Lees dit voorblad goed! Trek op alle blaadjes kantlijnen

Transcriptie

1 NATUURKUNDE Havo. Lees dit voorblad goed! Trek op alle blaadjes kantlijnen Schoolexamen Havo-5: SE4: Na code:h5na4 datum : 11 maart 2009 tijdsduur: 120 minuten. weging: 30%. Onderwerpen: Systematische Natuurkunde Boek I: Deel 1A Hfst4:Arbeid en energie Boek I: Deel 1B Hfst6: Elektriciteit Boek II: Hfst2: Trillingen en Golven Hfst5: Opwekking en transport elektrische energie Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d. ) dan er worden gevraagd. Dit werk bestaat uit: aantal pagina s : 4 aantal opgaven : 6 aantal vragen : 13 aantal antwoordbladen : 0 SUCCES.

2 Opgave 1: Fietslampje Van een fietslampje is in figuur 1 het (I,U)-diagram getekend. Figuur 1 1. [3p]Leg met behulp van figuur 1 uit of de weerstand van het lampje toeneemt dan wel afneemt als de spanning over het lampje groter wordt. Figuur 2 U(V) Een constantaandraad is op een klos gewikkeld. De draad heeft een doorsnede van 0,20 mm 2. In figuur 2 is het (I,U)-diagram van de draad getekend. 2. [4p]Bepaal de lengte van de constantaandraad. U(V) Het fietslampje en de constantaandraad worden nu in serie aangesloten op een spanningsbron. Zie figuur 3. De stroom door het lampje is dan 0,15 A. Daarna worden lampje en draad parallel aangesloten op de spanningsbron, die nog steeds dezelfde spanning levert. Zie figuur 4. Figuur 3 Figuur 4 3. [5p]Bepaal de stroomsterkte die de bron levert als het lampje en de draad parallel aangesloten zijn op de bron. 1 Lees verder

3 Opgave 2: Golven Een dunne draad is horizontaal gespannen tussen de punten P en Q. De draad is bij P verbonden met een trillingsbron die harmonisch trilt. Aan het andere uiteinde loopt de draad over een gladde pen Q. Aan dit uiteinde is een voorwerp met een massa m bevestigd. Hiermee wordt de draad gespannen. Zie figuur 5. De afstand van P tot Q is 120 cm. Figuur 5 De trillingsbron brengt de draad in trilling met een frequentie van 40 Hz. Er ontstaat tussen P en Q een staande transversale golf. De uitwijking van P is zo klein dat P als knoop opgevat moet worden. Tussen P en Q blijken zich drie buiken te vormen. 4. [3p]Bereken de snelheid waarmee de trillingen zich in het koord voortbewegen. De draad wordt belicht met een stroboscoop. Dit is een instrument dat met regelmatige tussenpozen korte lichtflitsen uitzendt. De tijd tussen de flitsen is in te stellen met een draaiknop. De schaalverdeling bij de draaiknop geeft het aantal flitsen per seconde aan. De schaal loopt van 12 Hz tot 250 Hz. 5. [3p]Bij welke instellingen van de draaiknop is de draad uitsluitend in één van zijn uiterste standen te zien? Opgave 3: Golven(2) RS is een lang horizontaal koord. Punt R begint op t = 0 harmonisch te trillen met een amplitudo van 0,60 cm. R voert slechts twee volledige trillingen uit. Hierdoor ontstaat een lopende transversale golf in het koord. In figuur 6 is het (u, t)-diagram weergegeven van punt Q. Een positieve uitwijking u is een naar boven gerichte uitwijking. Figuur 6 6. [2p]Beredeneer of R op t = 0 omhoog dan wel omlaag begon te bewegen. Lees verder 2

4 Opgave 4: Adapter Tegenwoordig worden veel elektrische apparaten via een adapter op het lichtnet aangesloten. Zie figuur 7. Een adapter is behoorlijk zwaar. Dat komt omdat in een adapter een transformator met een metalen kern zit. 7. [2p]Leg uit of deze kern van ijzer, koper of tin gemaakt is. Geef daartoe eerst aan waarom men een metalen kern in de transformator aanbrengt. Figuur 7 De primaire spoel van de transformator is op de spanning van het lichtnet aangesloten. Deze spanning wordt met een oscilloscoop gemeten. Zie figuur 8. Figuur 8 De frequentie van de netspanning is 50 Hz. 8. [3p]Bepaal in figuur 8 met hoeveel tijd één hokje overeenkomt. De oscilloscoop wordt vervolgens aangesloten op de secundaire spoel. Het oscilloscoopbeeld is weergegeven in figuur 9. Figuur 9 3 Lees verder

5 9. [3p]Bepaal de wikkelverhouding van de twee spoelen. Uit je antwoord moet blijken welke van de twee spoelen, de primaire of de secundaire, de meeste windingen heeft. Opgave 5:Benzineverbruik Een auto rijdt 12 km over een autoweg met constante snelheid van 72 km/h. De auto, met een zwaartekracht van 8,0 kn, ondervindt tijdens zijn rit een wrijvingskracht van 720 N. Het rendement van de motor is 30%. Bij de verbranding van 1 liter benzine komt J energie vrij. 10. [3p]Bereken de door de motor verrichte arbeid. 11. [3p]Bereken het door de motor geleverde vermogen. 12. [3p]Bereken het benzineverbruik tijdens die rit. Opgave 6: Transformator In figuur 10 is schematisch een ideale transformator getekend. W is de weekijzeren kern. De primaire spoel P is aangesloten op een wisselspanningsbron. Op de secundaire spoel S is een gloeilampje L aangesloten. Figuur 10 Spoel P bestaat uit 440 windingen, spoel S uit 22 windingen. De wisselspanningsbron heeft een spanning van 220 V en levert een vermogen van 12 W. 13. [3p]Bereken de stroomsterkte in het gloeilampje L. Einde 4

6 Uitwerking 1. Neemt toe, omdat de grafiek steeds minder steil gaat.(1p) Dit betekent dat de toename van de stroomsterkte steeds kleiner wordt naarmate de spanning toeneemt(1p). Dus de weerstand neemt toe (1p) Of gewoon met berekening van twee of meer waarden uit de grafiek (3p). 2. R= U/I= 6/0,25=24Ω (1p) R=ρl/A ρ constantaan = 0, Ωm(1p) A=0,20 mm 2 =0, m 2 (1p) l= (R.A)/ρ=10,67 m 11m(1p) 3. Bij een serie schak. I=constant. Uit de grafiek blijkt dat U lamp =1,4 V(±0,1). U constantaan = 3,5 V(±0,1) (1p) U tot =U lamp + U constantaan =4,9 V (1p) Bij een parallelschakeling geldt I tot = I lamp +I draad en U lamp =U draad =U tot I lamp lees af van de grafiek is 0,30 A(1p) I draad = U tot /R draad =4,9/24=0,20 A (1p) I tot = 0,20+ 0,30= 0,50 A (1p) 4. f= 40 Hz l= 120 cm=1,20 m(1p) drie buiken betekent dat n=3(1p) f=3 (v/2l) v=(f.2.l)/3= 32 m/s(1p) 5. Inzicht dat de trilling uit een grondtoon en meerdere boventonen bestaat : f n met n=1,2,3,4. (1p) Inzicht dat de frequentie van de stroboscoop gelijk moet zijn aan f n om de uitertste stand in beeld te krijgen.(1p) Tussen 12 Hz en 250 Hz moeten de volgende frequenties ingesteld worden: 40 Hz, 80 Hz, 120 Hz, 160 Hz, 200 Hz, 240 Hz (1p) 6. Na 0,3 s bereikt de golf punt Q. Q wijkt omlaag dus punt R is ook eerst omlaag gegaan (2p)

7 Completeren= berekening goed 9. Completeren=berekening goed 10. De kracht van de motor is bij constante snelheid even groot als de tegenwerkende wrijvingskracht en dus 720 N.. W = F s = 720 * 12 * 10 3 = 8,64 * 10 6 J 11. Inzicht P = F v (1p) De snelheid 72 km/h = 20 m/s(1p) = 14 kw (1p) of Inzicht dat P = W / t (1p) De rit duurt 12000/20 = 600 s (1p) 8,64 * 10 6 / 600 = 14 kw (1p). 12. (2p) Iedere liter levert 33 * 10 6 J en dus is er nodig: (1p) 13. N p /N s =U p /U s 440/22=220/U s U s =11 V (1p) Inzicht dat P p =12 W= P s (1p) dus I s = 12/11= 1,1 A(1p) 6