UITWERKING TOELICHTING OP DE ANTWOORDEN VAN HET EXAMEN 2001-I D VAK:
NATUURKUNDE
NIVEAU:
MAVO
EXAMEN:
2001-I D
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. www.thiememeulenhoff.nl © ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2001 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 j° 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.
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
1 Keuze: E. De weerstand van de draad bereken je met de Wet van Ohm: U = I x R. Hierin is: U de spanning in V I de stroomsterkte in A R de weerstand in W Kies een punt van de grafiek en vul dat in de formule van de Wet van Ohm. Bijvoorbeeld U = 10,0 V en I = 0,272 A. 10,0 = 0,272 x R Hieruit volgt dat R = 10,0 = 36,8 W. 0,272
Afgerond is de weerstand dus gelijk aan 37 W. 2 Teken het spiegelbeeld van het oog van Karin O’. De lichtstraal die van de hoed van Karin vertrekt, lijkt het spiegelbeeld in O’ te treffen. Teken de lichtstraal voor de spiegel met een normale lijn. Stippel de lichtstraal achter de spiegel. Verbind het snijpunt van de lichtstraal en de spiegel met het oog van Karin.
■
Karin wil behalve haar hoed ook haar schoenen kunnen zien. De lichtstraal die bij haar schoen vertrekt, lijkt het spiegelbeeld in O’ te treffen. Teken de lichtstraal voor de spiegel weer met een normale lijn. Stippel de lichtstraal achter de spiegel. Verbind het snijpunt van de lichtstraal met de spiegel met het oog van Karin. Geef het gedeelte van de spiegel waarin Karin zichzelf geheel kan zien duidelijk aan. Dit gedeelte bevindt zich tussen de twee getekende lichtstralen. Je krijgt dan onderstaande tekening.
3
passpiegel Karin O'
Keuze: B. De lengte van de gloeispiraal kun je berekenen als je de vergroting weet. De lineaire vergroting kun je berekenen met de formule: N= b v
v = 12 cm, b = 24 cm N = 24 = 2 12
2
Hierin is: N de lineaire vergroting b de beeldafstand v de voorwerpsafstand
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
De lineaire vergroting (N) kun je ook berekenen met de formule: N=
lengte van het beeld lengte van het voorwerp
De lengte van het beeld is 4,4 cm en N = 2. 2=
4,4 lengte van het voorwerp
Dus de lengte van het voorwerp = 4,4 = 2,2 cm. 2
4 Keuze: A. Als de voorwerpsafstand (v) groter is dan de brandpuntsafstand (f) en kleiner dan twee keer de brandpuntsafstand, dan ontstaat er een vergroot reëel omgekeerd beeld. Bij deze proef is er sprake van een vergroot reëel beeld dus de voorwerpsafstand is groter dan de brandpuntsafstand. Dus f is kleiner dan 12 cm (de voorwerpsafstand). 5 Keuze: D. Tandwiel P draait van links naar rechts (rechtsom). Tandwiel Q draait dus van rechts naar links (linksom). Tandwiel R draait van links naar rechts (rechtsom) en tandwiel S draait ook van links naar rechts (rechtsom). 6 Keuze: E. Als tandwiel Q één omwenteling maakt, dan zijn er 80 tanden verplaatst. Tandwiel R maakt dan met zijn 20 tanden 4 omwentelingen. Want 4 x 20 = 80. Als tandwiel Q in één minuut 72 omwentelingen maakt, dan maakt tandwiel R 2 4 x 72 = 288 omwentelingen. Afgerond op twee cijfers is dat 2,9.10 omw/min. 7 Keuze: C. De lichtbundel die uit het kastje komt, lijkt uit één punt te komen. Zo’n lichtbundel heet een divergente bundel. 8 De lens breekt de lichtstralen te weinig om er een evenwijdige bundel van te maken. De lichtstralen moeten onder een kleinere hoek op de lens vallen. Als Thijs de lamp van de lens af schuift, dan vallen de lichtstralen onder een kleinere hoek op de lens. Zo kan Thijs een evenwijdige bundel uit het lichtkastje laten komen. 9 Keuze: C. Licht dat van de ene in de andere stof overgaat, wordt vaak gebroken. Het licht wordt niet gebroken als het licht loodrecht op de andere stof invalt. Dus tekeningen A en B zijn fout. Als licht van een optische dunnere stof (lucht) naar een optisch dichtere stof (glas) gaat, dan wordt het licht naar de normaal toe gebroken. Dat gebeurt bij tekening C. Tekening C is dus juist. Bij tekening D wordt het licht van de normaal af gebroken. Tekening D is dus fout. 10 Keuze: C. Als staaf P en Q een tegengestelde lading hebben, dan zullen ze elkaar aantrekken. Staaf P zal dan naar staaf Q draaien. 3
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
Als staaf P ongeladen is, dan zal de lading van staaf Q invloed hebben op de elektronen in staaf P. Als staaf Q negatief geladen is, dan worden de elektronen in staaf P afgestoten. De kant van P die dichtbij staaf Q zit, wordt hierdoor positief geladen. Die kant van staaf P wordt door staaf Q aangetrokken en staaf P zal naar staaf Q toedraaien. Als staaf Q positief geladen is, dan worden de elektronen in staaf P aangetrokken. De kant van staaf P die dichtbij staaf Q zit, wordt hierdoor negatief geladen. Die kant van staaf P wordt door staaf Q aangetrokken en staaf P zal naar staaf Q toedraaien. (Dit verschijnsel wordt influentie genoemd.) 11 Keuze: C. Het volume van 100 g alcohol kun je berekenen met de formule van de dichtheid: m
= v
Hierin is: de dichtheid in g.cm-3 m de massa in g V het volume in cm3 De dichtheid van alcohol staat in tabel 2 van het Informatieboek Natuurkunde. De dichtheid van alcohol is 0,80.103 kg.m-3. Dit kun je schrijven als 0,80 g.cm-3. = 0,80 g.cm-3, m = 100 g 100
0,80 = v
Hieruit volgt: V =
100 3 = 125 cm . Afronden op twee significante cijfers levert: 0,80
V = 1,3.102 cm3. 12 Keuze: B. De planeet aarde verliest warmte aan de rest van het heelal. Hierbij is geen tussenstof betrokken. Straling is de manier van warmtetransport waarbij geen tussenstof nodig is. 13 Keuze: B. Mist ontstaat door het condenseren van waterdamp. Voor het verdampen van water is energie nodig. Deze energie komt weer vrij als je waterdamp condenseert. Doordat er energie vrijkomt, zal de temperatuur minder snel dalen. 14 De stoom is warm en warme lucht stijgt op. óf Als een gas warm wordt, zet het gas uit. De dichtheid is daardoor kleiner. Stoffen met een kleinere dichtheid stijgen op in een stof met een grotere dichtheid.
4
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
15 Keuze: D. Het stukje ijzer wordt door één van de polen aangetrokken. Plaats 1 is de noordpool en plaats 3 is de zuidpool van de magneet. In het midden van een staafmagneet is het magnetisch veld te zwak om een stukje ijzer aan te trekken. 16 De resulterende kracht is het resultaat van de zwaartekracht en de spankracht in het touw. Door de resulterende kracht te ontbinden met een krachtenparallellogram krijg je de zwaartekracht en de gevraagde spankracht. Zie onderstaande tekening. De zwaartekracht wordt in de tekening aangegeven met een vector met de lengte van 3 cm. De zwaartekracht is 300 N. De krachtenschaal in de tekening is dus 1 cm =ˆ 100 N. De lengte van de spankracht in de tekening is 2,1 cm. De grootte van de spankracht is dus 2,1 x 100 = 210 N.
17 De zwaarte-energie die Nienke op het hoogste punt heeft, bereken je met de formule: Ez = m x g x h Hierin is Ez de zwaarte-energie in J m de massa in kg g de versnelling van de zwaar tekracht in m.s-2 h de hoogte in m De bewegingsenergie (kinetische energie) van een voorwerp bereken je met de formule: Ek = 1 x m x v2 2
Hierin is
Ek de bewegingsenergie in J
m de massa in kg v de snelheid in m.s-1 De zwaarte-energie wordt omgezet in bewegingsenergie. 2 2 Dus m x g x h = 1 x m x v . Hieruit volgt dan g x h = 1 v .
2
2
5
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
-2
g = 10 m.s , h = 1,25 m 1 v2 = 10 x 1,25 2 2 -2 Dus v = 2 x 10 x 1,25 = 25. Hieruit volgt: v = 25 = 5,0 m.s .
18 Een goed antwoord bevat drie van de volgende duurzame energiebronnen: zon, waterkracht, biogas, aardwarmte of getijdenenergie. Opmerking: waterkracht mag je ook omschrijven als stromend water. Water alleen is geen energiebron en wordt daarom fout gerekend. 19 Bij de productie van ‘gewone’ stroom worden fossiele brandstoffen verbrand. Bij die verbranding komt koolstofdioxide in de atmosfeer. 20 Keuze: A. Bij een elektrische stroom door een vaste stof bewegen er vrije elektronen. 21 De groene stroom wordt op een andere manier gemaakt. Het is dus niet hetzelfde product. Ik ben het niet met de conclusie van Petra eens. óf Met de groene stroom doe je dezelfde dingen als met de ‘gewone’ stroom. Je betaalt er wel meer voor. Ik ben het met Petra eens dat er sprake is van een prijsverhoging. 22 In tabel 1 van het Informatieboek Natuurkunde staat het smeltpunt van ijzer 3 -1 -1 (1808 K) en de soortelijke warmte van ijzer 0,46.10 J.kg .K . De hoeveelheid energie die nodig is om ijzer van 20 °C (20 + 273 = 293 K) tot het smeltpunt te verhitten, bereken je met de formule: Q = m x c x T. Hierin is Q de warmte in J m de massa van de stof in kg c de soortelijke warmte van de -1 -1 stof in J.kg .K T de temperatuurstijging (Te – Tb) van de stof in K 3 -1 -1 3 m = 6,0.10 kg, c = 0,46.10 J.kg .K en T = 1808 – 293 = 1515 K Q = 6,0.103 x 0,46.103 x 1515 = 4,2.109 J. De tijd die nodig is voor om het ijzer tot het smeltpunt te verhitten bereken je met de formule voor elektrische energie: E = P x t. Hierin is E de elektrische energie in J P het vermogen in W (1W = 1 J/s) t de tijd in sec 9 6 E = 4,2.10 J, P = 3,0 MW = 3,0.10 W 4,2.10
9
4,2.109 = 3,0.106 x t Dus t = 3,0.106 = 1,4.103 s.
6
2001-I D 23 Ja, om het ijzer te smelten is ook nog energie nodig. In tabel 1 van het Informatieboek Natuurkunde staat de smeltingswarmte van ijzer (0,267.106 J.kg-1). MAVO NATUURKUNDE
24 Door de elektromagneet in te schakelen trekt de elektromagneet het ijzer aan. Je kunt het ijzer dan ophijsen en vervoeren. Na het transport kan men het ijzer weer los laten door de elektromagneet uit te schakelen. 25 De beide gloeidraden zijn parallel geschakeld. De stroomsterkte door de lamp bereken je met de formule voor het vermogen: P = U x I. Hierin is P het vermogen in W U de spanning in V I de stroomsterkte in A P = 21 W, U = 12 V 21 = 12 x I Dus I = 21 = 1,75 A. 12
De weerstand van de draad bereken je met de Wet van Ohm: U = I x R. Hierin is U de spanning in V I de stroomsterkte in A R de weerstand in W U = 12 V, I = 1,75 A 12 = 1,75 x R Dus R = 12 = 6,9 Ω. 1,75
26 Als het vermogen (5W) laag is, betekent dat de stroomsterkte door die draad ook klein is. De spanning is bij beide draden hetzelfde, namelijk 12 V. De stroomsterkte zou je kunnen bereken met de formule voor het vermogen: P = U x I. Bij een kleine stroomsterkte hoort een hoge weerstand (Wet van Ohm: U = I x R). Hoe langer een draad hoe groter de weerstand. Dus bij de draad met het lage vermogen hoort de lange draad. Bij de gloeidraad met het hoge vermogen (21 W) hoort dus de korte draad, draad 1. 27 Keuze: C. De gloeidraden moeten onafhankelijk van elkaar ingeschakeld kunnen worden. Iedere gloeidraad moet in een afzonderlijke stroomkring zijn opgenomen en dan ingeschakeld kunnen worden. Dit kan bij schakeling C. 28 Keuze: C. Door het uitzetten van de borstkast ontstaat er een onderdruk in de longen. Door die onderdruk stroomt er lucht naar binnen. 29 Keuze: D. Op tijd = 1 seconde bevatten de longen van Peter 3,00 liter en begint Peter met uitademen. Op tijd = 4 seconden is Peter klaar met uitademen. Zijn longen bevatten dan 2,25 liter lucht. Hij begint dan weer met inademen. Op tijd = 6 seconden 7
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
bevatten de longen van Peter weer 3,00 liter en is hij klaar met inademen. Om één keer in en uit te ademen heeft Peter 6 – 1 = 5 seconden nodig. Aantal keer in- en uitademen
tijd (seconden)
1
5
?
60
x 60 5
? = 60 5 x 1 = 12. In één minuut (60 seconden) kan Peter 12 keer in en uitademen. 30 Peter ademt 3,00 – 2,25 = 0,75 liter lucht per keer uit. De massa van de lucht die Peter per keer uitademt, bereken je met de formule voor de dichtheid:
= m V
de dichtheid in gram/liter m de massa in g V het volume in liter
Hierin is
= 1,3 gram/liter, V = 0,75 liter m
1,3 = 0,75 Dus m = 1,3 x 0,75 =0,98 g. 31 Het vermogen van de bliksemstraal bereken je met de formule voor het vermogen: P = U x I. Hierin is P het vermogen in W U de spanning in V I de stroomsterkte in A U = 6 MV = 6.106 V, I = 30 kA = 30.103 A P = 6.106 x 30.103 = 1,8.1011 W. De tijdsduur die de bliksemstraal duurt, bereken je met de formule voor de elektrische energie: E = P x t. Hierin is E de elektrische energie in J P het vermogen in W (1W = 1 J/s) t de tijd in sec E = 9.106 J, P = 1,8.1011 W. 6
9.106 = 1,8.1011 x t Dus t =
9.10
1,8.10
11
= 5.10-5 s.
32 De voortplantingssnelheid van geluid in lucht is volgens tabel 5 in het Informatieboek Natuurkunde 0,34.103 m.s-1 = 340 m.s-1. De tijd die het geluid nodig heeft om Thea te bereiken bereken je met de formule: s = v x t. Hierin is s de afstand die het geluid aflegt in m v de voortplantingssnelheid van het geluid in m.s-1 t de tijd in s 8
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
-1
s = 680 m, v = 340 m.s 680 = 340 x t
Dus t = 680 = 2,0 s. 340
Het geluid heeft 2,0 seconden nodig om Thea vanuit A te bereiken. s = 2380 m, v = 340 m.s-1 2380 = 340 x t
Dus t = 2380 = 7,0 s. 340
Het geluid heeft 7,0 seconden nodig om Thea vanuit B te bereiken. Thea hoort het geluid dus 7,0 – 2,0 = 5,0 seconden lang. 33 Keuze: B. De kracht waarmee het vliegtuigje wordt weggeschoten, is de resultante van de twee spankrachten van 20 N. Die resultante kan je bepalen door een krachtenparallellogram te tekenen. De resultante is groter dan de spankracht van 20 N. De resultante is kleiner dan 40 N. Twee krachten van 20 N kunnen alleen resultante van 40 N leveren als die twee krachten dezelfde werklijn hebben.
34 Voordat het glauberzout gaat stollen, moet het afkoelen van 80 °C naar 32 °C. De hoeveelheid warmte die het glauberzout afgeeft tot het gaat stollen, bereken je met de formule: Q = m x c x T . Hierin is Q de warmte in J m de massa van de stof in kg c de soortelijke warmte van de vloeistof in J.kg-1.K-1 T de temperatuurdaling van de stof in K -1 -1 m = 10 kg, c = 1,2 kJ.kg .K = 1,2.103 J.kg-1.K-1 en T = 80 – 32 = 48 K (Een temperatuursdaling van 48 °C = een temperatuursdaling van 48 K.) Q = 10 x 1,2.103 x 48 = 5,8.105 J. Opmerking: Je kunt de afgegeven warmte ook in kJ opgeven. Het antwoord is dan 5,8.102 kJ. 35 Keuze: B. De eerste daling van 80 °C naar 32 °C hoort bij het afkoelen van het vloeibare glauberzout. Het horizontale lijnstuk bij T = 32°C hoort bij het stollen van 9
MAVO NATUURKUNDE
2001-I D
het glauberzout. De tweede daling van 32 °C naar –30 °C hoort bij het afkoelen van het vaste glauberzout. Het horizontale lijnstuk neemt het grootste gedeelte van de horizontale as in. Langs de horizontale as staat de afgegeven warmte. Bij het stollen van het glauberzout wordt dus de meeste warmte afgegeven. 36 Er zijn vele goede antwoorden mogelijk. De uitleg bepaalt of een antwoord goed is.Voorbeelden van goede antwoorden zijn: ‘Je moet meer massa meenemen waardoor je meer energie kwijt bent. Dus het levert geen bijdrage aan de energiebesparing’ óf ‘Er moet meer massa mee. Maar er wordt ook energie opgeslagen die later weer gebruikt wordt, dus is het niet na te gaan.’ óf ‘Tijdens de rit wordt warmte opgeslagen. Deze warmte wordt later weer gebruikt. Dus levert het een bijdrage aan de energiebesparing.’ óf ‘Bij de start is de motor warmer. Daardoor is de verbranding beter en levert het een bijdrage aan de energiebesparing.’ 37 Hassan stond stil of de computer is te vroeg ingeschakeld. 38 Keuze: B. Direct na t = 2 s neemt de snelheid v af. Hassan remt misschien af voor een bocht. Hij gaat in ieder geval langzamer. Hij staat echter niet stil, want de snelheid wordt niet 0 m/s. 39 Keuze: B. Na de eerste periode van 6,0 uur is de straling gehalveerd tot 50%. In de tweede periode van 6,0 uur halveert die hoeveelheid weer. Na 12 uur is de hoeveelheid straling afgenomen tot 25%. In de derde periode van 6,0 uur halveert die hoeveelheid weer. Na 18 uur is de hoeveelheid straling afgenomen tot 12,5%. In de laatste periode van 6,0 uur halveert die hoeveelheid weer tot 6,25%. Na 24 uur is er nog 6,25% (afgerond 6,3%) van de oorspronkelijke hoeveelheid radioactieve isotoop aanwezig. 40 Keuze: B. Het deeltje is opgebouwd uit 3 neutrale neutronen en 3 positieve protonen in de kern en 4 negatieve elektronen in de elektronenwolk. Doordat het deeltje meer elektronen dan protonen heeft, is de totale lading van het deeltje negatief. Het deeltje is dus een negatief ion.
10
