Examenvragen - Fysica - Augustus 2010

Vraag: Augustus 2010

Op onderstaande grafiek zien we de snelheden van twee auto’s in functie van de tijd.
Na hoeveel tijd hebben beide auto's dezelfde afstand afgelegd?
v (ms-1)
<A> 2 s
<B> 3 s
<C> 4 s
<D> 5 s
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

We leiden uit de grafiek af op punt t = 2,0 s:
azwart = Δvzwart / 2,0 s = -2,0 / 2,0 = -1,0 m/s2
agrijs = Δvgrijs / 2,0 s = 2,0 / 2,0 = 1,0 m/s2
Voor beiden: Δs = v0 . Δt + a/2 . Δt2
6 . Δt – ½ . Δt2 = 2 . Δt + ½ . Δt2 Dt2 – 4 Δt = 0
Δt = 0 of Δt - 4 = 0 Δt = 4 s

Vraag: Augustus 2010

Een bal drijft op het water en is voor de helft ondergedompeld. Om de bal volledig onder te dompelen moet men een bijkomende kracht van 10 N uitoefenen.
Hoeveel bedraagt de massa van de bal?
(Neem als massadichtheid van water is 1,000 kg/liter)
<A> 0,5 kg
<B> 1,0 kg
<C> 2,0 kg
<D> Niet te berekenen aangezien het volume van de bal niet gekend is.
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

In het eerste geval is FA1 = ρw.g.Vow = FZ
In het tweede geval is FA2 = ρw.g.2Vow = FZ + 10 N
Nu is ρw.g.2Vow = 2FZ
Dus: 2 Fz = Fz + 10 N Fz = 10 N
m . g = 10 N m = 10/g = 10/10 = 1,0 kg

Vraag: Augustus 2010

Gegeven is een p(V)-grafiek van twee isotherme processen met eenzelfde hoeveelheid gas.
De temperatuur op de onderste curve is 20°C.
Hoeveel bedraagt de temperatuur bij de bovenste grafiek?
<A> 586 °C
<B> 40 °C
<C> 10°C
<D> 313 °C
V (cm3)
p (MPa)
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

In beide gevallen is n gelijk.
Aangezien pV = nRT is p.V dus evenredig met T
Voor de onderste curve geldt: p.V = 106 Pa . 20.10-6 m3 = 20 J
Voor de bovenste curve geldt: p.V = 106 Pa . 40.10-6 m3 = 40 J
p.V verdubbelt dus en dus zal ook T verdubbelen.
T is aanvankelijk 293 K en wordt dus 586 K
In °C wordt dit 586 – 273 = 313 °C

Vraag: Augustus 2010

Twee even grote en tegengestelde ladingen +Q en -Q oefenen op elkaar een kracht uit van 9,0.10-5 N.
Wanneer men de afstand tussen de twee vergroot met 60 mm, dan verkleint de Coulombkracht 9 maal.
Hoe ver stonden de ladingen oorspronkelijk van elkaar?
<A> 15 mm
<B> 20 mm
<C> 30 mm
<D> 40 mm
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

F = kQ1Q2/r2
Als de Coulombkracht 9x kleiner wordt, dan moet de afstand tussen de twee lading dus 3x groter geworden zijn.
Dus is er bij de oorspronkelijk afstand tweemaal de oorspronkelijke afstand bijgekomen (1 + 2 = 3 :))
Dus als tweemaal de oorspronkelijke afstand 60 mm is, dan is de oorspronkelijke afstand 30 mm.

Vraag: Augustus 2010

Gegeven is de getoonde schakeling.
Welke curve geeft het best de waarde van de veranderlijke weerstand in functie van de stroomsterkte weer?
U = 100 V
R: 0-80 Ω
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Bij R = 80 Ω is de totale weerstand 10 + 40 = 50 Ω (twee identieke weerstanden in parallel geven halve weerstandswaarde: 80/2 = 40)
En dan is de stroomsterkte 100V/ 50 Ω = 2,0 A
D valt dan al af
Als R 0 is, dan gaat de stroom helemaal niet door de weerstand van 80 W, maar enkel door R.
Dan is de stroomsterkte 100V / 10 Ω = 10 A
C valt af
Dus nu: A of B? Niet-lineair of lineair?
Probeer voor de zekerheid de halve weerstand: 40 W: de twee parallelle weerstanden geven dan 1/(1/40 + 1/80) = 1/(3/80) = 80/3 is ongeveer 26 Ω.
De totale weerstand is 10 Ω + 26 Ω = 36 Ω
En dan is I = 100/36 = ongeveer 3, dit is zeker niet halfweg 2,0 A en 10 A, dus niet lineair. Inderdaad is bij antwoord A die I waarde voor R=40 Ω veel lager dan 6 A.

Vraag: Augustus 2010

Een ijzeren staaf van 12 gram en 60 cm lengte hangt horizontaal aan 2 identieke veren. De staaf bevindt zich in een magnetisch veld (in het blad gaande) van 0,40 tesla.
In welke richting moet je een stroom sturen door de horizontale staaf en hoe groot moet die stroom zijn als je de spankracht in de veren wil opheffen?
<A> 0,50 A naar rechts
<B> 0,25 A naar links
<C> 0,25 A naar rechts
<D> De stroom kan niet berekend worden omdat de veerconstante niet gegeven is
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

We zoeken dus een opwaartse kracht die de zwaartekracht compenseert en zodoende de spankracht in de veer opheft.
De zwaartekracht is Fz = m.g = 0,012.10 = 0,12 N
De opwaartse kracht is de Lorentzkracht die werkt op de geleider als we er een stroom doorsturen:
FL = B.I.L = 0,40 . I . 0,60 = 0,24 . I (N)
Dus 0,24 I = 0,12 I = 0,12 / 0,24 = 0,50 A
En in welke zin?
De FBI-linkerhand: F-duim omhoog, B-wijsvinger in het blad, I-middelvinger wijst dan naar rechts

Vraag: Augustus 2010

Er wordt op een trommel gespeeld. Op een bepaalde afstand van de trommel wordt een intensiteit van 70 dB gemeten. Wat is de intensiteit van 10 trommels die even luid spelen op diezelfde afstand?
De intensiteiten van de verschillende muziekinstrumenten mag je optellen.
<A> 70 dB
<B> 73 dB
<C> 80 dB
<D> 700 dB
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

1 trommel: L1 = 10 . log (I1/I0) = 70 dB
10 trommels: L10 = 10 . log (I10/I0)
L10 = 10 . log (10.I1/I0)
L10 = 10 (1 + log (I1/I0))
L10 = 10 + [10 . log (I1/I0) ]
L10 = 10 + 70 = 80 dB

Vraag: Augustus 2010

Een staaf van 1200 g koolstof (een isotopenmengeling van 14C en 12C) heeft een oorspronkelijke radioactiviteit van 300 Bq.
De halfwaardetijd van 14C is 5740 jaar en de desintegratieconstante is gelijk aan 3,83 .10-12 /s.
Hoe groot was de oorspronkelijke massa aan 14C?
<A> 1,56 × 10-7 g
<B> 1,30 × 10-10 g
<C> 1,83 × 10-9 g
<D> 1,56 × 10-9 g
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

A0 = λ . N0
300 = 3,83 .10-12 . N0
N0 = 300 / (3,83 .10-12)
Dit is het aantal deeltjes, om het aantal mol te kennen delen we door de constante van Avogadro (afgerond op 6.1023):
n0 = (300 / (3,83 .10-12)) / (6 . 1023) = (50 / 3,83) . 10-11 mol
m0 = n0.M = (50/ 3,83) . 10-11 mol . 14 g/mol
m0 = 700/3,83 . 10-11 = 183 . 10-11 = 1,83.10-9 g