05
Examen HAVO
20
natuurkunde 1
Hoger
Algemeen
Voortgezet
Onderwijs Tijdvak 1
Dinsdag 24 mei
13.30 – 16.30 uur
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.
Voor dit examen zijn maximaal 76 punten te
behalen; het examen bestaat uit 25 vragen. Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
punten met een goed antwoord behaald kunnen Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
worden. gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
Voor de uitwerking van de vragen 1, 9, 11 en 19 dan worden alleen de eerste twee in de
is een uitwerkbijlage toegevoegd. beoordeling meegeteld.
500017-1-15o Begin
, Opgave 1 Nieuwe bestralingsmethode
Lees onderstaand artikel.
artikel Sinds kort experimenteert men met een nieuwe aan in de gezonde cellen die ze passeren. Als
methode om tumoren te behandelen. Aan een de kern van het borium-10 atoom zo’n neutron
patiënt wordt borium-10 toegediend. Deze stof invangt, vindt een kernreactie plaats waarbij
wordt door tumorcellen veel beter opgenomen een lithiumdeeltje en een α-deeltje vrijkomen.
dan door gezonde cellen. De energie van deze deeltjes is ruim voldoende
Na toediening van het borium bestraalt men het om de tumorcellen te vernietigen.
gebied waar zich de tumor bevindt met De dracht van het lithium- en het α-deeltje is
langzame neutronen. Omdat deze neutronen ongeveer 10 µm. Dat is vergelijkbaar met de
energiearm zijn, richten ze vrijwel geen schade diameter van een cel.
naar: Technisch Weekblad, 1998
De kernreactie die in de tekst is beschreven, kan als volgt worden weergegeven:
10 1 ...
... B + 0n → ... Li + α
In deze reactievergelijking ontbreken drie getallen. De reactievergelijking staat vergroot op
de uitwerkbijlage.
3p 1 Vul in de reactievergelijking op de uitwerkbijlage de ontbrekende getallen in.
12
Stel dat in een tumor met een massa van 1,2 g op deze manier 7,2·10 boriumkernen
reageren. Het lithiumdeeltje en α-deeltje die bij de reactie vrijkomen, hebben samen een
energie van 3,8·10–13 J. Deze energie wordt geabsorbeerd binnen de tumor.
De stralingsdosis is de geabsorbeerde hoeveelheid energie per kilogram bestraald weefsel.
3p 2 Bereken de stralingsdosis die deze tumor ontvangt.
3p 3 Leg met behulp van de informatie in het artikel uit waarom bij neutronenbestraling vooral
de tumorcellen worden vernietigd.
Bij een andere methode die tot nu toe veel wordt toegepast, bestraalt men de patiënt van
buitenaf met γ -straling.
Veronderstel dat men met beide methodes een even grote stralingsdosis kan toedienen aan
een bepaalde tumor.
2p 4 Leg uit of bij de methode die in het artikel beschreven wordt het dosisequivalent voor de
tumor groter is dan, kleiner is dan of gelijk is aan het dosisequivalent bij γ-bestraling.
500017-1-15o 2 Lees verder
, Opgave 2 Elektrische waterkoker
Een elektrische waterkoker kan in korte tijd water aan de kook brengen. Hij heeft dan ook
een flink vermogen. Op het typeplaatje van een bepaalde waterkoker staat:
230 V 2,0 kW
In de waterkoker bevindt zich een smeltveiligheid.
3p 5 Leg uit of een smeltveiligheid van maximaal 10 A in deze waterkoker voldoet.
2p 6 Bereken de weerstand van deze waterkoker als hij water verwarmt.
Joop doet 1,4 kg water van 16 ºC in de waterkoker.
3p 7 Bereken de hoeveelheid warmte die dit water opneemt als het wordt verwarmd tot 100 ºC.
Ook Joop heeft berekend hoeveel warmte het water opneemt als het aan de kook wordt
gebracht. Hij wil nu het rendement van de waterkoker bepalen. Daarvoor moet hij nog een
meting doen.
4p 8 Beantwoord de volgende vragen:
• Geef de formule waarmee Joop het rendement van de waterkoker kan berekenen.
• Leg uit welke grootheid hij daartoe nog moet meten.
• Geef aan welk meetinstrument hij daarvoor moet gebruiken.
De waterkoker slaat automatisch af als het water een temperatuur bereikt van 100 ºC.
Joop wil het automatisch afslaan van de waterkoker nabootsen op een systeembord.
De schakeling die hij bouwt, moet voldoen aan de volgende twee eisen:
- De ‘waterkoker’ wordt aangezet door de drukschakelaar even in te drukken. Daardoor
wordt het signaal bij A eventjes hoog.
- De ‘waterkoker’ slaat af als de temperatuursensor een temperatuur van 100 ºC voelt.
In figuur 1 zijn de drukschakelaar en temperatuursensor al getekend. Als de temperatuur
stijgt, neemt de uitgangsspanning van de temperatuursensor toe. De ‘waterkoker’ is aan als
het signaal bij punt W hoog is. De ‘waterkoker’ is uit als het signaal bij W laag is.
figuur 1
A
+5V
W naar
'waterkoker'
temperatuur-
sensor B
Figuur 1 staat ook op de uitwerkbijlage.
4p 9 Teken in de rechthoek in de figuur op de uitwerkbijlage de ontbrekende componenten en
verbindingsdraden.
500017-1-15o 3 Lees verder
, Opgave 3 Transrapid
Net over de Nederlands Duitse grens in de buurt van Emmen is een testcircuit aangelegd
voor de Transrapid, een zogenaamde hogesnelheidstrein. Zie figuur 2.
figuur 2
Maaike en Lia hebben een rit gemaakt met de Transrapid. Met een versnellingsmeter en een
laptop hebben ze de beweging van de trein geregistreerd. In figuur 3 is het
(snelheid, tijd)-diagram van hun rit vereenvoudigd weergegeven.
120
figuur 3
v (m/s)
110
100
90
80 III IV
70
60
50
II
40
30 I
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
t (s)
De trein kan een topsnelheid halen van 500 km/h.
2p 10 Haalt de trein tijdens deze rit zijn topsnelheid? Licht je antwoord toe.
In de grafiek zijn tussen t = 0 en t = 500 s vier periodes aangegeven: I t/m IV.
Op de uitwerkbijlage zijn deze periodes in een tabel gezet. In de tabel staan vijf mogelijke
omschrijvingen van de beweging.
1p 11 Geef de aard van de beweging in elk van de vier periodes aan door op de uitwerkbijlage een
kruisje in de juiste kolom te zetten.
3p 12 Bepaal de afstand die de trein tussen t = 0 en t = 260 s heeft afgelegd. Geef de uitkomst in
drie significante cijfers.
500017-1-15o 4 Lees verder
Examen HAVO
20
natuurkunde 1
Hoger
Algemeen
Voortgezet
Onderwijs Tijdvak 1
Dinsdag 24 mei
13.30 – 16.30 uur
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.
Voor dit examen zijn maximaal 76 punten te
behalen; het examen bestaat uit 25 vragen. Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
punten met een goed antwoord behaald kunnen Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
worden. gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
Voor de uitwerking van de vragen 1, 9, 11 en 19 dan worden alleen de eerste twee in de
is een uitwerkbijlage toegevoegd. beoordeling meegeteld.
500017-1-15o Begin
, Opgave 1 Nieuwe bestralingsmethode
Lees onderstaand artikel.
artikel Sinds kort experimenteert men met een nieuwe aan in de gezonde cellen die ze passeren. Als
methode om tumoren te behandelen. Aan een de kern van het borium-10 atoom zo’n neutron
patiënt wordt borium-10 toegediend. Deze stof invangt, vindt een kernreactie plaats waarbij
wordt door tumorcellen veel beter opgenomen een lithiumdeeltje en een α-deeltje vrijkomen.
dan door gezonde cellen. De energie van deze deeltjes is ruim voldoende
Na toediening van het borium bestraalt men het om de tumorcellen te vernietigen.
gebied waar zich de tumor bevindt met De dracht van het lithium- en het α-deeltje is
langzame neutronen. Omdat deze neutronen ongeveer 10 µm. Dat is vergelijkbaar met de
energiearm zijn, richten ze vrijwel geen schade diameter van een cel.
naar: Technisch Weekblad, 1998
De kernreactie die in de tekst is beschreven, kan als volgt worden weergegeven:
10 1 ...
... B + 0n → ... Li + α
In deze reactievergelijking ontbreken drie getallen. De reactievergelijking staat vergroot op
de uitwerkbijlage.
3p 1 Vul in de reactievergelijking op de uitwerkbijlage de ontbrekende getallen in.
12
Stel dat in een tumor met een massa van 1,2 g op deze manier 7,2·10 boriumkernen
reageren. Het lithiumdeeltje en α-deeltje die bij de reactie vrijkomen, hebben samen een
energie van 3,8·10–13 J. Deze energie wordt geabsorbeerd binnen de tumor.
De stralingsdosis is de geabsorbeerde hoeveelheid energie per kilogram bestraald weefsel.
3p 2 Bereken de stralingsdosis die deze tumor ontvangt.
3p 3 Leg met behulp van de informatie in het artikel uit waarom bij neutronenbestraling vooral
de tumorcellen worden vernietigd.
Bij een andere methode die tot nu toe veel wordt toegepast, bestraalt men de patiënt van
buitenaf met γ -straling.
Veronderstel dat men met beide methodes een even grote stralingsdosis kan toedienen aan
een bepaalde tumor.
2p 4 Leg uit of bij de methode die in het artikel beschreven wordt het dosisequivalent voor de
tumor groter is dan, kleiner is dan of gelijk is aan het dosisequivalent bij γ-bestraling.
500017-1-15o 2 Lees verder
, Opgave 2 Elektrische waterkoker
Een elektrische waterkoker kan in korte tijd water aan de kook brengen. Hij heeft dan ook
een flink vermogen. Op het typeplaatje van een bepaalde waterkoker staat:
230 V 2,0 kW
In de waterkoker bevindt zich een smeltveiligheid.
3p 5 Leg uit of een smeltveiligheid van maximaal 10 A in deze waterkoker voldoet.
2p 6 Bereken de weerstand van deze waterkoker als hij water verwarmt.
Joop doet 1,4 kg water van 16 ºC in de waterkoker.
3p 7 Bereken de hoeveelheid warmte die dit water opneemt als het wordt verwarmd tot 100 ºC.
Ook Joop heeft berekend hoeveel warmte het water opneemt als het aan de kook wordt
gebracht. Hij wil nu het rendement van de waterkoker bepalen. Daarvoor moet hij nog een
meting doen.
4p 8 Beantwoord de volgende vragen:
• Geef de formule waarmee Joop het rendement van de waterkoker kan berekenen.
• Leg uit welke grootheid hij daartoe nog moet meten.
• Geef aan welk meetinstrument hij daarvoor moet gebruiken.
De waterkoker slaat automatisch af als het water een temperatuur bereikt van 100 ºC.
Joop wil het automatisch afslaan van de waterkoker nabootsen op een systeembord.
De schakeling die hij bouwt, moet voldoen aan de volgende twee eisen:
- De ‘waterkoker’ wordt aangezet door de drukschakelaar even in te drukken. Daardoor
wordt het signaal bij A eventjes hoog.
- De ‘waterkoker’ slaat af als de temperatuursensor een temperatuur van 100 ºC voelt.
In figuur 1 zijn de drukschakelaar en temperatuursensor al getekend. Als de temperatuur
stijgt, neemt de uitgangsspanning van de temperatuursensor toe. De ‘waterkoker’ is aan als
het signaal bij punt W hoog is. De ‘waterkoker’ is uit als het signaal bij W laag is.
figuur 1
A
+5V
W naar
'waterkoker'
temperatuur-
sensor B
Figuur 1 staat ook op de uitwerkbijlage.
4p 9 Teken in de rechthoek in de figuur op de uitwerkbijlage de ontbrekende componenten en
verbindingsdraden.
500017-1-15o 3 Lees verder
, Opgave 3 Transrapid
Net over de Nederlands Duitse grens in de buurt van Emmen is een testcircuit aangelegd
voor de Transrapid, een zogenaamde hogesnelheidstrein. Zie figuur 2.
figuur 2
Maaike en Lia hebben een rit gemaakt met de Transrapid. Met een versnellingsmeter en een
laptop hebben ze de beweging van de trein geregistreerd. In figuur 3 is het
(snelheid, tijd)-diagram van hun rit vereenvoudigd weergegeven.
120
figuur 3
v (m/s)
110
100
90
80 III IV
70
60
50
II
40
30 I
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
t (s)
De trein kan een topsnelheid halen van 500 km/h.
2p 10 Haalt de trein tijdens deze rit zijn topsnelheid? Licht je antwoord toe.
In de grafiek zijn tussen t = 0 en t = 500 s vier periodes aangegeven: I t/m IV.
Op de uitwerkbijlage zijn deze periodes in een tabel gezet. In de tabel staan vijf mogelijke
omschrijvingen van de beweging.
1p 11 Geef de aard van de beweging in elk van de vier periodes aan door op de uitwerkbijlage een
kruisje in de juiste kolom te zetten.
3p 12 Bepaal de afstand die de trein tussen t = 0 en t = 260 s heeft afgelegd. Geef de uitkomst in
drie significante cijfers.
500017-1-15o 4 Lees verder
