Examenvragen - Fysica - Juli 2015

Vraag: Juli 2015

Een bal voert een verticale beweging uit in een afgesloten ruimte. De bijgaande vy(t)-grafiek stelt de snelheid van een bal als functie van de tijd t voor.
<A> de bal valt, wordt opgevangen en wordt dan naar beneden gegooid met een grotere snelheid.
<B> de bal beweegt omhoog, botst met het plafond en valt.
<C> de bal valt, botst met de vloer en beweegt omhoog.
<D> de bal beweegt omhoog, wordt opgevangen en losgelaten.

Antwoord: B

In het eerste deel is de snelheid positief en ze daalt: de bal gaat naar boven en vertraagt door de valversnelling
Bij de stippellijntjes verandert de snelheid van teken, de zin van de snelheid verandert: hier botst de bal
De negatieve snelheid daalt nog: de absolute waarde van de snelheid vergroot, dus er is een versnelling naar beneden: de bal valt weer naar beneden

Vraag: Juli 2015

Gegeven een aantal krachten in een vlak waarvan de grootte gelijk is aan 5N, 10N, 15N, 20N en 25N.
Bij welke van de onderstaande combinaties kan de som van de krachten gelijk aan nul zijn?
<A> 5N, 5N, 20N
<B> 5N, 10N, 20N
<C> 5N, 10N, 10N
<D> 5N, 15N, 25N

Antwoord: C

Als de grootste kracht groter is dan de som van de twee anderen, kunnen die twee nooit de grootste kracht compenseren
Bij C is dit niet het geval, daar kan het wel:

Vraag: Juli 2015

Een astronaut vertrekt met zijn ruimteschip van de planeet Zylton. De valversnelling op Zylton is viermaal kleiner dan de valversnelling g op de aarde. Op het moment van de lancering is de verticale opwaartse versnelling gelijk aan g/4.
Hoeveel bedraagt de verhouding van het gewicht (kracht op ondersteunend oppervlak) van de astronaut bij de lancering op Zylton tot het gewicht van de astronaut op de aarde?
<A> 0,25
<B> 0,50
<C> 1,00
<D> 2,00

Antwoord: B

Gewicht van de astronaut in rust op aarde: m.g
Gewicht van de astronaut op Zylton = m.g/4
De raket versnelt naar boven met g/4, dus het gewicht van de astronaut wordt groter met m.g/4
Het totale gewicht van de astronaut in de versnellende raket is dan = m.g/4 + m.g/4 = m.g/2
Dus het gewicht van de astronaut in de versnellende raket op Zylton is tweemaal kleiner dan het gewicht van de astronaut in rust op aarde

Vraag: Juli 2015

Het zijaanzicht van een glijbaan toont een helling die overgaat in een cirkel met straal r.
Een kleine massa wordt losgelaten vanuit rust vanaf een hoogte 2r en glijdt wrijvingsloos naar beneden.
Hoeveel bedraagt de versnelling van de kleine massa in het laagste punt van de baan?
<A> g
<B> 2 g
<C> 3 g
<D> 4 g

Antwoord: D

De potentiële energie wordt omgezet in kinetische:
v2 = 2 g Δh = 4 g r
Het voorwerp zit nu in een cirkelvormige beweging, daarvoor geldt:
a = v2 / r ofwel 4 g r / r = 4 g

Vraag: Juli 2015

In een U-vormige buis bevinden zich drie verschillende, niet mengbare vloeistoffen met dichtheden ρ1, ρ2 en ρ3. De hoogte h1 = 10 cm en h3 = 15 cm.
Druk dichtheid ρ3 uit in functie van ρ1 en ρ2.
<A> ρ3 = (2 ρ1 + ρ2)/3
<B> ρ3 = 2 ρ1 + 3 ρ2
<C> ρ3 = (3 ρ1 + ρ2)/2
<D> ρ3 = 3 ρ1 + 2 ρ2

Antwoord: A

Op niveau L is de druk links is gelijk aan de druk rechts:
ρ3.g.h3 = ρ1.g.h1 + ρ2.g.(h3 – h1)
ρ3 . 0,15 = ρ1 . 0,10 + ρ2 . 0,05
ρ3 = (ρ1 . 0,10 + ρ2 . 0,05)/0,15
ρ3 = (2 ρ1 + ρ2)/3

Vraag: Juli 2015

In een grote cilinder met volume V is een verplaatsbare perfecte zuiger aangebracht die de cilinder in twee gelijke compartimenten 1 en 2 verdeelt. Deze zijn gevuld met hetzelfde ideale gas.
De zuiger wordt bij constante temperatuur naar rechts verschoven zodat de druk in compartiment 2 gelijk is aan driemaal de druk in compartiment 1.
Hoeveel bedraagt de verhouding van het volume V1 van compartiment 1 tot het totale volume V?
<A> 1/4
<B> 3/4
<C> 2/3
<D> 1/3

Antwoord: B

Hier geldt dat in elk compartiment p.V constant blijft
In beide compartimenten zit evenveel mol gas, dus p.V links blijft gelijk aan p.V rechts
Na verschuiven geldt dus: p1 . V1 = 3p1 . V2
Dus V1 = 3 V2
Nu is V2 = V – V1
De tweede in de eerste substitueren geeft: V1 = 3V – 3V1
4 V1 = 3V V1 = 3V/4

Vraag: Juli 2015

Gegeven zijn een positieve lading Q1 en een negatieve lading Q2, met |Q1| < |Q2|.
Een derde positieve lading, geplaatst op de rechte door Q1 en Q2, kan een netto kracht gelijk aan nul ondervinden...
<A> enkel links van lading Q1
<B> enkel tussen Q1 en Q2
<C> enkel rechts Q2
<D> zowel links van Q1 als rechts van Q2

Antwoord: A

Links van Q1? Dat kan, de krachten werken in tegengestelde zin.
De afstand tot Q1 is kleiner, maar ook de lading van Q1 is kleiner, dus kan de kracht door Q1 wel gelijk zijn aan die van Q2
Tussen Q1 en Q2? Kan niet, de krachten werken in gelijke zin
Rechts van Q2? De krachten werken in tegengestelde zin
Maar de afstand tot Q2 is kleiner en de lading van Q2 groter, die kracht is dus altijd groter dan de kracht door Q1
Dus kan enkel links van Q1, dus antwoord A

Vraag: Juli 2015

Drie identieke weerstanden en een spanningsbron U zijn geschakeld zoals in de figuur.
Hoeveel bedraagt de grootte van de spanning UAB tussen de punten A en B?
<A> 1/3 U
<B> 2/3 U
<C> 1/2 U
<D> U

Antwoord: C

Door het rechtergedeelte gaat geen stroom (is open), dus hebben we eigenlijk een keten met 2 keer R en meten we de spanning over één R
De stroomsterkte I = U/(2R) en de spanning over die ene R = R.I = R.U/(2R) = U/2

Vraag: Juli 2015

Een metalen draad staat loodrecht op een homogeen magnetisch veld 𝐵 (zie figuur). Door de draad loopt een stroom I.
De oriëntatie van de kracht op de draad wordt correct weergegeven in figuur:

Antwoord: A

Linkerhand FBI: wijsvinger (B) in blad, middelvinger (I) naar rechts, duim (F) wijst omhoog
Dus A

Vraag: Juli 2015

Een elektron beweegt met constante snelheid v volgens een rechte baan door een homogeen elektrisch veld en een homogeen magnetisch veld die loodrecht op elkaar staan. Hierbij is E = 4,0 kV/m en B = 8,0 mT.
Hoeveel bedraagt de grootte van de snelheid van het elektron?
<A> 2,0 × 10-6 m/s
<B> 32 m/s
<C> 2,0 × 103 m/s
<D> 5,0 × 105 m/s

Antwoord: D

De Lorentzkracht die het elektron door het magnetisch veld ondervindt = B.q.v = B.e.v
Ze is (linkerhand FBI en I tegengesteld aan v want lading elektron is negatief) naar rechts gericht
Nu zal het elektrisch veld een kracht in de andere richting veroorzaken (+ ligt langs links, - langs rechts, dus elektron naar links getrokken) FQ = q.E = e.E
Aangezien beide gelijk zijn: e.E = B.e.v
v = E/B
v = 4,0 . 103 / (8,0 . 10-3) = 5,0 . 105 m/s

Vraag: Juli 2015

Een voorwerp voert een harmonische trilling uit met maximale snelheid vmax.
Als de amplitude en de periode tweemaal groter worden, hoeveel bedraagt dan de maximale snelheid van het voorwerp?
<A> 4 vmax
<B> 2 vmax
<C> 1/2 vmax
<D> vmax

Antwoord: D

Voor een harmonische trilling geldt y = A . sin (ωt + Φ)
De snelheid is v = dy/dt = A .ω. cos (ωt + F)
Deze is maximaal v = A . ω (dit is trouwens in de evenwichtsstand)
Nu is v = A . ω = A.2π/T
Als we nu A verdubbelen en T verdubbelen, blijft de snelheid gelijk

Vraag: Juli 2015

De vergelijking van een lopende golf 1 is 𝑦1(𝑥, 𝑡) = 2 sin(12 π 𝑡 + 5 π 𝑥), met t in s en x in m. Een andere lopende golf 2, voorgesteld door 𝑦2(𝑥, 𝑡) heeft dezelfde amplitude als golf 1, een periode die 3 keer groter is en een golflengte die de helft is van deze van golf 1.
De trilling 𝑦(𝑡) door golf 2 opgelegd aan een punt wordt gegeven door:

Antwoord: B

Vraag: Juli 2015

Beschouw een halfcirkelvormige glazen plaat in lucht. Bij een experiment treft een laserstraal de halfcirkelvormige glazen plaat evenwijdig met de symmetrieas van de plaat.
De stralengang van de laserstraal is dan:

Antwoord: D

Van lucht naar glas is er geen verandering omdat de straal loodrecht invalt
Van glas naar lucht gaat de straal weg van de normaal (loodlijn op het scheidingsvlak)

Vraag: Juli 2015

Een voorwerp V bevindt zich tussen een bolle lens en het brandpunt F van de lens.
Welk beeld wordt door de lens van het voorwerp gevormd?
<A> Van het voorwerp wordt een vergroot, reëel beeld gevormd
<B> Van het voorwerp wordt een verkleind, reëel beeld gevormd
<C> Van het voorwerp wordt een virtueel beeld gevormd dat men kan zien
<D> Van het voorwerp wordt een virtueel beeld gevormd dat men niet kan zien

Antwoord: C

Vraag: Juli 2015

Het radio-isotoop jodium 123I vervalt tot telluur 123Te. De halfwaardetijd van 123I bedraagt 13 h.
Een staal bevat op t = 0 h enkel jodium. Op t = 39 h stelt men vast dat er 42 mg telluur aanwezig is.
Hoeveel jodium was op t = 0 h in het staal aanwezig?
<A> 48 mg
<B> 63 mg
<C> 126 mg
<D> 336 mg

Antwoord: A

Voor de massa 123I geldt: mt = m0.2-t/T
m39h = m0.2-39/13 = m0.2-3 = m0/8
Dus er is al 7/8 m0 omgezet in telluur
Dus 7/8 m0 = 42 mg m0 = 42 * 8 / 7 = 48 mg