Examenvragen - Fysica - Augustus 2009

Vraag: Augustus 2009

Iemand kijkt vanuit een verdieping op 20 m hoogte horizontaal uit het raam en ziet een voorwerp verticaal omhoog voorbijschieten. Vier seconden later valt het voorwerp op de grond.
Wat is de snelheid waarmee het voorwerp het raam passeerde?
<A> 11 m/s
<B> 13 m/s
<C> 15 m/s
<D> 18 m/s
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Hier is het makkelijkst om de beweging niet op te splitsen in omhoog en omlaag, maar de bewegingsvergelijking voor de hele beweging van het voorwerp te gebruiken (v0 is hier de onbekende snelheid):
h = h0 + v0 . Δt - g/2 . Δt2
Het voorwerp is terug op de grond als h = 0
Dus: 0 = 20 + v0 . 4 - 9,81/2 . 42
v0 = (9,81/2 . 42 – 20) / 4 = 15 m/s

Vraag: Augustus 2009

Twee identieke veren hangen parallel naast elkaar. Ze worden 3,0 cm uitgerekt door een massa van 3,0 kg. Dezelfde veren worden vervolgens in serie (onder elkaar) gehangen.
Hoeveel zal de samengestelde veer nu uitrekken onder hetzelfde gewicht?
3,0 cm
3,0 kg
3,0 kg
<A> 1,5 cm
<B> 3,0 cm
<C> 6,0 cm
<D> 12 cm
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

In parallel kunnen we het zo zien: de helft van de massa hangt aan elke veer.
Dus voor 1 veer geldt dat de halve massa de veer 3 cm uitrekt.
Dus k van 1 veer is k = F/ ΔL = 1,5.g/(0,03) = 1,5.10/0,03 = 500 N/m
In serie zal het gewicht de onderste veer F/k = m.g/k = 3.10/500 = 0,06 m = 6 cm uitrekken.
Maar ook de bovenste veer zal deze zelfde kracht ondervinden en dus even ver uitrekken: 6 cm
In totaal rekken beide veren samen dus 12 cm uit.

Vraag: Augustus 2009

Een honkbalspeler werpt een bal met gestrekte arm. Hij oefent over een afstand van 2,0 m een constante kracht van 200 N uit op een bal van 500 g.
Hoeveel bedraagt de snelheid waarmee de honkbalspeler de bal wegwerpt?
<A> 25 m/s
<B> 30 m/s
<C> 35 m/s
<D> 40 m/s
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

De arbeid die verricht is op de bal is F. Δs = 200 . 2,0 = 400 J
Dit is ook de kinetische energie van de bal Ek = mv2/2
Dus v2 = 2. Ek / m = 2. 400 / 0,5 = 1600 v = 40 m/s

Vraag: Augustus 2009

Een katheter is opgehangen zoals in de figuur. Een dunne buis laat toe lucht in de katheter te laten naarmate de vloeistof (met de dichtheid van water) wegvloeit. Welke hydrostatische druk heeft de vloeistof op het niveau van de arm van de patiënt in punt x?
<A> 8000 Pa
<B> 11500 Pa
<C> 9500 Pa
<D> 10000 Pa
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

De verbinding met de lucht maakt dat er aan de uitgang van de katheter, in punt P, de atmosferische druk heerst.
Dus de hydrostatische druk van de 15 cm vloeistofkolom moet niet meegerekend worden.
De hydrostatische druk is dus ρ.g.(0,80 m)
= 1,0.103 . 10 . 0,80
= 8,0 . 103 Pa

Vraag: Augustus 2009

Een kan warme koffie wordt op eenzelfde temperatuur in 4 bekers van verschillend materiaal en massa gegoten. De temperatuur van alle lege bekers is dezelfde.
Gegeven zijn de soortelijke warmtecapaciteiten:
cCu: 390 J/kg∙K cAg: 230 J/kg∙K
cFe: 460 J/kg∙K cAl: 910 J/kg∙K
In welke beker zal de koffie het snelst afkoelen?
<A> Stalen beker van 100 gram
<B> Aluminium beker van 30 gram
<C> Koperen beker van 150 gram
<D> Zilveren beker van 50 gram

Antwoord: D

De beker met de hoogste warmtecapaciteit (C = c.m) zal de warmte het langst vasthouden: de warmte uitwisseling met de (koudere) omgeving doorheen de bekerwand zal kleiner zijn.
Dus we zoeken de beker met de laagste C: hier zal de koffie zijn warmte het snelst aan de omgeving afgeven.
We bereken dus C in de vier gevallen:
A: Stalen beker van 100 gram: 460 . 0,100 = 46,0 J/K
B: Aluminium beker van 30 gram: 910 . 0,030 = 27 J/K
C: Koperen beker van 150 gram: 390 . 0,150 = 58,5 J/K
D: Zilveren beker van 50 gram: 230 . 0,050 = 11,5 J/K
Het antwoord is dus D

Vraag: Augustus 2009

Gegeven zijn 4 schakelingen met stroombron, een lamp en twee schakelaars.
Bij welke schakeling kan men met beide schakelaars de lamp zowel aanzetten als uitzetten?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Je kunt elk van de mogelijkheden uitproberen.
Maar in C staan de schakelaars parallel over mekaar, zodanig dat verzetten van 1 ervan de stroom altijd van aan naar uit of andersom verandert.
Dus antwoord C.

Vraag: Augustus 2009

Een elektron gaat door een magnetisch veld en buigt af met een straal van 2,0 cm, de magnetische inductie is 0,0010 T.
Wat is de snelheid van het elektron?
Neem als massa van een elektron 9,0 × 10-31 kg.
<A> 3,6×106 m/s
<B> 3,4×107 m/s
<C> 2,1×104 m/s
<D> 4,7×103 m/s
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

De grootte van de Lorentzkracht, dit is in dit geval de centripetale kracht, is FL = Bqv.
Deze centripetale kracht FC = mv2/r
En dus Bqv = mv2/r v = Bqr /me
v = 0,0010 . 1,6.10-19 . 0,020 / (9,0.10-31) = 3,6 . 106 m/s

Vraag: Augustus 2009

Een voorwerp wordt bevestigd aan een niet uitgerekte veer en losgelaten van een hoogte van 12 cm. In een grafiek wordt de verticale positie van het trillend voorwerp gegeven als functie van de tijd. De krachtconstante van de veer is 50 N/m.
Hoeveel bedraagt de massa van het voorwerp en wat is de periode van deze trilling?
y (cm)
<A> m = 0,2 kg en T = 250 ms
<B> m = 0,3 kg en T = 486 ms
<C> m = 0,2 kg en T = 400 ms
<D> m = 0,3 kg en T = 380 ms
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De kracht die op het voorwerp werkt bedraagt Fz = m.g.
Dit geeft een elongatie van k.DL (wet van Hooke).
Deze elongatie is de uitrekking bij doorgang van de evenwichtsstand.
Dus m.g = k.DL m . 10 = 50 . 0,04 m = 0,2 kg
Nu geldt: T = 2π . √(m/k)
T = 2π . √(0,2/50) = 2π . √(0,004)
T = 2π . 2 . √(0,001) = 4π . 0,01 √(10)
Nu is √(10) ongeveer π, dus π . √(10) is ongeveer 10
Dus T = 4.10.0,01 = 0,4 s = 400 ms

Vraag: Augustus 2009

Een voorwerp wordt geplaatst voor een bolle lens. De afstand van het voorwerp tot de lens is groter dan de brandpuntsafstand maar kleiner dan de het dubbele ervan.
Welk beeld wordt door de lens van het voorwerp gevormd?
<A> Rechtopstaand, vergroot en virtueel
<B> Rechtopstaand, verkleind en reëel
<C> Omgekeerd, vergroot en reëel
<D> Omgekeerd, verkleind en virtueel
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C