die kinetische hierbei

Physikalisches Praktikum für Studierende der Biologie und Zahnmedizin
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
Name:
Vorname:
Matr. Nr.:
..................................................
...........................................
.........................
(in Blockschrift)
Anschrift:
.......................................................................................................
.............................................................................................
Gruppe:
...............
................................................
Bitte Studienfach ankreuzen:
Zahnmedizin
Biologie
Medizin
(Unterschrift)
Für die richtige Beantwortung einer Frage wird ein Punkt gegeben.
Bitte die Buchstaben der richtigen Antworten auf Seite 3 eintragen.
Es gelten ausschließlich die Lösungen in der Tabelle auf Seite 3.
2
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
Formeln
Beschleunigte Bewegung
1
s= a⋅t 2
2
Impuls
p=m⋅
v
Zentrifugalkraft
F Z=
Drehmoment
M=r⋅F⋅sin 
Schweredruck
pS = Fl⋅g⋅h
Hagen-Poiseuille-Gesetz
⋅r 4
I=
⋅ p
8⋅⋅l
Elektrischer Schwingkreis
=2 ⋅f =
Kapazität Plattenkondensator
C=r⋅0
Elektrische Energie
W =U⋅I⋅t
Brechungsgesetz (Snellius)
n1⋅sin 1=n2⋅sin  2
Abbildungsgleichung, Linsengleichung
1 1 1 b B
=  , =
f g b g G
Auflösung Mikroskop
A=
Radioaktiver Zerfall
N t =N 0⋅e
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
m⋅v2
=m⋅ 2⋅r
r
1
 L⋅C
A
d
n⋅sin 

−⋅t
.
3
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
Bitte übertragen Sie den Buchstaben Ihrer Antwort in die folgende Tabelle.
Aufgabe Lösung
Aufgabe Lösung
1
D
16
D
2
B
17
E
3
B
18
D
4
C
19
C
5
C
20
D
6
D
21
C
7
B
22
B
8
E
23
E
9
E
24
B
10
A
25
D
11
D
26
C
12
E
27
C
13
A
28
A
14
C
29
A
15
E
30
B
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
4
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1
Welche Spannung misst das Voltmeter in der angegebenen Skizze?
R1 = 4 Ω
U = 15V
R2 = 6 Ω
R3 = 15 Ω
A: 20,1 V
B:
8,4 V
C:
4,0 V
R1
+
U
D: 12,6 V
E:
V
__
6,6 V
R2
R3
2
Auf welche Triggerspannung U T ist das
Oszilloskop für die durchgezogen gezeichnete
V
UU==00V
Dreieckschwingung eingestellt?
Wie groß ist etwa die Phasenverschiebung φ
zwischen den beiden gezeigten Schwingungen?
Rastermaß: 1cm
Einstellungen am Oszilloskop:
1.
U T =1,5 V
=180 °
2.
U T =1,5V
=
3.
U T =6,0 V
=180 °
4.
U T =15 V
=
5.
U T =6,0 V
=90 °
A:
Nur 4 ist richtig
B:
Nur 2 ist richtig
C:
Nur 1 und 2 sind richtig
D:
Nur 3 und 5 sind richtig
E:
Alle sind falsch
Hor:
Vert:
1cm  1ms
1cm  1V

2

2
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
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3
5
Ein zunächst an eine Batterie angeschlossener Kondensator wird von ihr getrennt
und sein Plattenabstand wird verdoppelt.
Was ist zu erwarten?
1.
Die Spannung bleibt konstant.
2.
Die Ladung bleibt konstant.
3.
Die Kapazität bleibt konstant.
4.
Die Kapazität wird halbiert.
5.
Die Spannung wird verdoppelt.
A:
Nur 1 und 4 sind richtig.
B:
Nur 2, 4 und 5 sind richtig.
C:
Nur 1, 2 und 3 sind richtig.
D:
Nur 1, 2 und 4 sind richtig.
E:
Nur 3 und 5 sind richtig.
4
Ein Kondensator mit der Kapazität 10 µF wird über einen 100kΩ–Widerstand
entladen.
Nach welcher Zeit (Zeitkonstante τ ) ist die Kondensatorspannung auf 1/e (also auf
etwa das 0,368fache) abgesunken?
A:
1 µs
B:
1 ms
C:
1s
D: 10 s
E: 100 s
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.
6
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5
Ein LC-Schwingkreis mit einem luftgefüllten Plattenkondensator ( εr=1 für Luft) hat
die Eigenfrequenz f
ohne
= 180 kHz.
Wird der Raum zwischen den Platten des Kondensators vollständig mit
Transformatorenöl gefüllt, sinkt die Eigenfrequenz auf f = 55 kHz.
mit
Wie groß ist die Dielektrizitätszahl (Permittivität) εr des Transformatorenöls?
A:
4,5
B:
7,6
C:
10,7
D:
12,5
E:
15,2
6
Ein Lichtstrahl treffe unter dem Einfallswinkel α
auf eine planparallele Glasplatte (Brechzahl n),
α
die von Luft umgeben ist (Abbildung rechts).
Welchen Verlauf kann der Strahl nach Austritt
aus der Glasplatte annehmen?
A:
Gerade 2
B:
Gerade 1
C:
Gerade 4
D:
Gerade 3
E:
Je nach Größe der Brechzahl können alle vier Fälle eintreten.
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4 3 2 1
.
7
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7
Welche Konstruktion des Bildes B eines gegebenen Gegenstandes G für eine
Zerstreuungslinse ist die richtige?
G
(A)
B
G
B
F
F
(B)
F
F
H
G
H
H
(C)
G
F
F
F
B
F
H
B
G
(D)
H
(E)
F
F
B
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.
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8
8
Ein Lichtstrahl durchläuft drei Medien, wie in nebenstehender Skizze gezeigt.
Dann gilt für die Lichtgeschwindigkeit in den Medien
A:
v2 > v1 = v3
B:
v1 = v3 > v2
C:
v1 > v2 > v3
D:
v3 > v2 > v1
E:
v3 > v1 > v2
Medium 1
Medium 2
Medium 3
9
Die Skizze zeigt den Übergang eines Lichtstrahls von Luft in eine Substanz X.
Wie groß ist die Brechzahl von X ?
A:
0,74
B:
1,29
C:
1,15
D:
1,35
E:
1,53
50°
Luft
40°
60°
X
30°
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.
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9
10
Betrachten Sie die folgenden vier Aussagen über ein Mikroskop aus Objektiv und
Okular:
1.
2.
3.
4.
Das Objektiv ist konvex, das Okular konkav.
Jede Linse erzeugt ein virtuelles, umgekehrtes Bild.
Das Objektiv hat eine sehr kurze Brennweite.
Das Okular wird als einfaches Vergrößerungsglas benutzt.
Welche zwei von den vier Aussagen sind richtig?
A:
B:
C:
D:
E:
3 und 4 sind richtig
2 und 3 sind richtig
1 und 4 sind richtig
1 und 3 sind richtig
1 und 2 sind richtig
11
Die maximale kinetische Energie eines Elektrons beim Auftreffen auf die Anode ist:
(e = Elementarladung; IA= Anodenstrom; IH= Heizstrom; UA= Spannung zwischen Anode und
Kathode; UH=Heizspannung zur Erzeugung freier Elektronen)
A:
E = IA ⋅ UA
B:
E = e ⋅ IA ⋅ UA
C:
E = e ⋅ IH ⋅ UA
D:
E = e ⋅ UA
E:
E = e ⋅ UH
12
In einem Experiment wurden in einer Gewebekultur schnell wachsende Tumorzellen
durch das wiederholte Anlegen einer hohen Spannung zerstört, ohne dass die
gesunden Zellen abstarben. Mit Hilfe von Elektroden wurde hierbei an das Gewebe
jeweils für 8 ns eine Spannung von 25 kV angelegt, wobei ein Strom von 6 A floss.
Es wurden 2000 solcher Stromstöße appliziert.
Wie groß war die dem Gewebe zugeführte Energie?
A: 160 µJ
B:
208 mJ
C:
600 mJ
D:
1,6 J
E:
2,4 J
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.
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10
13
Die Einheit Gray gehört zu einer Größe, die folgendes beschreibt:
A: die pro Masseneinheit durch ionisierende Strahlung auf Materie
übertragene Energie,
B:
den biologischen Effekt von Strahlung,
C:
den Zerfall (die Zerfallsrate) einer radioaktiven Quelle,
D: die Fähigkeit von Photonen eines Gamma-Strahls, Ionen in Materie
zu erzeugen.
E:
Keine der Antworten A – D ist richtig.
14
Die Halbwertszeit von Radium ist etwa 1600 Jahre. Wenn ein Felsen anfänglich 1g
Radium enthält, wie viel ist dann nach 6400 Jahren noch vorhanden?
A:
weniger als 1 mg
B:
300 mg
C:
63 mg
D:
12 mg
E:
56 mg
15
1g Kohlenstoff eines lebenden Organismus hat eine Aktivität von 12,9 Bq.
Wie groß ist das Alter der Mumie Tutenchamuns, wenn die Aktivität von
1g dieser Mumie nur noch 8,7 Bq beträgt?
(Halbwertszeit 5700 Jahre)
A:
3409 Jahre
B:
2837 Jahre
C:
2956 Jahre
D:
3517 Jahre
E:
3239 Jahre
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.
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11
16
Eine gleichförmig beschleunigte Bewegung
A: wird im Weg-Zeit-Diagramm durch einen linearen Graphen dargestellt.
B:
führt ein Körper aus, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt.
C:
ist durch eine gleichmäßig zunehmende Beschleunigung zu erreichen.
D: wird im Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm durch einen linearen Graphen
dargestellt.
E:
ist durch eine konstante Geschwindigkeit gekennzeichnet.
17
Der Auftrieb eines Körpers ist gleich
A: dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeit auf den Körper.
B:
der Gewichtskraft des Körpers in der Flüssigkeit.
C:
dem Volumen der Flüssigkeit.
D: der Differenz zwischen der Gewichtskraft der verdrängten
Flüssigkeitsmenge und der Gewichtskraft des Körpers.
E:
der Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Flüssigkeit.
18
Welche Aussage trifft zu?
Eine Metallkugel sinkt in einer viskosen Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit.
Dann gilt für die Beträge der an der Kugel angreifenden Kräfte (Gewichtskraft,
Auftriebskraft und Reibungskraft):
A: Gewichtskraft + Auftriebskraft = Reibungskraft
B:
Gewichtskraft = Auftriebskraft x Reibungskraft
C:
Gewichtskraft = Reibungskraft
D: Gewichtskraft = Auftriebskraft + Reibungskraft
E:
Keine der Aussagen ist zutreffend.
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.
12
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19
Ein Körper fällt frei aus der Höhe h = h 1 zu Boden (h = 0). Die Fallbewegung beginnt
zur Zeit t = 0.
Welches Weg-Zeit-Diagramm ist richtig? (Reibung vernachlässigen)
h h (A)
h1 0
h1 t
h h (B)
0
h1 t
(C)
0
t
h (D)
h1 0
h1 t
(E)
0
t
20
Bei einer Zentrifuge wird die Drehzahl von 2400 min-1 auf 800 min-1 reduziert.
Die Zentrifugalkraft der umlaufenden Teile wird dabei von ihrem vorherigen
Wert FZ geändert auf
A:

B:
1
⋅F Z
3

C:
1
⋅F
3 Z
D:
1
⋅F
9 Z
E:

1
⋅F
3 Z
1
⋅F
9 Z
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.
13
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
21
Zwei Wagen mit den Massen m 1 = 2 t und m 2 = 3 t (1t = 1000 kg) rollen mit den
Geschwindigkeiten v 1 = 5 m/s bzw. v 2 = 4 m/s aufeinander zu.
Wie groß ist der Betrag des Gesamtimpulsvektors der beiden Wagen?

v1

v2
m1 = 2 t
m2 = 3 t
v1 = 5 m s
v2 = 4 m s
m
s
A:
0 kg ⋅
B:
1000 kg ⋅
C:
2000 kg ⋅
m
s
D:
22000 kg ⋅
m
s
E:
45000 kg ⋅
m
s
m
s
22
Wie lange muss eine Kraft F = 100 N an einer frei beweglichen Masse m = 200 kg
angreifen, um sie aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit von v = 7 m/s zu
beschleunigen?
A: 28 s
B:
14 s
C:
7s
D: 3,5 s
E:
1,4 s
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.
14
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
23
Welche der folgenden Aussagen treffen zu?
Die mittlere Geschwindigkeit von Gasteilchen
1.
2.
3.
ist temperaturabhängig,
nimmt bei steigender Teilchenmasse ab,
ist verschieden für unterschiedliche Isotope desselben Elements.
A: Nur 1 ist richtig.
B:
Nur 1 und 2 sind richtig.
C:
Nur 1 und 3 sind richtig.
D: Nur 2 und 3 sind richtig.
E:
1 - 3 (alle) sind richtig.
24
Ein Körper mit der Gewichtskraft m· g = 60 N wird in der Hand gehalten.
Der Bizepsmuskel übt eine Kraft FM nach oben aus, um das Gewicht zu halten.
Wie groß muss FM ungefähr sein? Der Abstand zum Drehpunkt beträgt 30 cm bzw.
3,4 cm.
(Skizze nicht maßstabsgerecht)
S chulter
n
A: 68 N
D: 590 N
oc
Ellbogengelenk
Kn
C: 667 N
he
B: 529 N
Bi zepsmuskel
FM
K nochen
E: 98 N
3,4 cm
Hand
m·g
30 cm
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15
25
Wenn man den Durchmesser einer Kapillare verdoppelt, dann wird der
Strömungsleitwert (proportional zur Volumenstromstärke) der Kapillare bei einer
Newtonschen Flüssigkeit
A:
2 mal so groß
B:
4 mal so groß
C:
8 mal so groß
D:
16 mal so groß
E:
32 mal so groß
26
Ultraschall ist im Vergleich zu Hörschall charakterisiert durch eine geringere
A:
Ausbreitungsgeschwindigkeit
B:
Frequenz
C:
Schwingungsdauer
D:
Amplitude
E:
Intensität
27
Ein Fadenpendel führe eine ungedämpfte Schwingung aus.
Dann ist
A:
die potenzielle Energie zeitlich konstant.
B:
die kinetische Energie zeitlich konstant.
C:
die Summe aus potentieller und kinetischer Energie konstant.
D:
die kinetische Energie immer gleich der potentiellen Energie.
E:
Keine der obigen Antworten ist richtig.
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.
16
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28
Die folgenden drei Diagramme für ein ideales Gas zeigen den Zusammenhang
zwischen jeweils zwei der Zustandsgrößen Druck (p), Volumen (V) und Temperatur
(T in Kelvin) bei konstant gehaltener dritter Größe.
Welche der Zeilen (A) bis (E) gibt hierfür drei richtige Beziehungen an, wobei das
Zeichen ∝ für „ist (direkt) proportional zu“ steht?
V
p
p
T
V
T
A:
p ∝ 1/V
V∝T
p∝T
B:
p∝V
V∝T
p∝T
C:
p∝V
V ∝ 1/T ²
p ∝ 1/T ²
D:
p∝V
V ∝ 1/T
p ∝ 1/T
E:
p ∝ 1/V
V ∝ 1/T
p ∝ 1/T
29
Ein Fass der Masse 20 kg rollt eine schiefe Ebene
von 3 m Höhe reibungsfrei hinab (s. Abbildung).
Wie groß ist etwa seine dabei gewonnene
kinetische Energie W ?
3m
W
A:
B:
C:
D:
E:
600 N·m
800 N·m
1000 N·m
1400 N·m
Keine der Antworten (A bis D) trifft zu.
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4m
.
17
Klausur Nr. 2, WS 2010/2011
30
In einer bauchigen, senkrecht stehenden, mit Wasser gefüllten Röhre (s. Schemazeichnung) wird der Druck p als Funktion der Wassertiefe w gemessen.
0
w1
w2
w3
Welches der Diagramme (A) bis (E) gibt die Abhängigkeit des Druckes p von der
Wassertiefe w am besten wieder (bei linear geteilten Koordinatenachsen)?
p
p
p
p1
p3
p3
p2
p2
p2
p3
p1
p1
0
w1 w2
w3
w
0
w1 w2
(B)
(A)
p
p
p1
p2=p3
p2
w3
w
0
w1 w2
(C)
w3 w
p1
p3
0
w1
w2 w3
(D)
w
0
w1
w2
w3
w
(E)
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.