Examenvragen - Fysica - Juli 2001

Vraag: Juli 2001

Een sprinter die 100 meter moet lopen, accelereert na vertrek gedurende 1,250 s met een gemiddelde versnelling van exact 8,00 ms-2. Daarna houdt hij de snelheid constant tot aan de eindstreep.
In hoeveel seconden legt sprinter de 100 m af?
<A> 10,0 s
<B> 10,3 s
<C> 10,5 s
<D> 10,6 s

Antwoord: D

Na 1,250 s is zijn snelheid v1 = a . Δt1 = 8,00 . 1,250 = 10 m/s
Hij heeft dan Ds1 = a/2 . Δt12 = 8,00/2 . (1,250)2 = 6,25 m afgelegd
(men kan ook stellen: vgem1 = 5,0 m/s, en dus Δs1 = 5 . 1,25 = 6,25 m, dat rekent makkelijker)
Dan rest nog 100 – 6, 25 = 93,75 m af te leggen aan 10 m/s:
Δt2 = Δs2 / v2 = 93,75 / 10 = 9,375 s
In totaal Δt = Δt1 + Δt2 = 1,250 s + 9,375 s = 10,6 s

Vraag: Juli 2001

Men laat een bal vallen van op een hoogte van 10 m. Na het eerste contact met de grond botst de bal terug tot op 8,0 m hoogte. De luchtweerstand wordt verwaarloosd. Wanneer de bal bij het volgend contact met de grond dezelfde fractie van zijn energie verliest, tot op welke hoogte x zal de bal dan terug botsen?
<A> 6,0 m
<B> 6,4 m
<C> 6,8 m
<D> 7,0 m

Antwoord: B

De bal verliest dus 20% van zijn energie in het contact.
Dus ook de volgende keer: 8 – (8*20/100) = 8 – 1,6 = 6,4 m

Vraag: Juli 2001

De figuur toont een U-vormige buis waarin kwik, water en een andere vloeistof X in evenwicht zijn met elkaar.
Dan kan gezegd worden dat:
<A> de druk in B groter is aan deze in A.
<B> indien de atmosferische druk wijzigt er zich een nieuw evenwicht instelt.
<C> de druk op het kwikoppervlak in het linkerbeen verschillend is van de druk op het kwikoppervlak in het rechterbeen.
<D> de onbekende vloeistof een massadichtheid heeft van 800 kg/m3.

Antwoord: D

B is in alle geval fout: de atmosferische druk werkt langs beide zijden even sterk en heeft geen invloed op het evenwicht
C kan ook niet juist zijn: bij evenwicht is de druk op de kwikkolom links even groot als rechts
A wachten we nog even af
De druk links op de kwikkolom moet gelijk zijn aan de druk rechts dus: ρx.g.0,50 = ρw.g.0,40 ρx = 103.0,40/0,50 = 0,80.103 kg/m3 = 800 kg/m3
Dus antwoord D is juist
Hoe zit het trouwens met A? Als dat waar was dan zou:
1000.g.0,20 groter moeten zijn dan 800.g.0,25. Dit antwoord is dus fout want pA blijkt = pB.

Vraag: Juli 2001

De grafiek geeft de temperatuur weer van 1,0 kg van een stof die verwarmd wordt. De stof was oorspronkelijk in vaste toestand. De toegevoegde warmte bedraagt 2000 J/min en er zijn geen warmteverliezen.
Welke van de onderstaande beweringen is juist?
<A> Na 4 min is de stof in de vloeibare fase.
<B> De soortelijke warmtecapaciteit van de stof is groter in de vloeibare fase dan in de vaste fase.
<C> De totale warmtehoeveelheid, nodig om de stof van de vaste fase naar de vloeibare fase over te laten gaan, bedraagt 6000 J.
<D> Na 10 min is de stof volledig verdampt.

Antwoord: C

Na 4 minuten begint de stof te smelten: er is dan vast en vloeibaar. Dus A is fout.
Q = c.m. ΔT. Nu is Q een constante (per minuut wordt er 2000 J toegevoegd), maar we zien dat ΔT in vloeibare fase steiler is, dus ΔT is groter, dus moet c wel kleiner zijn.
Dus B is fout
D is ook fout: er moet nog eerst de fase zijn waar vloeistof en damp beide voorkomen
Nog even C checken: gedurende 3 minuten (van min 4 tot min 7) gaan we over van volledig vast naar volledig vloeibaar.
Dus 3 min . 2000 J/min = 6000 J
C is juist

Vraag: Juli 2001

Een niet-geladen metalen (geleidende) bol is opgehangen aan een niet-geleidende (isolerende) draad (zie onderstaande figuur). Er wordt een positieve lading in de nabijheid van de metalen bol gebracht. Het blijkt dat deze positieve lading de metalen bol aantrekt.
Waarom trekt de positieve lading de metalen bol aan?
<A> omdat de metalen bol een netto negatieve lading krijgt door elektrostatische inductie (influentie).
<B> omdat er een herverdeling van de lading optreedt door elektrostatische inductie (influentie).
<C> omdat de metalen bol een netto positieve lading krijgt door elektrostatische inductie (influentie).
<D> omdat de metalen bol door elektrostatische inductie (influentie) positieve lading verliest.

Antwoord: B

Herverdeling van ladingen gebeurt door elektrostatische inductie: de negatieve ladingen van de metalen bol gaan aan de linkerkant zitten, daardoor zal er aantrekking zijn.
Antwoord B

Vraag: Juli 2001

Gegeven de volgende schakeling.
Hoeveel bedraagt de weerstandswaarde van R?
<A> 50 Ω
<B> 75 Ω
<C> 100 Ω
<D> 200 Ω

Antwoord: A

De totale vervangingsweerstand Rv = U/I = 250/2,0 = 125 Ω
De vervangingsweerstand van het drietal bovenaan is dan 125 Ω – 75 Ω = 50 Ω
Voor het drietal bovenaan geldt dan: 1/50 = 1/100 + 1/(2R)
Hieruit kunnen we besluiten dat 2R = 100 en dus R = 50 Ω

Vraag: Juli 2001

Onderstaande figuur geeft de doorsnede weer van twee oneindig lange, parallelle, rechte stroomdraden L1 en L2. De stroomsterkte in beide draden is even groot; de stroomzin is echter verschillend. In het punt A is de grootte van de magnetische inductie 60 mT.
Hoeveel bedraagt de grootte van de magnetische inductie in het punt B?
<A> 80 mT
<B> 40 mT
<C> 30 mT
<D> 20 mT

Antwoord: D

In A wijst de magnetische inductie door L1 naar beneden, door L2 ook naar beneden (rechterhandregel)
De afstand van A tot L1 en L2 is gelijk, dus elk van beide magnetische inducties in A is 30 mT
Nu in punt B: magnetische inductie door L2 is hier 30 mT en naar boven wijzend. Magnetische inductie door L1 drie maal kleiner dan 30 mT (de magnetische inductie is omgekeerd evenredig met de afstand tot de stroomdraad), dus 10 mT, en wijzend naar onder.
Dus de resulterende magnetische inductie heeft als grootte 20 mT en wijst naar boven.

Vraag: Juli 2001

Een kogel opgehangen aan een massaloos, niet uitrekbaar koord, wordt vanuit het punt Q losgelaten (zie figuur).
De versnellingsvector van de kogel in het punt P wordt dan weergegeven door welke vector?
<A> Vector A
<B> Vector B
<C> Vector C
<D> Vector D

Antwoord: A

De versnelling is hier recht naar boven gericht. Spankracht staat recht naar boven, zwaartekracht staat recht naar onder. Resultante wijst naar boven.

Vraag: Juli 2001

Voor een boventoon opgewekt in een orgelpijp geldt:
<A> dat de frequentie kleiner is dan de bijhorende grondtoon.
<B> dat de voortplantingssnelheid groter is dan die van de bijhorende grondtoon.
<C> dat de voortplantingssnelheid kleiner is dan die van de bijhorende grondtoon.
<D> dat de golflengte kleiner is dan deze van de bijhorende grondtoon.

Antwoord: D

De grondtoon heeft altijd de laagste frequentie, dus A is fout
De voortplantingssnelheid is hier de voortplantingssnelheid van geluid in de lucht, deze is 340 m/s en hangt niet af van de frequentie, dus B en C zijn fout
De grondtoon heeft altijd de laagste frequentie en aangezien λ = v/f = 340/f zal de grondtoon de hoogste l hebben, dus antwoord D is juist