UITWERKING TOELICHTING OP DE ANTWOORDEN VAN HET EXAMEN 2000
VAK:
NATUURKUNDE
NIVEAU:
VBO-C
EXAMEN:
2000-I
Deze uitwerking wordt ook opgenomen in de Examenbundel Onderwijspers 2001-2002 die in de zomer van 2001 bij ThiemeMeulenhoff zal verschijnen.
De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden. ThiemeMeulenhoff is een educatieve uitgeverij waarin alle fondsen van de voormalige uitgeverijen Meulenhoff Educatief, SMD Educatieve Uitgevers en uitgeverij Thieme zijn samengevoegd. De uitgaven die ThiemeMeulenhoff ontwikkelt, richten zich op het totale onderwijsveld: basisonderwijs, voortgezet onderwijs, beroepsonderwijs & volwasseneneducatie en hoger onderwijs. Copyright © 2001 ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voorzover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 jº het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (Postbus 882, 1180 AW Amstelveen). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.
1. D Bij de getekende stroommeters (Ampèremeters) is elk schaaldeel 0,2 A. 2.
De hoeveelheid warmte die het water afstaat, wordt met de volgende formule berekend: Hierin is: Q = m x c x (Te – Tb) Q = 0,2 x 4180 x 70 Q de hoeveelheid warmte in Joule Q = 58520 J m de massa van het water: 0,2 kg c de soortelijke warmte van water: Ook Q = 59 . 103 J. 4180 J. kg–1. K–1 (Te – Tb) het temperatuurverschil in K (°C): 90 – 20 = 70
3. C In het begin is het temperatuurverschil met de omgeving groot, het afkoelen gaat dan snel. Als de temperatuur van het water dichter bij de kamertemperatuur komt, gaat het afkoelen minder snel. 4.
De fase-overgang van water naar waterdamp heet verdampen.
5.
De stroomsterkte in de toevoerdraad wordt als volgt berekend: P=UxI Hierin is: 1840 = 230 x I P het opgenomen vermogen: 1840 W I = 1840 : 230 U de spanning: 230 V I = 8 A. I de stroomsterkte in A
6. B Omdat één draad van het element doorbrandt, wordt de totale weerstand van het verwarmingselement groter. De stroomsterkte zal daardoor kleiner worden. 7.
Als de ventilator niet goed werkt, zal er niet voldoende warmte worden afgevoerd. De temperatuur van de weerstandsdraden kan daardoor zo hoog worden dat er draden smelten. Het smelten wordt in dit geval doorbranden genoemd.
8. E Het energieverbruik van de droger wordt berekend met: E=Pxt Hierin is: E=2x3 E de energie in kWh E = 6 kWh. P het opgenomen vermogen: 2 kW t de tijd: 3 uur 9. C De blokjes zijn even zwaar, de massa van de blokjes is gelijk. Het blokje dat van het lichtste materiaal is gemaakt, zal het grootste volume hebben. Soortelijke massa ρ: ijzer 7,87 . 103 kg . m3 – messing 8,5 . 103 kg . m3 koper 8,96 . 103 kg . m3.
10. 0
10
20
30
percentage antivries (%) 40 50
-5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 vriespunt (°C) -45
11. A
+
F
12. A Een beeld op een scherm is altijd een reëel beeld. In de tekening van vraag 11 is te zien dat het beeld omgekeerd is. 13. D Door een groter diafragma te kiezen, komt er meer licht op de film. Met een langere sluitertijd wordt de film langer belicht. 14.
Bij een lange sluitertijd wordt de kans op onscherpte door beweging groter.
15.
De bewegingsenergie van de vrachtauto wordt door het tegen de helling omhoog rijden omgezet in zwaarte-energie: 1/2 x m x v2 = m x g x h. Berekenen van de bewegingsenergie: Hierin is: E = 1/2 x m x v2 E de energie in Joule E = 1/2 x 10 . 103 x 302 E = 4500000 J m de massa: 10 . 103 kg 3 . E = 4500 10 J v de snelheid: 30 m/s De zwaarte-energie: E=mxgxh 4500 . 103 = 10 . 103 x 10 x h h = 45 m
Hierin is: E de zwaarte-energie: 4500 . 103 J m de massa: 10 . 103 kg g zwaartekracht versnelling: 10 m.s–2
Een meer wiskundige oplossing: 1/2 x m x v2 = m x g x h → (links en rechts delen door m) → 1/2 x 900 = 10 x h → h = 45 m. 16. B De opwaartse kracht is bij drijven en zweven altijd even groot als de zwaartekracht. 17. A Het schip komt in zeewater dat zwaarder is. Voor dezelfde opwaartse kracht is dan minder waterverplaatsing nodig. Het schip zakt minder diep in het water. Het volume van het deel dat onder water is, wordt kleiner. 18. B Een constante snelheid is een eenparige beweging. Er is dan evenwicht tussen de vooruitdrijvende kracht en de totale tegenwerkende kracht. 19. C Als de auto sneller gaat rijden, neemt onder andere de luchtweerstand toe. Daardoor wordt de tegenwerkende kracht groter. 20.
De tegenwerkende krachten zijn: luchtweerstand en rolweerstand.
21. A Een geluidssignaal wordt uitgezonden en na terugkaatsen weer opgevangen. 22.
Het geluid wordt door de bodem weerkaatst zoals een spiegel doet met een lichtstraal.
0
23.
Bij de tweede tekening wordt het geluid tegen het obstakel in dezelfde richting teruggekaatst.
0
24. D De massa van het schip en de snelheid van het schip zijn van invloed op de tijd die nodig is om het schip te laten stoppen. Het echolood zendt een signaal naar de bodem. Door de bodem wordt het signaal teruggekaatst naar het schip. Het signaal legt dan twee keer de afstand tot de bodem af. De snelheid van geluid in water is bijvoorbeeld 1480 m/s. Het geluid is 0,5 s onderweg. Met s = v x t kan de afstand worden berekend die het geluid aflegt. s = v x t → s = 1480 x 0,5 → s = 740 m. De diepte is dan 740 : 2 = 370 m. 26.
De snelheid van geluid in lucht is volgens de tabellen 340 m/s. Deze snelheid komt overeen met 340 x 3,6 = 1224 m/s. De topsnelheid van de trust bedroeg 1223 km/h. De geluidsbarrière is niet doorbroken.
27.
Om te berekenen of de versnelling van de auto groter is dan de valversnelling van een steen gebruiken we de volgende formule: v=axt Hierin is: 44,7 = a x 4,0 v de snelheid: 44,7 m.s–1 a = 44,7 : 4,0 a de versnelling in m.s–2 –2 a = 11,2 m.s t de tijd: 4,0 s De versnelling die de auto krijgt, is groter dan de valversnelling (10 m.s–2).
28.
De kaarsen van de onderste ring veroorzaken een opstijgende warme luchtstroom. Door deze luchtstroom worden de vlammetjes van de kaarsen in de bovenste ring in beweging gebracht.
29.
Aardwarmte is warmte die in de aarde zit. Het binnenste van de aarde bestaat uit een vaste kern met daaromheen vloeibaar ijzer. De volgende laag bestaat uit vloeibaar gesteente. Verder naar buiten wordt dit gesteente vast en de temperatuur lager. Op een diepte van 1000 m is de temperatuur ongeveer 50 °C.
30.
Het grondwater dient als het transportmiddel van de aardwarmte.
31.
In het artikel wordt gesproken over groene stroom van windmolens en waterkrachtcentrales. Windmolens zullen in Nederland eerder een goed rendement opleveren, omdat er meestal voldoende wind is. Voor waterkracht-centrales zijn er niet voldoende snel stromende rivieren. Getijdencentrales hebben ook weinig kans van slagen door het geringe verschil tussen eb en vloed.
32.
Enkele manieren om groene stroom te produceren zijn: zonnecellen, zonnepanelen, getijdencentrales, waterkrachtcentrales, biogas.
33. B De uitstoot van koolstofdioxide heeft vooral te maken met het broeikaseffect. Smog ontstaat door uitstoot van rookgassen/uitlaatgassen, meestal bij windstil warm weer. Zure regen ontstaat door oxiden van onder andere stikstof, zwavel en koolstof.
34.
Voorbeelden van conventionele warmte-opwekking zijn het verbranden van hout en fossiele brandstoffen zoals aardgas, olie, steenkool.
35.
De warmte die vrijkomt bij de verbranding van 200 m3 aardgas. De verbrandingswarmte van aardgas (tabellenboekje) is 32 . 106 J . m–3. Bij 200 m3 wordt dit 200 x 32 . 106 J . m–3 = 6400 . 106 J. Dit wordt geschreven als 6,4 . 109 J.
36. A De weerstanden van 20 Ω en 60 Ω zijn in serie geschakeld. De stroom is door elke weerstand even groot. 37. E Om de vervangingsweerstand bij een serieschakeling te berekenen, kunnen de waarden van beide weerstanden worden opgeteld. Rv = R1 + R2 → R = 20 + 60 → R = 80 Ω. 38. B In het spoeltje moet een elektrisch signaal worden opgewekt als de aangever voorbij komt. Een magneet in de aangever zorgt voor het ontstaan van een inductiespanning. 39.
Als de afgelegde weg en de tijd bekend zijn, wordt de snelheid berekend met: s=vxt Hierin is: 100 = v x 15 s de afgelegde weg: 100 m v = 100 : 15 v de snelheid in m/s v = 6,7 m/s t de tijd: 15 s 6,7 m/s → 6,7 x 3,6 → 24,12 km/h De meter geeft een snelheid aan van 22 km/h. De berekening levert een snelheid van 24 km/h op. Conclusie: de snelheidsmeter geeft niet de juiste snelheid aan.
40.
Mogelijke antwoorden zijn: 1. Ja, want bij een langere weg hoort een langere tijd, de meetfout wordt daardoor kleiner. 2. Nee, want het is bijna onmogelijk om zo lang een constante snelheid heel precies aan te houden. 3. Dat is niet te zeggen, want antwoord 1 en 2 spreken elkaar tegen.
41.
Door het indrukken van schakelaar S gaat door de spoel een stroom, de spoel wordt magnetisch. Daardoor wordt staaf A naar links getrokken en slaat tegen staaf 1. Als de schakelaar wordt losgelaten, trekt de veer de staaf terug zodat deze tegen staaf 2 slaat. De staven hebben verschillende afmetingen. Hierdoor ontstaan verschillende tonen.
42. C De temperatuur in Kelvin: 273 + de Celcius temperatuur. Bij 2500 °C wordt dat: 273 + 2500 = 2773 K.
43.
In de tekst staat: ‘De gloeidraad wordt verhit tot ongeveer 2500 °C.’ Om te controleren of wolfraam een geschikt materiaal voor de gloeidraad is, zoeken we in tabel 1 onder smeltpunt. Het smeltpunt van wolfraam is 3680 K. Koper heeft een smeltpunt van 1356 K. Wolfraam is dus een geschikt materiaal voor de gloeidraad en koper niet.
44. A Bij een elektrische stroom verplaatsen de elektronen. Protonen en neutronen bevinden zich in de kern van het atoom. 45.
De weerstand van een wolfraamdraad wordt berekend met de formule: l R = ρ x –– Hierin is: A 0,75 R de weerstand van de draad in Ω R = 0,055 x ––––––– 0,0030 ρ de soortelijke weerstand van wolfraam R = 13,75 Ω bij 293 K: 0,055 Ω . mm2 . m–1 l lengte van de draad: 0,75 m A doorsnede van de draad: 0,0030 mm2 De weerstand van de gloeidraad bij 293 K is 14 Ω.
