SE-2 Natuurkunde 2 5 HAVO

Oefen SE-2 Natuurkunde 2
5 HAVO
tijd: 120 minuten
∙ Dit werk bestaat uit 6 opgaven; begin met de opgave die je het makkelijkst lijkt.
∙ Gebruik zo nodig het BINAS-tabellenboek.
∙ Denk bij de antwoorden aan de eenheden en de afronding. Zorg dat je rekenmachine in graden
(DEG) rekent.
∙ Als je een onderdeel niet hebt, terwijl je het antwoord elders nodig hebt, verzin dan zelf een redelijk
antwoord en werk hiermee verder.
∙ Je mag op dit opgaven stencil schrijven en kliederen zoveel je wilt.
∙ Zet je naam op het opgaven stencil. Lever na afloop alles in.
∙ SUCCES!!
Opgave 1 Elektrische straalkachel
Een elektrische straalkachel heeft een lang aansluitsnoer.
Het snoer bestaat uit twee aders van koperdraad. Elke ader heeft een lengte van 7,1 m en een weerstand van
0,16 Ω . We nemen aan dat de weerstand van het snoer steeds dezelfde waarde heeft, ook als de
straalkachel is ingeschakeld.
Figuur 1
Figuur 2
a Bereken de oppervlakte van de doorsnede van één ader.
In figuur 1 staat een tekening van de straalkachel. De kachel heeft twee gelijke verwarmingselementen die
parallel zijn geschakeld. De straalkachel heeft twee schakelaars: S1 om de kachel aan of uit te doen, S2 om
het onderste element in of uit te schakelen. De straalkachel wordt aangesloten op de netspanning van 230V.
Als een verwarmingselement enige tijd is ingeschakeld, is zijn weerstand 53,2 Ω .
In figuur 2 staat het schema van de elektrische schakeling van de kachel plus snoer.
S1 wordt gesloten, S2 blijft open.
b Bereken de stroomsterkte door het bovenste verwarmingselement als de kachel enige tijd aanstaat. Geef
de uitkomst in drie significante cijfers.
Omdat ook het snoer een weerstand heeft, wordt een deel van de toegevoerde energie in het snoer omgezet
in warmte. Schakelaar S2 wordt nu gesloten. Na enige tijd loopt er ook in het onderste element een
constante stroom.
c Bereken de hoeveelheid warmte die in deze situatie per seconde in het snoer wordt ontwikkeld.
Opgave 2 Badkamerventilator
In een badkamer met toilet is een ventilator ingebouwd. De ventilator voert vochtige lucht naar buiten af als
iemand een douche neemt en werkt bovendien hinderlijke luchtjes weg als iemand het toilet gebruikt.
De vochtigheid van de lucht wordt gemeten met een vochtigheidssensor.
In figuur 3 is de uitgangsspanning van deze sensor weergegeven als functie van de relatieve vochtigheid.
Figuur 3
a
Bepaal de gevoeligheid van de sensor. Geef de uitkomst in twee significante cijfers.
Men ontwerpt een automatisch systeem waarbij naast de vochtigheidssensor ook gebruik gemaakt wordt
van een drukschakelaar onder de wc-bril. Alleen als iemand op de bril zit, is de schakelaar ingedrukt en
geeft dan een hoog signaal door. Het doel van het systeem is dat de ventilator in werking komt als de
relatieve vochtigheid in de badkamer boven de 70% komt of als iemand op de bril gaat zitten. In figuur 4 is
de schakeling van het systeem nog onvolledig weergegeven. De ventilator gaat aan als het signaal bij D
hoog is. Figuur 4 staat ook op de bijlage.
b Teken in de figuur op de bijlage in de met een streeplijn aangegeven rechthoek de benodigde
verwerker(s) met de bijbehorende aansluitingen. Geef op de bijlage ook aan op welke waarde de
referentiespanning van de comparator moet worden ingesteld.
Figuur 4
Om te bereiken dat de ventilator nog even door blijft draaien als iemand op het toilet heeft gezeten, wordt
de schakeling van figuur 4 tussen B en C uitgebreid. Die uitbreiding is in figuur 5 (volgende pagina)
weergegeven. Als een persoon op het toilet zit, telt de teller niet.
c Leg met behulp van figuur 5 uit dat de teller begint te tellen als de persoon opstaat van het toilet.
Figuur 5
Figuur 6
Opgave 3 Oud & nieuw.
Wendy wil onderzoeken wat het verschil is tussen een langdurig gebruikt en een nieuw gloeilampje. Zij
bepaalt van beide lampjes het V,I diagram. Zie figuur 6.
De gloeidraad in de lampjes is van wolfraam en bij lampje 2 is de lengte van de gloeidraad 15 cm en de
doorsnede 1,0.10-3 mm2.
a
Bereken de soortelijke weerstand van wolfraam als over lampje 2 een spanning van 3,5V staat.
b
Verklaar waarom het antwoord bij b hoger is dan de waarde voor de soortelijke van wolfraam in
BINAS.
Wendy ontdekt, dat in het oude lampje de gloeidraad dunner is dan in het nieuwe lampje.
c
Leg met behulp van figuur 6 uit welk lampje het nieuwe lampje is.
Wendy bouwt met deze twee lampjes de schakeling waarvan het schema in figuur 7 is getekend. De bron
levert een constante spanning van 10,0 V. De voltmeter wijst een spanning van 4,5 V aan.
d
Bepaal de weerstand van R.
Figuur 7
Figuur 8
Tenslotte sluit zij de lampjes in serie met een stroommeter aan op de spanningsbron. Zie figuur 8.
e
Leg uit welk lampje het felst brandt.
Opgave 4
Bloemen
Met een fototoestel is een opname gemaakt van enkele bloemen
in de tuin. Zie de eerste foto hiernaast.
De bloem in het midden heeft een diameter van 8,9 cm.
De afstand van deze bloem tot het fototoestel is 45 cm.
De brandpuntsafstand van de lens is 28 mm.
Deze bloem wordt scherp op de film afgebeeld.
a
Bereken de diameter van deze bloem op de film.
Om een grotere afbeelding van de bloem te maken, wordt een
zoomlens gebruikt.
Een zoomlens is een lens waarvan je de brandpunts-afstand kunt
veranderen.
De tweede foto is een opname van dezelfde bloem.
De afstand van de lens tot de bloem is hetzelfde als bij de eerste
foto.
b
Beredeneer of bij de tweede foto de brandpunts-afstand van
de lens groter of kleiner is dan de brandpuntsafstand van de
lens bij de eerste foto.
Als het fototoestel is ingesteld op een afstand van 45 cm, worden
voorwerpen die op deze afstand staan, scherp afgebeeld op de
film.
Een punt V met een andere voorwerpsafstand wordt als een vlekje (onscherp) afgebeeld.
De figuur hieronder is een schematische tekening van het fototoestel en de stralenbundel vanuit V.
Deze figuur is niet op schaal en staat vergroot op het antwoordblad. De stippellijn in deze figuur is de
plaats van de punten die scherp op de film worden afgebeeld.
c
Construeer in de figuur op het antwoordblad de grootte van de lichtvlek van de lichtbundel uit V op
de film. Construeer daartoe eerst de plaats van het rechter brandpunt aan de hand van de
stralengang vanuit P.
Opgave 5 Universele bril
Lees onderstaand artikel.
AMSTERDAM - Het VU medisch centrum
heeft een goedkope universele bril
ontwikkeld waarmee miljoenen
slechtzienden in de derde wereld kunnen
worden geholpen. De gebruiker kan met
schuifjes op het montuur de sterkte van de
bril zelf instellen.
figuur 1
Een dergelijk brillenglas bestaat uit twee delen die zijdelings ten
opzichte van elkaar te verschuiven zijn. In figuur 1 zijn drie standen
van het brillenglas getekend; het oog kijkt door het gedeelte dat zich
binnen de rechthoek bevindt. In de bovenste stand is de lens bol. Op
de uitwerkbijlage is een stuk van deze bolle lens vergroot
weergegeven. In de figuur op de uitwerkbijlage is ook getekend hoe
een lichtstraal die op de lens valt, gebroken wordt.
a Bepaal met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage de
brekingsindex van het materiaal van de lens.
In de middelste stand heeft het brillenglas geen lenswerking.
b Verklaar dat.
figuur 2
Bij mensen die bijziend zijn, worden voorwerpen die ver weg staan niet op
het netvlies afgebeeld maar ervóór. Dit is schematisch weergegeven in
figuur 2.
c Leg uit of deze mensen de bril in een + stand of in een
zetten. Zie figuur 1.
figuur 3
Iemand heeft een leesbril nodig.
Zonder bril zou hij een boek op 60 cm afstand moeten houden om
de letters scherp te kunnen zien. Met bril houdt hij het boek op 30
cm afstand. Hij kan de bril zo instellen dat het vergrote, virtuele
beeld van de letters zich weer op 60 cm afstand bevindt. In feite
werkt de leesbril dus als een loep. Dit is schematisch weergegeven
in figuur 3. Figuur 3 staat vergroot op de uitwerkbijlage.
d Voer de volgende opdrachten uit:
- Construeer met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage de
plaats van een van de brandpunten van de lens.
- Bepaal daarna met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage de
brandpuntsafstand van de lens.
Opgave 6 Spectrum
Wega is een heldere ster in het sterrenbeeld Lyra (Lier). Het diagram van figuur 1 geeft voor deze
ster de op aarde gemeten stralingsintensiteit in het zichtbare gebied als functie van de
golflengte .
a Leg met behulp van het diagram van figuur 1 uit dat de oppervlaktetemperatuur van Wega
hoger is dan die van de zon.
b Laat met een berekening zien dat de oppervlaktetemperatuur van Wega hoger is dan 7200 K.
c Bereken de energie van foton met een golflengte van 400nm.
Figuur 1
ANTWOORDBLAD.
NAAM:.....................................................................
Opgave 2
Opgave 5