Examenvragen - Fysica - Modelvragen 2007

Vraag: Modelvragen 2007

Twee stenen worden van op dezelfde hoogte horizontaal weggeworpen in het punt A: steen 1 met een snelheid v1 en steen 2 met snelheid v2.
Steen 1 komt neer op een afstand x1 van het punt O en steen 2 op een afstand x2 van O.
Opdat x2 = 2x1, wat is de verhouding v2 / v1?
<A> 2
<B> √2
<C> 4
<D> Dit is niet te berekenen daar de valtijden niet bekend zijn.

Antwoord: A

De valtijden zijn in beide gevallen gelijk
x1 = v1 . Δt en x2 = v2 . Δt
Als x2 = 2x1 dan is v2 . Δt = 2 . v1 . Δt v2 = 2 . v1

Vraag: Modelvragen 2007

Een draad, waarvan de massa mag verwaarloosd worden, wordt gespannen enerzijds tussen twee muren die op 1,00 m van elkaar verwijderd zijn (figuren 1 en 2) en anderzijds tussen twee muren op 2,00 m van elkaar (figuren 3 en 4). In het midden van de draad wordt een massa m van 2,0 kg opgehangen. De afstand waarover de draad doorzakt wordt aangegeven boven iedere figuur.
In welk van de voorgestelde gevallen 2, 3 en 4 is de spankracht in de draad dezelfde als in geval 1?
<A> Enkel in geval 2
<B> Enkel in geval 3
<C> Enkel in geval 4
<D> In geen enkel van de voorgestelde gevallen

Antwoord: C

De vectoriele som FT van FT1 en FT2, de spankrachten in het touw, moet ten allen tijde gelijk zijn aan de tegengestelde van de zwaartekracht (Fz).
In de figuur is sin α = FT/2 / FT1 = Fz / (2FT1)
Dus is FT1 = Fz/(2.sin α)
Dus de hoek α moet in de twee gevallen waarin de spankracht in het touw gelijk is gelijk zijn.
Dit is niet het geval voor situatie 2: α is kleiner. Ook niet in situatie 3: α is groter
Wel in situatie 4: α is hier even groot (omdat tan α = afstand van midden koord tot top / halve afstand tussen de palen)

Vraag: Modelvragen 2007

Een autobestuurder vertrekt in punt P en versnelt tot in punt Q. Vervolgens neemt hij een bocht in de vorm van een halve cirkel met een in grootte constante snelheid tot in punt R. Hij remt dan af om in punt S tot stilstand te komen. De weg is volkomen horizontaal. De resulterende krachten die tijdens de rit op de wagen worden uitgeoefend in de op de figuur aangeduide standen, zijn het best weergegeven in figuur:

Antwoord: B

Voor bocht versnelling naar rechts, dus kracht naar rechts
In de bocht geldt de centripetale kracht, die is naar binnen gericht
Na de bocht vertraging, dus versnelling naar rechts, dus kracht naar rechts

Vraag: Modelvragen 2007

Bij kunstmatige voeding gebruikt men een katheter (een kunststof slangetje), die langs de neus in de maag gebracht wordt. De druk aan het uiteinde van de katheter moet echter groter zijn dan de druk in de maag.
Wanneer het niveau van de kunstvoeding, met een massadichtheid van 900 kg/m3, zich 70,0 cm boven het uiteinde van de katheter in de maag bevindt, wat is dan de gewichtsdruk aan het uiteinde van de katheter?
<A> 6,2×102 Pa
<B> 6,9×102 Pa
<C> 6,2×103 Pa
<D> 6,9×103 Pa

Antwoord: C

p = ρ.g.h = 900.9,81.0,70 = 6,20.103 Pa
Er wordt hier geen atmosferische druk bijgeteld omdat deze ook al in de maag geldt

Vraag: Modelvragen 2007

Men schiet een geweerkogel met een massa van 10,0 g en een snelheid van 2000 m/s in een blok paraffine van 1,00 kg. In de paraffine komt de kogel door wrijving tot stilstand waardoor de temperatuur van de paraffine stijgt. De soortelijke warmtecapaciteit van paraffine is 2800 J.kg-1K-1.
Hoeveel bedraagt de temperatuurverhoging van de paraffine?
<A> 1,78 K
<B> 3,57 K
<C> 7,14 K
<D> 10,7 K

Antwoord: C

Hier wordt alle kinetische energie (van massa m1) in warmte omgezet die de paraffine (met massa m2) opwarmt:
Als we de opwarming en massa van de kogel verwaarlozen:
m1v2/2 = c.m2. Δθ
Δθ = m1v2 / (2c.m2) = 0,0100.(2000)2 / (2.2800.1,00)
Δθ = 4,00.104 / (2.2800.1,00)
Δθ = 2,00.104 / (2800) = 7,14 °C (of K, het gaat om een temperatuurverschil)

Vraag: Modelvragen 2007

We beschouwen een ideaal gas dat overgaat van toestand 1 naar toestand 2 (zie figuur).
Over het volume en de druk kan je het volgende zeggen:
<A> V2 = (T1/T2) . V1 ; p = constante
<B> V2 = (T1/T2) . V1 ; p ≠ constante
<C> V2 = (T2/T1) . V1 ; p = constante
<D> V2 = (T2/T1) . V1 ; p ≠ constante

Antwoord: C

Hier is er een evenredig verband tussen V en T, dit treedt op bij constante druk
Hierbij is V1/T1 = V2/T2, hetgeen gelijk is aan antwoord C

Vraag: Modelvragen 2007

Een positieve lading Q(+) en een negatieve lading Q(-) worden op een x-as geplaatst zoals op de figuur aangeduid is.
In welke van de punten P, R, S, T en Z zal een negatieve lading een resulterende kracht ondervinden evenwijdig met de x-as en naar rechts georiënteerd?
<A> in Z en S
<B> in T en P
<C> in P en S
<D> in R en T

Antwoord: A

Teken de krachten, naar Q+ toe, van Q- weg.
In R, P en T is de resultante vector naar links
In Z is de aantrekking groter dan de afstoting, omdat Q+ dichter ligt dan Q-, dus is de resulterende kracht naar rechts (en evenwijdig met de x-as, erop eigenlijk)
In S is de afstoting groter dan de aantrekking, omdat Q- dichter ligt dan Q-+, dus is de resulterende kracht ook naar rechts (en evenwijdig met de x-as, erop)

Vraag: Modelvragen 2007

Gegeven onderstaande elektrische kring met een ideale spanningsbron.
Hoeveel bedraagt het vermogen omgezet in warmte in R1?
<A> 0,72 W
<B> 4,5 W
<C> 8,0 W
<D> 16 W

Antwoord: C

De vervangingsweerstand Rv23 : 1/ Rv23 = 1/6 + 1/12 = 3/12 = ¼, dus Rv23 = 4,0 Ω
Dus de totale vervangingsweerstand R = 4,0 Ω + 2,0 Ω = 6,0 Ω
Dus I = U/R = 12,0 / 6,0 = 2,0 A
En dan: P1 = R1.I2 = 2,0 . (2,0)2 = 8,0 W

Vraag: Modelvragen 2007

Onderstaande figuren stellen een lange, rechte stroomvoerende geleider voor in de nabijheid van een cirkelvormige geleider. Beide geleiders liggen in het vlak van het papier.
In de rechte geleider is de stroomsterkte I veranderlijk, waardoor er in de cirkelvormige geleider een stroom geïnduceerd wordt.
In welk van de onderstaande figuren is de zin van de geïnduceerde stroom correct aangeduid?

Antwoord: C

We passen de rechthandregel op de stroomvoerende geleider toe, duim in richting stroom
Dan gaat het opgewekte magnetisch veld in A en C in het blad, komt in B en D uit het blad
Situatie A: Stroom neemt af, dus het magnetisch dat die in het blad gaat neemt af, dus wekt winding een magnetisch veld op op die in het blad loopt (wet van Lenz). Dus (rechterhandregel) stroom moet in wijzerzin lopen, dus A is fout
Situatie B: men kan hetzelfde toepassen, maar ook eenvoudig zien dat beide zinnen omgekeerd zijn en dus zal ook dit fout zijn
Situatie C: Stroom neemt toe, dus het magnetisch dat die in het blad gaat neemt toe, dus wekt winding een magnetisch veld op op die uit het blad komt (wet van Lenz). Dus (rechterhandregel) stroom moet in tegenwijzerzin lopen. Dit klopt.
Als situatie C juist is, kan situatie D (stroom in geleider loopt tegengesteld, maar stroom winding loopt hetzelfde) niet juist zijn
Dus enkel antwoord C is juist

Vraag: Modelvragen 2007

Een deeltje voert een harmonische trilling uit. De eerste figuur stelt de uitwijking y voor als functie van de tijd t.
Wat stelt figuur 2 als functie van de tijd t voor?
<A> De snelheid van het deeltje als functie van de tijd.
<B> De kinetische energie van het deeltje als functie van de tijd.
<C> De potentiële energie van het deeltje als functie van de tijd.
<D> De versnelling van het deeltje als functie van de tijd.

Antwoord: C

Optie A kan niet: de snelheid is maximaal bij passeren van de evenwichtsstand, dat is hier niet het geval
Optie B: de snelheid, en dus de kinetische energie (mv2/2) is maximaal bij passeren van de evenwichtsstand, dat is hier niet het geval
Optie D: de versnelling moet zowel positieve als negatieve waarden aannemen, dit is niet het geval
Optie C: Ep = k.DL2/2: dus volgt de uitwijking, maar dan gekwadrateerd, dus altijd positief en dat klopt in de figuur