Natuurkunde VWO 2010 opgavenbundel

 

Lyceo Examentraining geeft examentrainingen en ontwikkelt leermiddelen voor het Algemeen Voortgezet Onderwijs. Voor meer informatie over Lyceo en een overzicht van de vakken die wij aanbieden:

www.lyceo.nl

Derde druk

© Lyceo, Delft, 2009

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.

2

 

Inhoudsopgave

Stappenplan 05 Inhoudsopgave 07 Hoofdstuk 1: Introductie – Theorie 09 Hoofdstuk 1: Mechanica – Theorie 11 Hoofdstuk 1: Mechanica – Opgaven 23 Hoofdstuk 2: Trillingen en golven – Theorie 51 Hoofdstuk 2: Trillingen en golven – Opgaven 57 Hoofdstuk 3: Optica – Theorie 67 Hoofdstuk 3: Optica – Opgaven 75 Hoofdstuk 4: Elektrische stroom – Theorie 85 Hoofdstuk 4: Elektrische stroom – Opgaven 91 Hoofdstuk 5: Elektromagnetisme – Theorie 103 Hoofdstuk 5: Elektromagnetisme – Opgaven 109 Hoofdstuk 6: Inductie en wisselstroom (SE) – Theorie 115 Hoofdstuk 6: Inductie en wisselstroom (SE) – Opgaven 121 Hoofdstuk 7: Warmteleer (SE) – Theorie 127 Hoofdstuk 7: Warmteleer (SE) – Opgaven 133 Hoofdstuk 8: Signaalverwerking (SE) – Theorie 141 Hoofdstuk 8: Signaalverwerking (SE) – Opgaven 149 Hoofdstuk 9: Radioactiviteit – Theorie 159 Hoofdstuk 9: Radioactiviteit – Opgaven 169 Hoofdstuk 10: Het examen – Theorie 177 Totaalopgaven 181 Examenstof 199 Signaalwoorden 201

7

 

Hoofdstuk 1: Introductie theorie

www.lyceo.nl7

Stappenplan

Helpt je bij het maken van (moeilijke) opgaven

1. Lees de opgave

2. Schrijf de belangrijkste informatie over op je blad

3. Schrijf op je blad wat er precies gevraagd wordt (in je eigen woorden)

4. Zoek in Binas formules en extra informatie op en neem deze over op je blad

5. Herschrijf de formules, stel de juiste vergelijking(en) op, of teken een figuur

6. Werk de gevonden formules, figuren of vergelijkingen uit en kom tot een antwoord

7. Controleer het gevonden antwoord op eenheden, significatie en juistheid

www.lyceo.nl8

Signaalwoorden

• Deze woorden attenderen je op een bepaald onderwerp of een bepaalde handeling

• Voorbeeld:

– “in evenwicht” som van alle krachten en alle momenten is nul

– “scherp afgebeeld” alle stralen uit één punt van het voorwerp komen samen in het beeld

9

 

Hoofdstuk 1: Introductie theorie

www.lyceo.nl9

Puntensysteem

• Op het voorblad van het examen staat het volgende:

• Bij de examenopgave staat:

• Drie uur is 3*60=180 minuten

• 180/80 is iets meer dan 2 minuten. 4 punten is dus in dit geval 8-10 minuten.

10

 

Hoofdstuk 1: Mechanica theorie

www.lyceo.nl2

Hoofdstuk 1: Mechanica

Natuurkunde

1. Mechanica

Rechtlijnige beweging

Kracht en moment

Arbeid en energie

Kromlijnige beweging

2. Golven en Straling

Trilling en golf

Licht

Elektromagnetisch spectrum (SE)

Radioactiviteit

3. Elektriciteit en magnetisme

Elektrische stroom

Elektromagnetisme

Inductie en wisselstroom (SE)

Signaalverwerking (SE)

4. Warmteleer

Gas en vloeistof (SE)

Thermische processen (SE)

www.lyceo.nl3

Significantie

• Bepaalt de nauwkeurigheid van een meting

• Het aantal significante cijfers is:

– Het aantal cijfers van een getal, zonder op de komma te letten

– Nullen aan het begin tellen ……………………

• Bij vermenigvuldigen/delen:

– De minst nauwkeurige waarde bepaalt de significantie van het antwoord:

– 050/2,00 = 25 (2 significante cijfers)

– 2,00•3,55 = 7,10 (3 significante cijfers)

• Bij alleen optellen en aftrekken:

– Het kleinste aantal decimalen bepaalt het antwoord:

– 050+2,20 = 52 (0 decimalen)

– 2,00-2,1 = 0,9 (1 decimaal )

11

 

Hoofdstuk 1: Mechanica theorie

www.lyceo.nl4

Rechtlijnige beweging

Beweging langs een rechte lijn:

• Verplaatsing is verschil in plaats:

• Snelheid is de afgeleide van verplaatsing:

• Versnelling is de afgeleide van snelheid:

• Maak teken afspraken

• Reken altijd met versnelling, vertraging is een ……………………….. versnelling

( ) ( ) (0)s t x x t x

( )ds

v t sdt

( )dv

a t vdt

1. Mechanica

Rechtlijnige beweging Kracht en Moment Arbeid en Energie Kromlijnige Beweging

www.lyceo.nl5

Eenparige beweging

Eenparige beweging:

( ) 0a t

( ) constantv t v

( )s t v t

raaklijn s-t diagrams

vt

( )s t

t

( )v t

t

s

t

........................... v-t diagrams v t

12

 

Hoofdstuk 1: Mechanica voorbeeldopgaven

Eindexamen 02II (7 / 79p = 16 minuten) – Lees het artikel.

_____ tekst Wereldrecord oortrekken

Je moet wel heel stevige oren hebben, wil je in staat zijn om een 4000 kg wegende auto met je oorschelp voort te trekken. Li Jian Hua lukte dat afgelopen dinsdag in Shanghai. De Chinees had een klem aan zijn oor bevestigd en sleepte de zware auto twintig meter verder. Hij komt met zijn daad in het Guinness Book of Records. naar: Spits, 9 februari 2000 In figuur 1 is weergegeven in welke richting de trekkracht werkt tijdens de gehele recordpoging.

_____ figuur 1

In het (v,t)-diagram van figuur 2 is weergegeven hoe de snelheid van de auto tijdens het op gang komen afhangt van de tijd.

_____ figuur 2

Neem aan dat de wrijvingskracht gedurende de hele beweging gelijk is aan 2,3·102 N.

a. (3p) Teken in figuur 1 de totale wrijvingskracht WF op de auto op het tijdstip t = 14 s in de juiste

verhouding tot trekF .Geef een toelichting.

Na ongeveer 12 s blijft de snelheid constant totdat de auto over de eindstreep komt. De recordhouder stopt met trekken wanneer de auto over de eindstreep komt.

b. (4p) Bepaal met behulp van een energiebeschouwing hoe ver de auto doorrolt.

23

 

Hoofdstuk 1: Mechanica voorbeeldopgaven

Eindexamen 02II (4 / 79p) – Frank maakt een foto van een houten picknicktafel. De foto staat afgedrukt

in onderstaande figuur. _____ figuur 1

In figuur 2 is een vooraanzicht van een andere picknicktafel op schaal getekend, met daarin aangegeven het zwaartepunt Z.

_____ figuur 2

Als twee personen aan één kant van de tafel op een bank gaan zitten, kan de picknicktafel gaan kantelen. In figuur 2 zijn voor deze situatie het aangrijpingspunt P en de richting van de kracht F, die deze personen samen op de bank uitoefenen, aangegeven. De massa van de picknicktafel is 60 kg. a. (4p) Bepaal hoe groot kracht F minstens moet zijn om de picknicktafel te laten kantelen.

24

 

Hoofdstuk 1: Mechanica oefenopgaven

Een basketbal komt met 4,0 m/s in een net. _____ figuur 1

a. Bereken de snelheid waarmee is gegooid.

Eindexamen 03I – Een bepaalde boot wordt aangedreven door een buitenboordmotor. _____ figuur 1

In figuur 2 is het achterste deel van de boot met de buitenboordmotor op schaal weergegeven. De schroef van de buitenboordmotor zit aan een lange as, die schuin in het water steekt. De kracht F die de schroef op het water uitoefent, heeft dezelfde richting als de schroefas. De voorwaartse kracht op de boot is horizontaal.

25

 

Hoofdstuk 1: Mechanica oefenopgaven

_____ figuur 2

Bij een snelheid van 8,5 m s–1 levert de buitenboordmotor aan de boot een vermogen van 8,1 kW.

a. (4p) Bepaal de grootte van de kracht die de schroef bij deze snelheid op het water uitoefent.

De wrijvingskracht op de boot neemt toe als de boot sneller vaart. Het rendement van de energieomzetting in de buitenboordmotor blijft gelijk. We bekijken de afstand die de boot met één volle benzinetank kan afleggen.

b. (3p) Beredeneer of deze afstand bij een hoge snelheid kleiner, even groot of groter is dan bij een

lage snelheid.

Een fietser rijdt met een constante snelheid van 5,0 m/s. Zijn vermogen is 100 Watt.

a. Wat is de wrijvingskracht?

Een vliegtuig (50 ton) staat op de startbaan. Neem aan dat het zwaartepunt in het midden ligt. _____ figuur 7

a. Bereken de kracht op het neuswiel. b. Bereken de kracht op de landingswielen.

Een hefboom heeft een massa die te verwaarlozen is. Hij scharniert om A. Ga uit van g = 10 m/s2. De massa van katrol 2 is verwaarloosbaar.

_____ figuur 1

26

 

Totaalopgaven 4: Hoofdstuk 1&2

Deze totaalopgave bestaat uit 5 vragen waarbij maximaal 18 punten behaald kunnen worden.

Lees onderstaand artikel.

De Koninklijke marine heeft met groot succes een door TNO ontwikkeld nieuw type sonar getest, LFAS (low frequency active sonar). Deze laagfrequente actieve sonarsystemen zijn gebaseerd op geluid tot 2000 Hz en dragen veel verder in de oceaan dan de tot nu toe gebruikte systemen.

Een sonar zendt onder water geluidsgolven uit die na weerkaatsing tegen voorwerpen kunnen terugkomen. Uit de tijd die het geluid er over doet om heen en terug te gaan, kan de afstand tot het voorwerp bepaald worden. De sonar van een schip wordt ingezet om een rots onder water op te sporen. De echo van het geluid wordt 4,35 s na het uitzenden opgevangen. De temperatuur van het zeewater is 20 °C. a. (3p) Bereken de afstand van het schip tot de rots.

Thomas heeft een springstok gekocht die op luchtdruk werkt. Zie figuur 1. figuur 1

Figuur 2 toont het onderste deel van de springstok. Dit bestaat uit: − een holle cilinder waar de voetsteunen en het bovenste gedeelte van de springstok aan vastzitten; − een „springpoot‟ die in de cilinder op en neer kan schuiven.

Thomas gaat springen. In figuur 2 is een gedeelte van de (v,t)-grafiek van Thomas weergegeven. Op het tijdstip t = 0 beweegt Thomas omlaag.

_____ figuur 2

b. (3p) Bepaal met behulp van figuur 2 de versnelling op het tijdstip t = 0,90 s.

189

 

Examenstof

Hieronder kan je zien hoe de stof is verdeeld over het centraal examen (CE) en het schoolexamen (SE). De SE stof moet door de school worden gevraagd op het SE, de onderwerpen die op het CE worden gevraagd mogen door de school ook op het SE worden gevraagd.

Domein Subdomeinen CE Moet in SE

A Vaardigheden X X B Elektriciteit en magnetisme 1. Elektrische stroom

2. Signaalverwerking 3. Elektromagnetisme 4. Inductie en wisselstroom

X X

X X

C Mechanica 1. Rechtlijnige beweging 2. Kracht en moment 3. Arbeid en energie 4. Kromlijnige beweging

X X X X

D Warmteleer 1. Gas en vloeistof 2. Thermische processen

X X

E Golven en straling 1. Trilling en golf 2. Licht 3. Elektromagnetisch spectrum 4. Radioactiviteit

X X X

X

199

 

Signaalwoorden

Algemeen

“Gebruik de grafiek” Lees de grafiek af (kijk wat er op de y-as staat) Teken en bepaal de raaklijn (kijk wat is)

Bepaal de oppervlakte (kijk wat is)

“Bepaal” Je moet bij de berekening gegevens uit een figuur gebruiken:

o Meet de arm van een kracht o Lees een tijd, frequentie of periode af o Etc.

“Figuur is op schaal” Je mag een lengte meten van een object Je mag hoeken meten

“Bereken” Gebruik de gegevens uit de vraag samen met gegevens en formules die in Binas staan

“Leg uit” Leg in een paar zinnen de vraag uit Je mag formules gebruiken om je verhaal duidelijk

te maken.

“Toon aan”, “laat zien dat” of “ga na” Bereken of bepaal de grootheid waar je iets van moet aan tonen

Eindig met een conclusie waar je de berekende waarde met de gegeven waarde vergelijkt.

Vergeet niet de vraag te beantwoorden : geeft de juiste conclusie

Bewegen

Bereken snelheid Bereken hoogte

Tijd en afstand of versnelling gegeven: o Gebruik v=at, s=vt etc.

Hoogte gegeven: o Gebruik wet van behoud van energie

Bereken versnelling Massa en kracht gegeven: o Gebruik F=ma

v-t diagram gegeven: o Gebruik raaklijn

Snelheid, tijd en of afstand gegeven: o Gebruik

Object is in evenwicht: Som van krachten is 0 Som van momenten is 0

het voorwerp is in rust de snelheid van het voorwerp is constant de snelheid is maximaal de versnelling is nul het voorwerp staat aan het begin van de beweging

Fres = 0

krachten zijn gegeven er wordt een versnelling gevraagd

Fres 0

201