Examenvragen - Fysica - Augustus 2012

Vraag: Augustus 2012

Men laat een meloen vallen vanop 20 m hoogte. Op hetzelfde moment schiet men een pijl verticaal omhoog vanop de grond. De pijl treft de meloen na 1,0 seconde.
Met welke snelheid werd de pijl afgeschoten?
<A> √10 m/s
<B> √20 m/s
<C> 10 m/s
<D> 20 m/s
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

Voor de val van de meloen geldt dat na 1 seconde de meloen heeft afgelegd:
Δhmeloen = g/2 . Δt2 = 4,905 m
Dus de pijl heeft dan Δhpijl = 20 - 4,905 = 15,095 m afgelegd
Nu is Δhpijl = v0 Δt - g/2 . Δt2 = v0 . 1 – g/2 . 12
Δhpijl = v0 – g/2 v0 = Δhpijl + g/2 = 15,095 + 4,905 = 20 m/s

Vraag: Augustus 2012

Een bal wordt vanuit rust losgelaten vanop een hoogte van 2 m. Na een keer botsen bereikt de bal nog een maximale hoogte van 1,3 m.
Welk percentage van de mechanische energie is verloren gegaan?
<A> 6 %
<B> 8 %
<C> 35 %
<D> 65 %
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De potentiële energie Ep = m.g. Δh.
Dus hier Ep2/Ep1 = m.g.Dh2 / m.g. Δh1
Dus Ep2/Ep1 = 1,3 / 2,0 = 0,65 = 65%
Dus er is 35% “verloren” gegaan bij de botsing (omgezet in warmte)

Vraag: Augustus 2012

De druk in een open vloeistoftank wordt gegeven als functie van de diepte d in de volgende grafiek.
Hoeveel bedraagt de dichtheid van deze vloeistof?
150000
100000
p (Pa)
<A> 750 kg/m3
<B> 600 kg/m3
<C> 1000 kg/m3
<D> 1200 kg/m3
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Hier stijgt de druk met de diepte volgens de formule: p= ρ.g.h
We zien dat bvb. een diepte van 10 m ongeveer overeen lijkt te komen met 75000 Pa, dus:
p= ρ.g.h ρ = p/(g.h) = 75000 /(10.10) = 750 kg/m3

Vraag: Augustus 2012

In een tractorband is er een overdruk van 1,9 . 105 Pa.
De band heeft een volume van 1,0 m³ bij een temperatuur van 17°C.
Hoeveel mol gas zit er in de band?
<A> 120
<B> 80
<C> 2060
<D> 1340
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

De overdruk is dus de druk hoger dan de atmosferische druk, dus de druk in de band is 2,9.105 Pa.
De temperatuur is 273 + 17 = 290 K
V = 1,0 m3
Nu is p.V = n.R.T
dus n = (p.V) / (R.T) = 2,9.105 . 1,0 / (8,31.290)
n = 103 / 8,31 = 120 mol

Vraag: Augustus 2012

Twee ladingen Q1 = Q en Q2 = -4Q veroorzaken een elektrisch veld.
In welke van onderstaande figuren is de elektrische veldsterkte in punt p gelijk aan nul?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

E = k|Q|/r2
Aangezien |Q2| 4x groter is dan |Q1|, zal, indien de veldsterkten mekaar opheffen, de afstand in het kwadraat tot Q2 ook 4x groter moeten zijn dan deze tot Q1, en dus de afstand tot Q2 2x groter dan deze tot Q1.
Dit is enkel het geval bij B en D.
Nu gaat de elektrische veldsterkte weg van + (Q1) en naar – (Q2)
In B gaan de vectoren dus de tegengestelde richting uit en heffen ze mekaar dus op, in D gaan de vectoren elk dezelfde richting uit en versterken ze mekaar.
Dus B is het juiste antwoord

Vraag: Augustus 2012

Twee weerstanden zijn parallel geschakeld over een spanningsbron.
Hoeveel bedraagt de verhouding van de weerstanden R1/R2?
P1 = 12 W
P2 = 8 W
<A> 12/8
<B> 8/12
<C> √8/√12
<D> 1/3
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De spanning over de beide weerstanden is gelijk, en gelijk aan U.
Nu is
P1 = U2/R1 R1 = U2/12
P2 = U2/R2 R2 = U2/8
De vergelijkingen delen door mekaar geeft:
R1 / R2 = U2/12 / (U2/8) = 8/12

Vraag: Augustus 2012

Een lading beschrijft een cirkelvormige beweging met straal R1 in een magnetisch veld B. De massa en de snelheid van de lading blijven constant, maar het magnetische veld wordt verdubbeld.
Hoeveel bedraagt dan de nieuwe straal R2 van de cirkelvormige baan?
<A> R1
<B> 2 R1
<C> 1/2 R1
<D> √2 R1
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De Lorentzkracht die de lading ondervindt FL = Bqv
Deze levert de centripetale kracht Fc = mv2/r
Dus Bqv = mv2/r oftewel r = mv / (Bq)
Dus in het eerste geval: R1 = mv / (B1q)
In het tweede geval: R2 = mv / (B2q) = mv / (2B1q) = R1/2

Vraag: Augustus 2012

Een bol van 1,0 kg wordt bevestigd aan een veer van 40 N/m en uitgerekt tot aan de grond. De bol wordt losgelaten en begint een trilbeweging.
Hieronder wordt de positie van de bol weergegeven na telkens gelijke tijdsintervallen.
Hoeveel bedraagt de totale mechanische energie van de bol?
<A> 0,30 J
<B> 0,20 J
<C> 1,8 J
<D> 0,050 J
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De totale mechanische energie is de kinetische energie + de potentiële energie.
Bij de elongatie van de veer in de evenwichtsstand geldt:
kDL = m.g, dus DL is daar m.g/k = 1,0 . 10 / 40 = 0,25 m
Op de maximale elongatie (dus 0,30 m, zie figuur) is de potentiële energie maximaal en de kinetische energie nul.
Dus de totale energie:
E = Ep + Ek = kDLmax2/2 + 0 = 40 . 0,302 / 2 = 20 . 0,090 = 1,8 J

Vraag: Augustus 2012

Een lichtstraal doorloopt drie middenstoffen met gelijke dikte.
Rangschik de brekingsindexen van klein naar groot.
<A> n3 < n2 < n1
<B> n2 < n1 < n3
<C> n1 < n2 < n3
<D> n3 < n1 < n2
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De wet van Snellius zegt:
n2/n1 = i1/r1 en omdat i1 < r1 is n2 < n1
n3/n2 = i2/r2 en omdat i2 > r2 is n3 > n2
Moest nu n3 = n1, dan zou de straal in middenstof 3 parallel lopen met de straal in n1, maar ze loopt steiler, en dus is n3 nog groter dan n1: n3 > n1
Dus antwoord B

Vraag: Augustus 2012

Radioactieve Techneticum, Tc-99 wordt veel gebruikt in de geneeskunde als radioactieve tracer in technieken zoals scintigrafie en SPECT (single photon emission computer tomography).
De halveringstijd van deze radio-isotoop is 6 h.
De activiteit van een staal bedraagt 1 MBq, hoeveel radioactieve kernen zijn in dit staal aanwezig?
<A> 1,5 × 1010
<B> 9,2 × 105
<C> 5,7 × 108
<D> 3,1 × 1010
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

At = λ . Nt
At = ln2 /T1/2 . Nt
106 = ln2 / (6.3600) . Nt
Nt = (6.3600) . 106 / ln2 = 216 . 102 . 106 / 0,7
Nt = 216/7 . 109
Nt = 30,9.109 = 3,1.1010