Examenvragen - Fysica - Juli 2014

Vraag: Juli 2014

Een ingenieur moet in Zaventem een startbaan voor vliegtuigen ontwerpen. Een vliegtuig kan opstijgen bij een snelheid van 216 km/h. De minimale versnelling voor vliegtuigen is 3 m/s2.
Hoeveel bedraagt de minimale lengte voor deze startbaan?
<A> 600 m
<B> 300 m
<C> 2400 m
<D> 1200 m
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Hier gebruiken we: vt2-v02 = 2 a Δs
v0 = 0 m/s
vt = 216 km/h = 60 m/s
a = 3 m/s2
Δs = vt2-v02 / 2 a = 602 / 6 = 600 m

Vraag: Juli 2014

Een boogschutter verplaatst het touw van de boog over een afstand van 60 cm om een pijl af te schieten. In de figuur hieronder staat de kracht die hij moet uitoefenen als functie van de rekafstand.
Welke arbeid moet de boogschutter leveren om een pijl af te schieten?
d (cm)
<A> 9000 J
<B> 180 J
<C> 90 J
<D> 18000 J
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De arbeid nodig is de oppervlakte onder de F-s curve.
Deze is (300 . 0,60) / 2 = 90 J

Vraag: Juli 2014

Twee ladingen, Q1=+Q en Q2=-4Q, en vier punten: S,P,T en R, bevinden zich op een rechte.
Welke bewering over de veldsterkte en potentiaal in die punten is correct?
<A>De potentiaal in punt S is nul, de veldsterkte in punt R verschilt van nul.
<B> Zowel de veldsterkte als de potentiaal in P verschilt van nul.
<C> In punt T is de veldsterkte nul en verschilt de potentiaal van nul.
<D> De potentiaal in punt P is nul, de veldsterkte in punt S is nul.
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

Eerst kijken we de potentiaal na: V = kQ/r
Q2 is 4x groter dan Q1. In punt P is ook de afstand tot Q2 4x groter. Dus de potentiaal in P is nul.
Gevolg is dat A in alle geval fout is: in punt S kan de potentiaal dan nooit 0 zijn.
Ook B is dan fout.
Dus het kan enkel C of D zijn. De veldsterkte is nu E = kQ/r2. We nemen nu S: Q2 is 4x groter dan Q1, de afstand tot Q2 is 2x groter, dus het kwadraat 4x groter. Dus de veldsterkte in S is nul. Antwoord D is juist.
Ter info: de veldsterkte in T kan niet nul zijn, omdat ze nul is in S, dus antwoord C is fout.

Vraag: Juli 2014

Gegeven is een stroomkring met een vaste weerstand R1 en een variabele weerstand R2.
Wanneer R2 gelijk is aan 0, dan is de stroom gelijk aan 5 mA. Wanneer R2 zeer groot is, dan wordt de spanning over R2 gelijk 20 V.
Hoeveel bedraagt de stroom als de variabele weerstand ingesteld wordt op 1 k Ω?
<A> 20 mA
<B> 4 mA
<C> 2 mA
<D> 5 mA
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

“Als R2 zeer groot is”, dat kunnen we ons dan voorstellen als een onderbreking van de stroom op dat punt.
Dan is de potentiaal over R2 de potentiaal over de stroombron, en dus levert de stroombron 20 V
Als R2 gelijk is aan 0, is er enkel R1 in de stroomkring:
R1 = U/I = 20 V / 0,005 A = 4000 Ω
Dus als R2 gelijk is aan 1000 Ω, dan is de totale weerstand (in serie) 5000 Ω.
De stroom kunnen we dan berekenen met:
I = 20 / 5000 = 0,004 A = 4 mA.

Vraag: Juli 2014

Een gesloten geleider beweegt van links naar rechts door een magnetisch veld met veldlijnen die verdwijnen in het blad.
In welke zin (wijzerzin, tegenwijzerzin) ontstaat een stroom in de geleider aan de linkerzijde en in welke zin aan de rechterzijde?
<A> Links en rechts wijzerzin
<B> Links wijzerzin en rechts tegenwijzerzin
<C> Links tegenwijzerzin en rechts wijzerzin
<D> Links en rechts tegenwijzerzin

Antwoord: C

Er wordt in de geleider, links, volgens de wet van Lenz dan een magnetisch veld opgewekt dat uit het blad komt.
Daarvoor moet de stroom in tegenwijzerzin draaien (rechterhand, duim uit het blad).
Rechts is het tegenovergestelde geval: de magnetische inductie in het blad vermindert, waardoor een magnetisch veld in het blad in de geleider wordt opgewekt. Daarvoor moet de stroom in wijzerzin draaien.
Dus antwoord C

Vraag: Juli 2014

In de grafiek hieronder staat een voorwerp, een lens en het beeld getekend. Het voorwerp is 9 cm groot, het beeld 3 cm.
Hoeveel bedraagt de brandpuntsafstand van deze lens?
<A> 2,0 cm
<B> 2,5 cm
<C> 3,0 cm
<D> 3,5 cm
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De vergroting kan men niet alleen met de afstanden berekenen, maar ook met de grootten: G = grootte beeld/grootte voorwerp
Dus G = 1/3. Nu is G ook beeldafstand (b) /voorwerpsafstand (v)
Dus b/v = 1/3 b = 1/3 . v
We kennen v: 10 cm, dus b = 10/3 cm
Dus we passen nu de lensformule toe:
1/f = 1/b + 1/v = 1/(10/3) + 1/10 = 3/10 + 1/10 = 4/10
Dus f = 10/4 = 2,5 cm
Opgelet! Ik heb hier, zoals menig student zelf ook zou doen, als eenheden cm gekozen. Dit kan hier wel, maar het is toch gevaarlijk: formules worden normaal gesproken opgelost in standaardeenheden, en voor lengte is dit meter en men zou kunnen vergeten, omdat de eenheden in de tussenliggende formules niet geschreven wordt, dat het om cm gaat.

Vraag: Juli 2014

In een radioactieve vervalreeks vervalt Th (Z=90, A=232) door α-verval en β-verval tot Pb (Z= 82, A= 208) .
Hoeveel α-vervalreacties en β-vervalreacties zijn hiermee in overeenstemming?
<A> 24 α-vervalreacties en 8 β-vervalreacties
<B> 24 α-vervalreacties en 2 β-vervalreacties
<C> 6 α-vervalreacties en 4 β-vervalreacties
<D> 6 α-vervalreacties en 2 β-vervalreacties
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Het verschil in massagetal (A) is 232 – 208, dus 24
Beta-deeltjes hebben geen invloed op het massagetal, dus de 24 eenheden minder komen volledig van het alfa-verval, dit zijn heliumkernen met A = 4 en Z = 2. Er zijn er dus 6 van nodig.
Het verschil in aantal protonen (Z) is 90 – 82 = 8.
Het alfa-verval verlaagt het aantal protonen met 6 x 2, dus 12 protonen.
Dus moeten er door beta-verval weer 4 protonen bijkomen.
4 neutronen worden dus omgezet naar 4 protonen en 4 elektronen (beta-min) worden uitgestuurd.
Dus antwoord C