Examenvragen - Fysica - Augustus 2014

Vraag: Augustus 2014

De loop van een geweer heeft een lengte van 1,0 m. De kogel versnelt eenparig in de loop en verlaat de loop met een snelheid van 600 m/s.
Hoeveel bedraagt de versnelling van de kogel?
<A> 1,8×104 m/s2
<B> 3,6×104 m/s2
<C> 1,8×105 m/s2
<D> 9,6×105 m/s2
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Hier gebruiken we: vt2-v02 = 2 a Δs
v0 = 0 m/s
vt = 600 m/s
Δs = 1,0 m
vt2-v02 = 2 a Δs a = (vt2-v02) / 2 Δs = 6002 / 2,0 = 1,8 . 105 m/s2

Vraag: Augustus 2014

In de volgende opstelling beschouwen we twee massa's die verticaal onder elkaar opgehangen zijn aan touwen.
Opstelling A versnelt aan 2 m/s2 naar boven. Opstelling B versnelt aan 2 m/s2 naar onder. Opstelling C is in rust. Opstelling D beweegt eenparig naar boven met een snelheid van 2 m/s.
Welke beweringen over de touwspanningen zijn correct?
<A> FTA = FTB en FTC < FTD
<B> FTA > FTB en FTC < FTD
<C> FTA < FTB en FTC = FTD
<D> FTA > FTB en FTC = FTD
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

De bovenste massa heeft geen effect op de touwspanning tussen beide massa’s
Een beweging met eenparige snelheid is geen versnelling; dit heeft geen invloed op de spankracht in het touw
Dus FTC = FTD (= 10.g = 100 N)
Stel voor het inzicht bij FTB de versnelling naar onder = g: dan zijn beide massa’s gewichtloos en is er dus geen spankracht. Dus de versnelling naar onder, in de tweede opstelling, vermindert de spankracht en dus is FTB < FTA. (En omgekeerd: een versnelling naar boven maakt de massa’s zwaarder, dus verhoogt de spankracht in de eerste opstelling)
Dus antwoord D is juist.

Vraag: Augustus 2014

In de opstelling hieronder heeft het blok aan de rechterkant een volume van 50 cm3. Op de linker weegschaal leest men 800 g af, op de rechterweegschaal 1200 g.
Men verhoogt het niveau van de rechterweegschaal zodat het blok volledig ondergedompeld is in water.
Welke waarden leest men dan af op de twee weegschalen?
0,80 kg
1,20 kg
<A> mA = 0,85 kg en mB = 1,25 kg
<B> mA = 0,75 kg en mB = 1,25 kg
<C> mA = 0,75 kg en mB = 1,20 kg
<D> mA = 0,85 kg en mB = 1,20 kg
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

We berekenen de Archimedeskracht op het rechtse blokje als het onder water is:
FA = ρwater.g.Vow = 103.10.50.10-6 = 500.10-3 = 0,50 N
Dus het rechter blokje gaat minder tegengewicht geven aan het linkse blokje, dat daardoor 0,50 N harder op de weegschaal gaat duwen, dit is 0,50/g = 0,05 kg meer. Dus mA wordt 0,85 kg.
Rechts kan men het zo zien: het water duwt het blokje wel naar boven, maar het blokje (actie = -reactie) duwt het water met een gelijke kracht naar beneden. Dus langs deze kant komt er 0,50/g = 0,05 kg bij. Dus mB wordt 1,25 kg.

Vraag: Augustus 2014

Een duiker met zijn duikerpak heeft een massa van 90 kg. Als hij wil blijven zweven in water, dan moet hij 3 kg loodballast dragen. Hoeveel kg loodballast zal hij moeten dragen, als hij wil zweven in zeewater met een dichtheid van 1025 kg/m3?
<A> 2,3 kg
<B> 3,1 kg
<C> 4,8 kg
<D> 5,3 kg
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

In water: FA = 103.g.Vduiker = (90 + 3).g
In zeewater: FAZ = 1,025.103.g.Vduiker = (90 + x).g
Delen van vergelijking 2 door vergelijking 1 geeft:
1,025 = (90 + x)/(93)
1,025. 93 = 90 + x x = 95,325 – 90 = 5,3 kg

Vraag: Augustus 2014

Een thermisch geïsoleerd vat bevat 0,3 kg olie bij 20°C. De warmtecapaciteit van het vat is te verwaarlozen.
Hoeveel van deze olie van 0°C moet men hierbij toevoegen om een eindtemperatuur van 8°C te bekomen?
<A> 0,40 kg
<B> 0,45 kg
<C> 0,20 kg
<D> Niet te berekenen zonder de soortelijke warmtecapaciteit van de olie.

Antwoord: B

De warmteafgifte van de olie in het vat
= colie.(0,3 kg). (20°C – 8°C)
= 3,6. colie
De warmteopname van de toegevoegde olie
= colie.(x). (8°C – 0°C) = 8 . colie. x
Deze twee aan mekaar gelijk stellen geeft:
3,6. colie = 8 . colie. x
x = 3,6 / 8 = 0,45 kg

Vraag: Augustus 2014

Acht puntladingen met lading +Q staan concentrisch op afstand R van punt P en op gelijke afstanden van elkaar.
In functie van deze gegevens, hoeveel bedraagt de potentiaal in punt P?
<A> 0
<B> 8Q/2πεr
<C> 8Q/πεr
<D> 2Q/πεr
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

Formule potentiaal V = kQ/r.
Hier tellen we de potentialen door de 8 positieve ladingen op:
Vtot = 8 kQ/R
Nu is k = 1/(4πε), dus:
Vtot = 8 . 1/(4πε) Q/R = 2Q/(πεR)

Vraag: Augustus 2014

Gegeven is het volgend bedradingsschema van een spanningsbron en 4 weerstanden.
Hoeveel bedraagt het vermogen ontwikkeld in de kring?
<A> 240 W
<B> 180 W
<C> 120 W
<D> 60 W
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

De twee weerstanden van 8 Ω in parallel: dat kennen we: hun vervangingsweerstand is 4 Ω.
Samen met de twee andere weerstanden is de totale weerstand:
6 + 5 + 4 = 15 Ω.
En dan P = U2/R = 602/15 = 3600/15 = 240 W

Vraag: Augustus 2014

Een stroomvoerende geleider en een vierkant raam liggen in het vlak van het blad. Het raam beweegt met snelheid v naar rechts. Welke figuur tekent correct de krachten op de linker- en rechterzijde van het raam?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Het magnetisch veld door de stroomdraad gaat rechts van de stroomdraad in het blad (rechterhandregel, duim in richting stroom)
Als we ons van de stroomdraad verwijderen vermindert deze magnetische inductie, dus ontstaat er door de Wet van Lenz een stroom in het raam die een magnetisch veld in het blad opwekt.
Daarvoor moet de stroom in het raam in wijzerzin draaien.
Dan passen we linkerhand-FBI toe:
links in het raam stroom omhoog, B in het blad, dus Lorentzkracht naar links
rechts in het raam stroom omlaag, B in het blad, dus Lorentzkracht naar rechts
Dus antwoord A
De Lorentzkracht (BIL) is ook het grootst het dichtst bij de stroomdraad omdat daar de magnetische inductie het grootst is (en ook de geïnduceerde stroom).

Vraag: Augustus 2014

Een veer met krachtconstante k heeft een rustlengte L. Men bevestigt een massa m aan de veer en drukt ze een afstand d in naar boven.
In functie van deze gegevens, hoeveel bedraagt de amplitude van de harmonische trilling als men de massa loslaat?
<A> 2d
<B> d+mg/k
<C> A2d+mg/k
<D> L-d+mg/k
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De evenwichtsstand van de harmonische trilling (het midden van de beweging) is waar Fz = Fv, dus waar m.g = k.DL
De evenwichtsstand is dus DL = m.g/k
We laten los op L - d en de evenwichtsstand is L + DL
Dus de amplitude = (L + DL) – (L – d) = DL + d = d + m.g/k

Vraag: Augustus 2014

Gegeven in de volgende figuur zijn de posities van een voorwerp en het beeld voor een convergerende lens.
Hoeveel bedraagt de brandpuntsafstand van deze lens?
7,5 cm
3,0 cm
<A> 2,5 cm
<B> 3,0 cm
<C> 5,0 cm
<D> 7,0 cm

Antwoord: C

We passen de lensformule toe, maar als het beeld en voorwerp aan dezelfde kant ligt trekken we ze de twee termen af van elkaar, niet optellen!
1/f = 1/v - 1/b = 1/7,5 - 1/3
1/f = (7,5 - 3 ) / (7,5 . 3)
1/f = 4,5 / 22,5 = 1/5
f = 5,0 cm

Vraag: Augustus 2014

Een radio-isotoop heeft een halveringstijd van 13 uren. Hoeveel uren duurt het voordat de massa van deze stof terugvalt van 48 μg tot 1,5 μg?
<A> 416 h
<B> 78 h
<C> 65 h
<D> 52 h
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

48 mg/1,5 μg = 32 = 25
Dus 5 halfwaardetijden zijn nodig oftewel 5 . 13 = 65 uur.
Dus antwoord C.
Men kan ook gewoon aftellen:
Na 13 uur: nog 24 μg
Na 26 uur: nog 12 μg
Na 39 uur: nog 6 μg
Na 52 uur: nog 3 μg
Na 65 uur: nog 1,5 μg