natuurkunde havo 2005 · tijdvak 1 · natuurkunde 1,2

vlak géén spiegelende laag heeft.

Leg uit waarom het rechtervlak wel een spiegelende laag nodig heeft en het linkervlak niet.

Gebruik in het antwoord het begrip grenshoek.

De lichtstraal die in figuur 3 is getekend, komt uiteindelijk op het netvlies van het oog van

de patiënt terecht. In de figuur op de uitwerkbijlage zijn vier mogelijke plaatsen A, B, C en

D getekend waar het midden van de ooglens zich moet bevinden om de lichtstraal op te

kunnen vangen.

Leg (zonder berekening) uit waar het midden van de ooglens zich moet bevinden: op plaats

A, B, C of D.

In een andere figuur op de uitwerkbijlage is een deel van een tweede lichtstraal getekend,

evenwijdig aan de eerste.

Teken in de figuur op de uitwerkbijlage het verdere verloop van beide lichtstralen en leg

met behulp daarvan uit dat de patiënt de letters van het boek rechtop ziet en niet

ondersteboven.

Geef de reactievergelijking van deze kernreactie.

Stel dat in een tumor met een massa van 1,2 g op deze manier 7,2·10¹² boriumkernen

reageren. Het lithiumdeeltje en α -deeltje die bij de reactie vrijkomen, hebben samen een

energie van 2,35 MeV. Deze energie wordt geabsorbeerd binnen de tumor.

De stralingsdosis is de geabsorbeerde hoeveelheid energie per kilogram bestraald weefsel.

Bereken de stralingsdosis die deze tumor ontvangt.

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.

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.

Het magnetisch veld van de elektromagneten zorgt tevens voor de voortstuwing van de

trein. Daarvoor is onder tegen de baan een kabel aangebracht die zich tussen de stukken

weekijzer door slingert. Zie de foto van figuur 6.

In figuur 7 is zo’n stuk kabel en een aantal elektromagneten schematisch weergegeven.

In deze figuur zijn de stukken weekijzer weggelaten.

In de situatie die door figuur 7 wordt weergegeven, bevindt elektromagneet 1 zich recht

onder het stuk kabel tussen de punten P en Q. Het stuk PQ heeft een lengte van 0,26 m en

bevindt zich geheel in het magnetische veld van de elektromagneet eronder.

De magnetische inductie B ter hoogte van PQ bedraagt gemiddeld 7,3 T.

Door de kabel loopt een stroom van 1,2·10³ A.

Bereken de grootte van de lorentzkracht op dit stuk kabel.

In figuur 7 is ook te zien dat elektromagneet 2 zich recht onder het stuk kabel tussen de

punten R en S bevindt. Zoals is aangegeven, heeft de lorentzkracht op stuk RS dezelfde

richting als de lorentzkracht op stuk PQ.

In figuur 7 is de richting van de stroom in elektromagneet 1 aangegeven.

Leg uit of de stroom in elektromagneet 2 in dezelfde richting loopt als in

elektromagneet 1 of in tegengestelde richting.

De elektromagneten in de trein veroorzaken een lorentzkracht op de kabel in de baan.

In figuur 7 is met F_L de richting van de lorentzkracht aangegeven.

Leg uit waarom de trein naar rechts beweegt. Gebruik bij je uitleg een natuurkundige wet.

Als de trein beweegt, moet de stroom door de kabel in de baan steeds op het goede moment

van richting worden veranderd. Vergelijk de figuren 7 en 8. De stroom in de kabel

verandert van richting als een elektromagneet een afstand gelijk aan QR heeft afgelegd.

De afstand QR is 0,26 m.

Op een bepaald moment heeft de trein een snelheid van 400 km/h.

Bereken de frequentie van de wisselstroom in de kabel in deze situatie.

Hij zet een blokje op de draaitafel. Eén maal

per omloop onderbreekt het blokje eventjes

een lichtstraal die op een lichtsensor gericht

is. Met behulp van een computer meet hij de

spanning van de lichtsensor als functie van

de tijd. Zie figuur 10.

Controleer met behulp van deze metingen of de platenspeler inderdaad 78 toeren per minuut

maakt.

Om een grammofoonplaat af te spelen, moet een arm met een naald op de draaiende plaat

worden gezet. Tijdens het afspelen verplaatst de naald zich langzaam naar het midden van

de plaat. Het toerental van de platenspeler is steeds constant.

Beredeneer of de snelheid van de naald ten opzichte van de plaat kleiner of groter wordt

tijdens het afspelen of gelijk blijft.

Op een grammofoonplaat is het geluid vastgelegd door kleine oneffenheden in de groeven.

Die oneffenheden worden door de naald van de platenspeler afgetast en omgezet in een

analoog elektrisch signaal (dat door een luidspreker wordt omgezet in geluid).

Bij een compactdisc (cd) is het geluid op een heel andere manier vastgelegd.

Ook de werking van een cd-speler wijkt flink af van die van de platenspeler.

Beschrijf kort, zoals hierboven voor de grammofoonplaat en platenspeler is gedaan, hoe op

een cd geluid is vastgelegd en hoe de cd-speler dat overbrengt naar een luidspreker.

Bereken de weerstand van de waterkoker bij een spanning van 220 V.

Joop zegt dat het elektrisch vermogen van de waterkoker recht evenredig is met het

kwadraat van de spanning.

Laat met een berekening zien dat de gegevens van het typeplaatje daarmee in

overeenstemming zijn.

Joop doet 1,4 kg water van 16 ºC in de waterkoker.

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.

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 een 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 11 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 11 staat ook op de uitwerkbijlage.

Teken in de rechthoek in de figuur op de uitwerkbijlage de ontbrekende componenten en

verbindingsdraden.

Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina!

Leid uit formule (1) af wat de eenheid van de luchtwrijvingsconstante is in grondeenheden

van het SI-stelsel. Gebruik daarbij de eenhedentabellen in Binas.

Voor een gemiddelde schaatser zonder strips heeft k de waarde 0,15.

Bij hoge snelheden is de glijweerstand veel kleiner dan de luchtweerstand.

Daarom verwaarloost Eric de glijweerstand.

Voor het vermogen P dat een schaatser moet leveren bij een snelheid v leidt Eric dan af:

P = 0,15 v³ (2)

Laat zien hoe Eric formule (2) uit formule (1) kan afleiden.

Eric gaat uit van een schaatser die zonder strips een rondje van 400 m aflegt in 32 s.

Hij neemt aan dat deze schaatser mét strips hetzelfde vermogen levert en dat de waarde van

k door de strips met 5% daalt.

Toon aan dat deze schaatser met strips een tijdwinst heeft van 0,5 s per rondje.