en dat geldt ook voor de onderste getallen.
Boven: 235 + 1 = A + 143 + 3, dus A = 236 – 143 – 3 = 90
Onder: 92 + 0 = Z + 56 + 0, dus Z = 36
Antwoord D

Vraag: 9 Arts 2019

Rayan houdt een blok vast op een hellend vlak nabij het aardoppervlak. Op het tijdstip t = 0 s wordt het blok losgelaten en begint het naar beneden te glijden. Op het tijdstip t = 1,0 s heeft het blok een afstand gelijk aan 0,20 m afgelegd langsheen het hellend vlak. Verwaarloos de wrijving.
Welke totale afstand heeft het blok dan langsheen het hellend vlak op het tijdstip t = 3,0 s afgelegd?
<A> 0,60 m.
<B> 0,90 m.
<C> 1,2 m.
<D> 1,8 m.

Antwoord: D

Eerst voor tijdstip 1,0 s:
Δs1 = a/2. Δt12
Dus 0,20 = a/2.12, dus a = 0,40 m/s2
Dan voor tijdstip 3,0 s:
Δs1 = a/2. Δt22 = 0,40/2 . 32 = 1,8 m

Vraag: 10 Arts 2019

Beschouw een rechtslopende golf y (x, t) met golfsnelheid 20 m/s. Welke onderstaande combinatie geeft een correcte weergave van de grafieken y (x, 0) en y(0, t)?

Antwoord: B

v = 20 m/s, dus moet de waarde op de x-grafiek gedeeld door de overeenkomstige waarde op de t-grafiek 20 opleveren.
Dit is enkel zo voor grafieken A en B.
Stel de linkse grafiek op t = 0 s. Dan zal de uitwijking naar beneden gaan bij een rechtslopende golf. Dit zien we bij grafiek B.