Examen VWO
2008
tijdvak 1
dinsdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 25 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 82 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen
worden.
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.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
800025-1-021o
, Opgave 1 Kerncentrale
In een kerncentrale worden kernen van uranium- 235 gespleten.
De reactor in de centrale produceert een constant vermogen.
2p 1 Leg uit hoe men de reactor zodanig kan instellen dat hij een hoger, constant
vermogen produceert.
De kerncentrale heeft een elektrisch vermogen van 600 MW en een rendement
van 38%. Per splijtingsreactie komt gemiddeld 180 MeV energie vrij.
4p 2 Bereken de massa van de hoeveelheid uranium- 235 die per uur nodig is om dit
vermogen te leveren.
Lees het onderstaande artikel.
Nog veertig jaar uitstralen
Geruime tijd geleden is de kobalt-60. Deze is ontstaan door de
kerncentrale bij Dodewaard stilgelegd bestraling van het ijzer in de
en zijn de splijtstofstaven uit het reactorwanden. De halveringstijd is
complex verwijderd. zodanig dat er na veertig jaar minder
Inmiddels is de centrale dan 1/250e deel van de hoeveelheid
gereedgemaakt om veertig jaar lang kobalt-60 aanwezig is.
zijn straling te verliezen. De gebouwen met radioactieve stoffen
Deze straling is afkomstig van twee zijn ommuurd. Bij deze muren mag
bronnen: van materiaal dat zelf niet meer dan 4 becquerel per
radioactief geworden is en van spullen vierkante centimeter radioactiviteit
die alleen radioactief besmet zijn. De gemeten worden, zo is de eis.
belangrijkste radioactieve stof is
Kobalt-60 is ontstaan doordat ijzer- 56 van de reactorwand voortdurend met
neutronen werd bestraald.
4p 3 Geef de achtereenvolgende kernreacties die het ontstaan van kobalt- 60 in de
reactorwand beschrijven.
In het artikel staat een uitspraak over de halveringstijd van kobalt- 60.
3p 4 Ga met een berekening na of deze uitspraak juist is.
Kobalt-60 zendt β- en γ-straling uit. Rondom de reactorwand is een betonnen
muur gebouwd, die de β-straling volledig absorbeert maar nog een klein
gedeelte van de γ-straling doorlaat.
Deze γ-straling heeft een energie van 1,0 MeV.
3p 5 Bereken hoe dik de betonnen muur minstens moet zijn opdat de intensiteit van
de γ-straling tot 0,10% van de oorspronkelijke waarde gereduceerd wordt.
800025-1-021o 2 lees verder ►►►
, Een volwassene met een massa van 85 kg staat gedurende figuur 1
1 minuut aan de buitenzijde van de muur. Zie figuur 1.
Veronderstel dat men aan de buitenkant van deze muur een
2
activiteit meet van 4 Bq per cm . Hiermee bedoelt men dat er
2
per cm muuroppervlak 4 γ-deeltjes (van 1,0 MeV) per s
worden doorgelaten.
Voor de equivalente dosis (het dosisequivalent) H geldt:
E
H =Q
m
Hierin is:
− H de equivalente dosis (in Sv);
− Q de zogenoemde (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor); in dit geval geldt
dat Q = 1;
− E de geabsorbeerde stralingsenergie (in J);
− m de massa van de bestraalde persoon (in kg).
5p 6 Laat met een berekening zien dat de equivalente dosis die deze persoon
ontvangt ver onder de norm ligt die in Binas vermeld staat.
Schat daartoe eerst het oppervlak van de man uit figuur 1 dat bestraald wordt en
bereken hoeveel γ-deeltjes hem per seconde treffen.
800025-1-021o 3 lees verder ►►►
, Opgave 2 Xylofoon
Een xylofoon is een muziekinstrument. Dit instrument bestaat uit een metalen
frame, waarop houten klankstaven liggen die een toon voortbrengen als je er
met xylofoonstokken op slaat. Onder de klankstaven hangen resonantiebuizen
die het geluid versterken. Zie figuur 2.
figuur 2
Een van de klankstaven steunt op de plaatsen P en Q op het frame.
Zie figuur 3. Wanneer de klankstaaf in het midden wordt aangeslagen, ontstaat
er in de staaf een staande transversale golf met knopen in de punten P en Q.
figuur 3
19,5 cm
P Q
Deze klankstaaf brengt bij kamertemperatuur een toon voort met een frequentie
van 440 Hz .
3p 7 Bereken de voortplantingssnelheid van de transversale golven in deze staaf.
De resonantiebuizen die onder de klankstaven hangen, zijn aan de bovenkant
open en aan de onderkant gesloten. Zie figuur 4.
figuur 4
P Q
resonantiebuis
800025-1-021o 4 lees verder ►►►
2008
tijdvak 1
dinsdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 25 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 82 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen
worden.
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.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
800025-1-021o
, Opgave 1 Kerncentrale
In een kerncentrale worden kernen van uranium- 235 gespleten.
De reactor in de centrale produceert een constant vermogen.
2p 1 Leg uit hoe men de reactor zodanig kan instellen dat hij een hoger, constant
vermogen produceert.
De kerncentrale heeft een elektrisch vermogen van 600 MW en een rendement
van 38%. Per splijtingsreactie komt gemiddeld 180 MeV energie vrij.
4p 2 Bereken de massa van de hoeveelheid uranium- 235 die per uur nodig is om dit
vermogen te leveren.
Lees het onderstaande artikel.
Nog veertig jaar uitstralen
Geruime tijd geleden is de kobalt-60. Deze is ontstaan door de
kerncentrale bij Dodewaard stilgelegd bestraling van het ijzer in de
en zijn de splijtstofstaven uit het reactorwanden. De halveringstijd is
complex verwijderd. zodanig dat er na veertig jaar minder
Inmiddels is de centrale dan 1/250e deel van de hoeveelheid
gereedgemaakt om veertig jaar lang kobalt-60 aanwezig is.
zijn straling te verliezen. De gebouwen met radioactieve stoffen
Deze straling is afkomstig van twee zijn ommuurd. Bij deze muren mag
bronnen: van materiaal dat zelf niet meer dan 4 becquerel per
radioactief geworden is en van spullen vierkante centimeter radioactiviteit
die alleen radioactief besmet zijn. De gemeten worden, zo is de eis.
belangrijkste radioactieve stof is
Kobalt-60 is ontstaan doordat ijzer- 56 van de reactorwand voortdurend met
neutronen werd bestraald.
4p 3 Geef de achtereenvolgende kernreacties die het ontstaan van kobalt- 60 in de
reactorwand beschrijven.
In het artikel staat een uitspraak over de halveringstijd van kobalt- 60.
3p 4 Ga met een berekening na of deze uitspraak juist is.
Kobalt-60 zendt β- en γ-straling uit. Rondom de reactorwand is een betonnen
muur gebouwd, die de β-straling volledig absorbeert maar nog een klein
gedeelte van de γ-straling doorlaat.
Deze γ-straling heeft een energie van 1,0 MeV.
3p 5 Bereken hoe dik de betonnen muur minstens moet zijn opdat de intensiteit van
de γ-straling tot 0,10% van de oorspronkelijke waarde gereduceerd wordt.
800025-1-021o 2 lees verder ►►►
, Een volwassene met een massa van 85 kg staat gedurende figuur 1
1 minuut aan de buitenzijde van de muur. Zie figuur 1.
Veronderstel dat men aan de buitenkant van deze muur een
2
activiteit meet van 4 Bq per cm . Hiermee bedoelt men dat er
2
per cm muuroppervlak 4 γ-deeltjes (van 1,0 MeV) per s
worden doorgelaten.
Voor de equivalente dosis (het dosisequivalent) H geldt:
E
H =Q
m
Hierin is:
− H de equivalente dosis (in Sv);
− Q de zogenoemde (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor); in dit geval geldt
dat Q = 1;
− E de geabsorbeerde stralingsenergie (in J);
− m de massa van de bestraalde persoon (in kg).
5p 6 Laat met een berekening zien dat de equivalente dosis die deze persoon
ontvangt ver onder de norm ligt die in Binas vermeld staat.
Schat daartoe eerst het oppervlak van de man uit figuur 1 dat bestraald wordt en
bereken hoeveel γ-deeltjes hem per seconde treffen.
800025-1-021o 3 lees verder ►►►
, Opgave 2 Xylofoon
Een xylofoon is een muziekinstrument. Dit instrument bestaat uit een metalen
frame, waarop houten klankstaven liggen die een toon voortbrengen als je er
met xylofoonstokken op slaat. Onder de klankstaven hangen resonantiebuizen
die het geluid versterken. Zie figuur 2.
figuur 2
Een van de klankstaven steunt op de plaatsen P en Q op het frame.
Zie figuur 3. Wanneer de klankstaaf in het midden wordt aangeslagen, ontstaat
er in de staaf een staande transversale golf met knopen in de punten P en Q.
figuur 3
19,5 cm
P Q
Deze klankstaaf brengt bij kamertemperatuur een toon voort met een frequentie
van 440 Hz .
3p 7 Bereken de voortplantingssnelheid van de transversale golven in deze staaf.
De resonantiebuizen die onder de klankstaven hangen, zijn aan de bovenkant
open en aan de onderkant gesloten. Zie figuur 4.
figuur 4
P Q
resonantiebuis
800025-1-021o 4 lees verder ►►►
