Examenvragen - Fysica - Augustus 2013

Vraag: Augustus 2013

Men stuurt een kleine testraket verticaal omhoog in het gravitatieveld van de aarde. De reactiemotor zorgt gedurende 5,0 seconden voor een constante versnelling van 8,0 m/s2, dan is de brandstoftank leeg.
Hoe hoog geraakt deze raket?
<A> 100 m
<B> 180 m
<C> 82 m
<D> 123 m
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De eerste 5 seconden:
Δh1 = ½ a . Δt12 = ½ . 8 . 52 = 100 m
De snelheid die de raket op dat moment heeft:
v = a . Δt1 = 8 . 5 = 40 m/s
Voor het tweede deel geldt (worp omhoog):
Δh2 = v2 / 2g = 402 / (2 . 10) = 80 m
De totale hoogte Δh = Δh1 + Δh2 = 100 + 80 = 180 m

Vraag: Augustus 2013

Een blokje met massa m rust bovenop een blokje met massa M dat wrijvingsloos glijdt over de bodem. De wrijvingscoëfficiënt tussen de twee blokjes bedraagt μ.
Wanneer men een niet te grote kracht naar rechts uitoefent op het onderste blok, dan versnellen beide blokjes naar rechts.
In functie van deze gegevens, wat is de maximale versnelling waarbij m niet afglijdt van M?
<A> μM/m
<B> F/(M+m)
<C> μF/m
<D> μg
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

Als aan blokje M getrokken wordt en er was geen wrijvingskracht tussen beide blokjes, dan zou blokje m gewoon van blokje M afvallen.
En dan heeft blokje m t.o.v. blokje M in feite een versnelling met dezelfde grootte a (naar links).
De wrijvingskracht tussen beide blokjes Fw = μ. m.g.
Deze kracht moet dus die (relatieve) versnelling naar links van blokje 2 tegenwerken. m.a = μ. m.g
Waaruit volgt dat a = μ. g

Vraag: Augustus 2013

Een buis die aan de ene zijde dichtgemaakt is bevindt zich volledig onder water en is volledig met water gevuld. De buis heeft een lengte van 10 cm.
Men trekt de buis nu met het gesloten uiteinde naar boven uit het water tot een volume V van de buis boven het wateroppervlak uitsteekt.
<A> V blijft altijd volledig gevuld met water.
<B> V bevat helemaal geen water.
<C> Er ontstaat een kleine lege ruimte bovenaan de buis.
<D> Er ontstaat een kleine lege ruimte bovenaan de buis tenzij de druk boven de vloeistof groter is dan de atmosferische druk.
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

De maximale druk door water in het volume V moest het volledig met water gevuld zijn is ρ.g.h = 103. 10 .0,10 = 103 Pa
Nu is in de vloeistof aan het oppervlak de druk gelijk aan de atmosferische druk.
En in de buis ter hoogte van het wateroppervlak ook.
De vloeistof in de buis zou minstens een druk gelijk aan de atmosferische druk moeten geven (dus 10 m vloeistof boven het wateroppervlak) opdat het niveau niet volledig de buis zou vullen.
10 cm is dus een veel te kleine buis en het antwoord is dus A.

Vraag: Augustus 2013

Gegeven is de constante van Coulomb: 9.109 Nm2/C2 .
Twee puntladingen Q1 = +1 nC en Q2 = +4 nC liggen op respectievelijk 10 cm en 20 cm van punt O.
Bereken de elektrische veldsterkte in punt O.
<A> 270 N/C
<B> 900 N/C
<C> 1800 N/C
<D> 900√2 N/C
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

E1 = k.Q1/r12 = 9.109 . 1.10-9/ (0,1)2 = 900 N/C
E2 = k.Q2/r22 = 9.109 . 4.10-9/ (0,2)2 = 900 N/C
Pythagoras: E2 = E12 + E22 = 9002 + 9002 = 2 . 9002
E = 900√2 N/C

Vraag: Augustus 2013

Gegeven is de volgende elektrische schakeling.
Hoeveel bedraagt weerstandswaarde van de onbekende weerstand R?
U = 24 V
I = 10 A
<A> 2,4 Ω
<B> 9,6 Ω
<C> 3,0 Ω
<D> 4,8 Ω
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Volgens de Wet van Ohm is de totale weerstand:
Rtot = U/I = 24/10 = 2,4 Ω
En nu:
1/Rtot = 1/R + 1/12
1 / 2,4 = 1/R + 1/12
10/24 – 2/24 = 1/R
8/24 = 1/R
1/3 = 1/R R = 3,0 Ω

Vraag: Augustus 2013

Drie stroomvoerende evenwijdige geleiders X,Y en Z voeren dezelfde stroom.
Punt x ligt in het midden tussen geleider X en geleider Y. De afstand XY is gelijk aan de afstand YZ.
In welke figuur is de magnetische inductie B in punt x correct getekend?
Stroom uit het blad.
Stroom in het blad.
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Rechterhandregel, duim in zin stroom:
Antwoord C: X en Y heffen mekaar op en Z geeft B naar onder dus antwoord C is fout.
Zelfde redenering voor antwoord D, ook antwoord D is fout.
Antwoord B: X en Y geven allebei B naar onder, en effect van Z (ver af) kan dit niet compenseren.
Dus het moet wel antwoord A zijn: X en Y geven allebei B naar boven, enkel zwak effect van Z naar beneden.

Vraag: Augustus 2013

Gegeven zijn de y(t)-grafieken van een naar rechts lopende golf.
Waar bevinden punten a en b zich langs de x-as na T/4?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

Stel dat de golf op t = 0 zich hier bevindt. Dit is bovenaan getoond. T/4 later gaat heel dit systeem gewoon λ/4 verder naar rechts zijn.
Enkel antwoord B voldoet aan één van deze gevallen.

Vraag: Augustus 2013

Gegeven is een y(t)-grafiek van een punt a op een buik van een staande golf.
Welke grafiek toont de positie van een punt p op de staande golf als functie van de tijd, als p een halve golflengte achter is op punt a?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Punt p is dan ook een buik, die omhoog is als a omlaag is en omgekeerd.
Dus antwoord C

Vraag: Augustus 2013

Een lichtstraal beweegt in middenstof 1 en valt in op middenstof 2. Voor de brekingsindexen van middenstof 1 en middenstof 2 geldt: n1 < n2.
Welke figuur toont de correcte stralengang?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Wet van Snellius: n2/n1 = i1/r1 . Hier is n2 > n1 dus de straal wordt op het eerste scheidingsvlak naar de normaal toe gebroken, dus D is fout.
Bij het tweede scheidingsvlak gebeurt het omgekeerde en dus is de uittredende straal parallel aan de oorspronkelijke inkomende straal.
De uittredende straal zal bij n1 – n2 – n1 parallel zijn met de inkomende straal: dus B is fout.
Een weerkaatste straal wordt onder dezelfde hoek weerkaatst als de invalshoek (t.o.v. de normaal).
Dus antwoord C

Vraag: Augustus 2013

We beschouwen in een aantal vervalreacties de transmutatie van 238U tot 218Pb.
Hoeveel alfa-vervalreacties treden op bij deze omzetting?
<A> 5
<B> 10
<C> 20
<D> 30
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Alfadeeltjes zijn heliumkernen, bestaande uit 2 neutronen en 2 protonen, dus een massagetal van 4.
Nu is het verschil in massagetal van 238U en 218Pb gelijk aan 20, dit zijn dus 5 alfadeeltjes.