Abiturprüfung 1993 Physik als Leistungskursfach

Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt
Abiturprüfung 1993
Physik als Leistungskursfach
Arbeitszeit: 300 Minuten
Thema I
Bewegungen
Thema II
Thermodynamik
Thema ITI
Felder
Thema IV
Energie und Kräftebilanzen
19
Thema I
Bewegungen
Aufgabe 1
Ein Eisenbahnwagen W, mit einer Masse von 20 t bewegt sich mit einer konstanten Anfangsgeschwindigkeit von 1,5 m • s"l auf einen Ablaufberg zu. Die Abmessungen des Ablaufberges sind der Skizze zu entnehmen!
„
B
C
D
• :
_
J__
Ski::- nicnt m.i.s.ab3_r-_h.!
Der Wagen bewegt sich den Ablaufberg hinab und stößt auf einen stehenden Wagen W2,
der eine Masse von 25 t besitzt, wobei die Kupplung sofort einklinkt und beide Wagen anschließend starr verbunden sind.
„
Beide Wagen stoßen am Ende der Strecke auf einen Prellbock, wobei die beiden Pufferfedern elastisch verformt werden.
Die Reibung bleibe während des gesamten Vorganges für die Aufgabenteile 1.1 bis 1.6 unberücksichtigt.
11
Erläutern Sie den gesamten Vorgang vom Punkt A bis nach Abschluß des Stoßprozesses mit dem Preilbock (Punkt D) mit Hilfe der Ihnen bekannten
Erhaltungssätze!
1.2.
Mit welcher Geschwindigkeit verläßt der Wagen W,: den Ablaufberg (Punkt B)?
1.3.
Berechnen Sie die Beschleunigung des Wagens W^ auf dem Ablaufberg!
1.4.
Zeichnen Sie das v-t-Diagramm und das s-t-Diagramm für die Bewegung des
Wagens Wi vom Punkt A nach Punkt B!
Ermitteln Sie dazu vier Wertepaare!
15
'
Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das System aus den beiden Wagen W,
und W2 unmittelbar nach dem Zusammenstoß weiter? Leiten Sie die dafür notwendige Gleichung her!
1.6.
Die Federkonstante beider Pufferfedern beträgt jeweüs 30 kN-cm"». Um welche
Strecke werden beide Federn zusammengedrückt?
20
1.7.
Während bisher die Reibung unberücksichtigt blieb, werde nun für die gesamte
Strecke eine konstante Reibungszahl von 0,005 angenommen.
Ein weiterer Wagen W 3 rolle später unter diesen neuen Bedingungen vom gleichen
Ablaufberg mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit auf ein anderes geradliniges
Gleis ohne Prellbock. In welcher Entfernung von B kommt der Wagen W3 zum
Stillstand?
Aufgabe 2
Das Plattenpaar (siehe Skizze) stellt ein Ablenksystem für einen Elektronenstrahl dar, der
den Punkt A mit der Geschwindigkeit v 0 in x-Richtung erreicht.
+
d »
2
y>
.
v 0 _.
fl
x
d
2
1-
•
l
2.1.
Erläutern Sie den Bewegungsablauf des Elektrons im Kondensator!
22
Ab einer bestimmten Größe der anliegenden Spannung kann der Elektronenstrahl
den Kondensator nicht mehr durchlaufen, weü er auf eine Platte auftrifit und
dadurch gelöscht wird.
Leiten Sie unter Nutzung gegebener Größen eine Gleichung zur Berechnung dieser
Spannung her!
21
Thema II
Thermodynamik
Aufgabe 1
Ein Kreisprozeß besteht aus den im Diagramm dargestellten Zustandsänderungen.
1.1.
Charakterisieren Sie die einzelnen Zustandsänderungen des dargestellten Kreisprozesses, und gehen Sie dabei auf Zustands- und Prozeßgrößen der Thermodynamik
ein!
1.2.
Wenden Sie den 1. Hauptsatz der Thermodynamik auf jede der drei Zustandsänderungen an!
Aufgabe 2
Eine abgeschlossene Gasmenge ist im Anfangszustand durch folgende Größen
gekennzeichnet:
V| = 150 cm 3 ; p! = 232 kPa; T!=247K.
Beim Stirlingschen Kreisprozeß werden von dem Gas nacheinander folgende Zustandsänderungen durchlaufen:
- isochore Erwärmung um 40 K
- isotherme Expansion auf 290 cm3
- isochore Abkühlung auf die Anfangstemperatur
- isotherme Kompression auf den Anfangszustand
2.1.
Ermitteln Sie Druck, Volumen und Temperatur nach jeder Zustandsänderung!
2.2.
Zeichnen Sie ein p-V-Diagramm für diesen Kreisprozeß!
Berechnen Sie für jede isotherme Zustandsänderung mindestens zwei weitere
Wertepaare!
2.3.
Entscheiden Sie, ob nach Abschluß des Kreisprozesses das System insgesamt
Arbeit abgegeben oder aufgenommen hat!
Begründen Sie Ihre Antwort!
2.4.
Bestimmen Sie diese Arbeit!
22
Aufgabe 3
In einer Schmelzanlage werden mit Hilfe eines Petroleumbrenners 33,5 kg Zinn mit einer
Anfangstemperatur von 25 <>C geschmolzen. Der Wirkungsgrad dieser Anlage betrage 20%
In diesem Zinnbad werden drei Kupferbleche (Abmessungen: 400 x 200 x 2 mm) durch
gleichzeitiges vollständiges Eintauchen verzinnt.
= 8 93
Hinweis: PKupfer
> kgdm"3
Ppetroleum = 0,85kgdnr 3
Hpetroleum = 42 MJ-kg"1
[c werde über die gesamte Temperaturänderung als
U
«Kupfer
=0-39
konstant angenommen!]
kg-K
kJ
c
= 0,22
Zinn
kg-K
ki
= 59
<lS(Zinn)
kg
31
Berechnen Sie den Betrag der Wärme, die zur Erwärmung des Zinns durch die
vollständige Verbrennung von 1 Liter Petroleum genutzt werden kann!
3.2.
Berechnen Sie die Temperatur der Zinnschmelze nach der Erwärmung!
33
Welche Mischungstemperatur stellt sich im Zinnbad (725 °C) nach dem Eintauchen
der drei Bleche (Anfangstemperatur 25 °C) ein, wenn die Wärmeabgabe an die
Umgebung vernachlässigt wird?
Aufgabe 4
Die AbbUdung zeigt den prinzipieUen Aufbau eines Metallausdehnungsthermometers, mit
dem die Temperatur einer Flüssigkeit gemessen werden soU. Das Thermometer besteht aus
einem Außenrohr aus Messing, in das ein Porzellanstab eingebracht wurde.
Der Stab ist am unteren Ende mit der Hülse fest verbunden.
. , • _ n • . ...
Die Hülse mit Stab wird hinreichend lange in die Flüssigkeit eingetaucht (siehe Skizze), so
daß das gesamte Thermometer die Temperatur der Flüssigkeit angenommen hat.
Metallausdehnungsthernotieter
ifrln.-0--rst.Uun}.'
B.f.-Ujunj
p.A.^f.A.p.
M«-S-n.h__>-
StotV « i t d.r zu
n _ . . . n _ . n T«nj)«r«tur
23
4.1.
Erläutern Sie die Wirkungsweise eines solchen Thermometers!
4.2.
Die Hülse und der Stab haben bei 20 °C eine Länge 1 = 30 cm.
Der Abstand zwischen Porzellanstab und Messinghülse betrage s = 4 mm. (Die
Veränderung des Abstandes s bei Temperaturänderung bleibe unberücksichtigt!)
Leiten Sie eine Gleichung zur Berechnung des Auslenkwinkels des Zeigers unter
Berücksichtigung der gegebenen Größen her!
Um welchen Winkel ändert sich die ZeigersteUung, wenn die Temperaturänderung
153 K beträgt?
(Hinweis: a Por _ dlail = 310" 6 K"1; <xMessing = 18.410-6 K"1)
Aufgabe 5
In einem abgeschlossenen Gefäß von 1 dm3 Volumen befindet sich HeUum unter Normbedingungen (p 0 = 1013 hPa, T 0 = 273,15 K), das als ideales Gas betrachtet wird.
J ,
(Hinweis: R^üum = 2077 kg- K >
5.1.
Für das ideale Gas gilt: pV = J N E J _ ^ X .
Leiten Sie damit eine Gleichung her, die die Abhängigkeit der mittleren Teilchengeschwindigkeit von der Temperatur angibt!
5.2.
Berechnen Sie die mittlere Teilchengeschwindigkeit von Helium unter Normbedingungen!
5.3.
Das Gas wird isobar erwärmt, bis sich die mittlere Geschwindigkeit der Gasteilchen
verdoppelt hat.
Welche Endtemperatur erreicht das Gas?
24
Thema III
Felder
Aufgabe 1
1.1.
Erläutern Sie die Bedeutung von ModeUen in der Physik anhand von zwei Beispielen, und gehen Sie dabei auch auf die Grenzen der Anwendbarkeit dieser Modelle ein!
1.2.
Veranschaulichen Sie das Feld zwischen den
(siehe Skizze 1)!
beiden geladenen MetaUplatten
5 cn
\
/
fl
o
/. v
1.3.
Ein positiv geladener Probekörper wird nacheinander in das Feld an die Orte A und
B gebracht.
Vergleichen Sie die Bewegungen, die der Probekörper anschließend ausführt! Die
Gravitation bleibe unberücksichtigt!
Begründen Sie Ihre Aussagen!
1.4.
Die Kondensatorplatten befinden sich in einem Abstand von 5 cm.
An ihnen liege eine Spannung von 120 V.
Ein zunächst ruhendes a-TeUchen befinde sich im Feld des Kondensators am Ort A.
Berechnen Sie
- die elektrische Feldstärke im Kondensator im Punkt A,
- die Beschleunigung, die das a-TeUchen erfährt,
- die beschleunigende Kraft auf das oc-TeUchen.
(Hinweis: u = 1,6610*27 kg)
25
Aufgabe2
Die Skizze 2 stellt eine Elektronenstrahlröhre mit einem magnetischen Ablenksystem von
quadratischem Querschnitt mit der Seitenlänge s = 3 cm dar. Das homogene magnetische
Feld verläuft senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und hat eine magnetische
Flußdichte von 20 mT.
r
t
XXXXXX
xxxxxx
xxxxxx
xxxxxx
2.1.
Welche Geschwindigkeit haben die Elektronen des Elektronenstrahls, wenn die
Anodenspannung 12 kV beträgt?
Die relativistische Massenveränderhchkeit bleibe unberücksichtigt!
2.2.
Berechnen Sie die kinetische Energie eines Elektrons (in eV), nachdem es die Beschleunigungsspannung durchlaufen hat!
2.3.
Wie groß ist der Radius der innerhalb des Magnetfeldes verlaufenden Kreisbahn
der Elektronen?
2.4.
Bei einer Veränderung der Anodenspannung ändert sich auch der Radius der
Kreisbahn der Elektronen.
SteUen Sie den Radius dieser Kreisbahn als Funktion der Beschleunigungsspannung
grafisch dar! ( 0 < U < 15 kV)
Welcher Zusammenhang besteht zwischen den beiden Größen?
Tragen Sie auch Ihre in 2.3. und 2.5. berechneten Werte in das Diagramm ein!
2.5.
Bei welcher Anodenspannung verläuft der das Magnetfeld verlassende Elektronenstrahl senkrecht zum eintretenden Elektronenstrahl?
26
Aufgabe 3
Fertigen sie zur Lösung dieser Aufgabe ein Protokoll an, in dem Sie die folgenden TeUaufgaben bearbeiten!
Für den Scheinwiderstand einer Spule im Wechselstromkreis gUt
z = V R 2 + XL2
.
3.1.
Beschreiben Sie ein Verfahren zur experimentellen Bestimmung des induktiven
Widerstandes der Spule!
3.2.
Zeichnen Sie die Schaltskizze in spannungsrichtiger Schaltung, und führen Sie das
Experiment durch!
3.3.
Leiten Sie aus dem Induktionsgesetz eine Gleichung für die Induktivität einer
Spule her!
3.4
Berechnen Sie den induktiven Widerstand und die Induktivität der im Experiment
verwendeten
Spule sowie die durch diese Spule
hervorgerufene
Phasenverschiebung!
3.5.
Wie verändert sich die Induktivität einer Zyünderspule, wenn der Durchmesser der
Spule um die Hälfte des Anfangswertes vergrößert wird?
27
Thema IV
Energie und Kräftebilanzen
Aufgabe 1 Mechanische Energie
Eine Kugel und ein Vollzylinder gleicher Masse und gleichen Durchmessers rollen aus dem
StUlstand aus gleicher Höhe eine geneigte Ebene hinab. Die Reibung bleibt unberücksichtigt.
1.1.
Leiten Sie Gleichungen zur Berechnung der Geschwindigkeiten her, mit der die
Körper die geneigte Ebene verlassen!
1.2.
In welchem Verhältnis stehen die beiden Geschwindigkeiten?
Aufgabe 2 Äußerer lichtelektrischer Effekt
2.1.
Erläutern Sie den äußeren üchtelektrischen Effekt?
Nutzen Sie dazu eine Energiebilanz!
2.2.
Eine Katode aus Caesium wird mit Licht der Wellenlänge 360 nm bestrahlt.
2.2.1.
Leiten Sie eine Gleichung zur Berechnung der Geschwindigkeit der schnellsten
Fotoelektronen her!
Berechnen Sie die Geschwindigkeit!
2.2.2.
Bestimmen Sie die WeUenlänge des Lichtes, bei der die Fotoelektronen aus dem
Katodenmaterial austreten aber keine kinetische Energie besitzen!
2.2.3.
Zeichnen Sie die Einsteinsche Gerade für das verwendete Katodenmaterial in ein
Ekin" f- Diagramm!
Zeichnen Sie die Einsteinschen Geraden für die Fälle in dasselbe Koordinatensystem, daß das Katodenmaterial aus Barium bzw. aus Zink besteht!
Begründen Sie den Verlauf der drei Geraden zueinander!
(Hinweis: W A; B a r i u m = 2,52 eV; W A; Q^^^ = 1,93 eV; W A; Z i n k = 3,95 eV)
28
Aufgabe 3 Bewegung von Elektronen
In einer Nebelkammer emittiert eine StrahlungsqueUe ß"-Teüchen (Elektronen). Diese Nebelkammer wird von emem konstanten homogenen Magnetfeld der magnetischen Flußdichte
1,0-10"2 V s n r 2 senkrecht zur Bewegungsrichtung der TeUchen durchsetzt.
3.1.
Auf einer Fotografie ist die Nebelspur eines dieser ß'-Teüchen als Kreisbahn
sichtbar, deren Radius 10 mm beträgt. Leiten Sie die zur Berechnung der kinetischen Energie des Teüchens erforderüche Gleichung her, und begründen Sie den
Lösungsansatz:!
3.2.
Berechnen Sie die kinetische Energie dieses ß'-Teilchens in eV!
Aufgabe 4 Bewegungen
Im Diagramm ist der Bewegungsablauf eines unbeladenen Kraftwagens dargesteUt.
!
in ^
i
i
i
i
ia
i
.
--• x ..-*_. «— -.i™_W-^._,
t
4
i
iJ ^ T
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i
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1
—
| -
• • -
....<—
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_u
4-4"
-
i
-r
..™^
™
•4
...-_..
....
-:
i
i
\
j
|
i
i
i
1
i in t
4.1.
Beschreiben Sie den Bewegungsablauf!
4.2.
Zeichnen Sie das zugehörige Beschleunigung-Zeit-Diagramm!
4.3.
Berechnen Sie die Fahrstrecke, die in 19 s zurückgelegt wurde!
4.4.
Durch Beladen des Fahrzeuges verdoppelt sich die Masse.
Ermitteln Sie die Zeit, die das Fahrzeug bei gleichbleibender Antriebskraft und bei
Vernachlässigung der Reibung zum Erreichen derselben Höchstgeschwindigkeit
benötigt!
Begründen Sie Ihre Aussage!
Aufgabe 5 Planetensystem
5.1.
5.1.1.
Der Jupitermond Ganymed braucht auf seiner kreisförmigen Bahn für einen voUen
Umlauf eine Zeit von 171 Stunden und 36 Minuten.
Der Bahnradius beträgt dabei 1,07-IO9 m.
(Radius des Jupiter rT = 7.18107 m; y = 6,672-10"11 Nm 2 kg" 2 )
Berechnen Sie aus diesen Angaben die Masse des Jupiter!
29
5.1.2.
Berechnen Sie die Fallbeschleunigung auf der Jupiteroberfläche!
5.2.
In welcher Entfernung vom Erdmittelpunkt wird ein zwischen Erde und Mond
befindlicher Gegenstand schwerelos?
(Abstand Mondmittelpunkt - Erdmittelpunkt r = 384400 km; Mondmasse = -gErdmasse)
30
Leistungskurs - Lösungen
Aufgabenkomplex 1:
Mechanik
BE
47
C7D
C5-»
Aufgabe 1
1.1. AB: Energieerhaltungssatz E
+E
—> E
BC"-.
E = konst.
C: Unelastischer Stoß: Impulserhaltungssatz
CD":
E = konst.
D: Elastischer Stoß: Energieerhaltungssatz.
Impulserhaltungssatz
= E
1.2. E
1_
2
m -g-h
+ -s1
A
2
/ 2
-/ v + 2 - g - h
A
A
6.05 m - s " 1 = 2 1 . 8 k m - h - 1
=
C6}
'
1.3. t a n et =
AB
OL =
2
a - g *sin a
a = 0.34 m - s '
v -v
At
B
O
C6)
1.4
C5,
At = 13.4 s
Zeichnen der beiden Diagramme
1.5. Impulserhaltungssatz für unelastischen Stoß
Mit
= 0
v
2
folgt
m • v
u
i
B
1
2
m + m
u - 2.69 m-s
Sp
II
= E
ktn«_,i+2.
7E
Y
kin<C,i+2>
k
23 cm
I
II
E,.
CO
1.6
CQ
C50
31
'
BE
C13J
1.7.
E
= E
A
+W
B.
R<=-tbvAB
4
z
-^—•rn -v
+ m -q-h
-
1
A
1
'
A
1
w —rr-m
2
= V v + 2qh
B
A
v
+
B
rn - c r / U
-AB
___X1
/ _
v
1
2
-v
-2g-u
• A
= 5.63
m-s-1
ki,n,B
W
Reib
^
-Aß
' £
B
E
1
2
-*— -m - v
2
m • q
• u. • BC
i
i E
F
2
V
BC
2 •g •
BC"
13
Aufgabe 2
C5)
2.1.
JU
323 m
Ü b e r l a g e r u n g von e i n e r
geradlinig
Bewegung m i t v und e i n e r
mäßig b e s c h l e u n i g t e n
positiven
2.2
mit
der
Bewegung
Platte.
Feldkraft
in
Richtung
Bahnform:
F gleichder
Parabel
1
= - a
s
= v
gleichförmigen
y
<-
y
K-(
Mit
d
2
a =
F
"m~
und
F
-•
U -e
folgt
2
oder
2•d-m
-v
m • d
e
Für a l l e
Spannungen g r ö ß e r
Elektronenstrahl
die
oder
positive
60
32
gleich
Platte.
U trifft
der
Aufgabenkomplex 2: Thermodynamik
BE
8
C4D
Aufgabe 1
1.1. A B : Isobare Erwärmung von T
auf T
3
C4D
BC: Adiabatische Expansion
CA: Isotherme Kompression
Zustandsgrößen: p, V. T
Prozeßgrößen
1.2. AB: Isobare Zustandsänderung (p = konst.)
AU = Q + W
mit W = p-AV
BC: Adiabatische Zustandsänderung (Q = 0)
AU = W
CA: Isotherme Zustandsänderung (AU = 0 )
Q = -W
16
Aufqabe 2
C6.
2.1.
Zustand
p in
w
kPa
3
•
V i n cm
T in K
C4_>
1
A
B
C
D
232
270
140
120
150
150
290
290
247
287
287
247
2.2 Berechnung von zwei Werten für isotherme Expansion
Berechnung von zwei Werten für isotherme
Zeichnen des p-V-Diagramms
2.3
C4D
16
2.4
3.2.
Bestimmen der abgegebenen Arbeit
graphisch: W = 3.8 3
rechnerisch
=
Q
zu
0
=
zu
Q
zu
H • p • V • 7?
7140
ai
Q
fest
kJ
+ Q
Schm.
Q
3
E
&
C4D
Kompression
Bei diesem Vorgang wird Arbeit abgegeben.
Begründung z.B.: Der Betrag der Expansionsarbeit
größer als der Betrag der Kompressionsarbeit.
Auf qa be 3
3.1.
C7D
Q. W
=1
c
sn
+ Q
q
-m
Sn
c
sn
725°C
3.3. Richmannsche Mischungsregel
9
M
'
fl.
595° C
33
o
W = 3.76 3
i st
BE
10
Aufgabe 4
C4D
4 . 1 . Unterschiedliche
Längenausdehnun g von
und M e s s i n g h ü l s e
Hebelwirkung
C6)
AI
4.2.
bei
auf den
AI
t a n 4>
Erwärmung,
dadurch
Zeiger.
(<x - a )
p
u
AS
1
Ges
gleicher
Porzellanstab
OdS
IO1
10
Aufgabe 5
C5D
5 . 1 . Aus
E
p • V
!
p-V = m-R-T
•
•
folgt
N -m
= m
x
7
C2)
5.2
v
C3-)
5.3
_ #
V
x
x
T
T
mit
kin, x
"
- /3
E
k .n ,x
• R • T
1305 m-s
-i
2 • 7
X
—#
V
x
und
2
3 • R
1093 K
"BT
34
bei T
1
_
- _. m -v
c
x
x
2
Aufgabenkomplex 3;
Felder
BE
20
Aufgabe 1
C6)
1.1. Bedeutung von Modellen erläutern z.B. für Erkenntnisgewinnung Beispiele: Punktmasse, starrer Körper.
Feldlinien, Atommodell
Grenzen des Modells am gewählten Beispiel erläutern.
C43
1.2. Einzeichnen des Feldlinienbildes
Richtung der Feldlinien
A u s - und Eintrittsrichtung der Feldlinien
zur Plattenoberfläche
homogenes Feld bei parallelen Platten
inhomogenes Feld bei schrägen Platten
C4D
1.3. Punkt A
Punkt B
C6-)
geradlinige, gleichmäßig beschleunigte
Bewegung
zur negativen Platte
konstante Feldkraft, da homogenes
elektrisches Feld
ungleichmäßig beschleunigte Bewegung entlang
der Feldlinien zur negativen Platte
Feldkraft ändert Betrag und Richtung, da
inhomogenes elektrisches Feld
U
1.4
E =
S
V
2400 m
Aufgabe 2
C4-)
2.1.
C23
2.2.
a - 1.16-1011 m - s " 2
1 m- v 2 = e • U
E
=
2.3.
B
=
/
V
65000 km-s
» 1 2
keV
kin
2 e U
m
m
2 m
•
2 e U
V
E
e •U
k _n
C5D
2 e
° He
IT
F - 7.69-10"10 N
T
22
senkrecht
• / •
35
U
18,5 mm
BE
C7_>
2.4
D i a q r a m m r = f(U ) mit 0 < U
B
•-<• y u
r
< 15 kV
B
P
(12 kV
P
: 18.47
(7.91 kV
mm)
: 15 mm)
2
2
C4)
u
2.5
=
u
r
„2
• e • B
2 • m
7915
mit
r = - = 15 mm
V
Aufgabe 3
Anfertigen
C4D
eines Protokolls mit folgenden
3.1. Messen von Stromstärke und Spannung einmal
Gl e i c h s t r o m k r e i s zum anderen
R
C43
Inhalten:
im
im W e c h s e l s t r o m k r e i s
U
r u.
T
u
i
i
3.2. S c h a l t s k i z z e in s p a n n u n g s r i c h t i g e r
Schaltung
und
Aufbau der Schaltung: Aufnahme der
C4)
3.3
d (B • A )
dt
Aus U = N•
dl
U - ,u- H_
T
L =
C43
3.4
3.5.
dl
dt
und mit U = L
dt
• -A
X
tan
C2_>
IJ-
Meßwerte
. , . . . r.
. N
fol qt mit
B = /L.- I T~
2 n f
9
R
Zylinderspule:
Daraus
N'
L = ^
folgt: bei einer V e r g r ö ß e r u n g
1,5-fache vergrößert
sich L auf das
60
36
von d auf das
2,25-fache.
Aufgabenkomplex
4:
E n e r g i e und
Kräftebil
anzen
BE
7
C5->
Aufgabe
1
1.1.
E
E
pot
Kugel
V
+
L.-
kgi n
'
E
rot
h
=
- m • v2
=
- m • v2
™ ' 9 • h
K
<-
m • g • h
1-2.
v
= y/TF
^ _ . -a g - h
7
: v
K
Z
5
2
w
:
K
1
z
yj—
•
1 m • v:
+
K
1
-.
C23
j_ j
/W7
K
Zylinder:
+
2
4
z
g • h
: /T
15
14
15
14
19
Aufgabe 2
C4-)
2.1.
Erläuterung
unter
C5)
2.2.1.
des äußeren l i c h t e l e k t r i s c h e n
N u t z u n g der G l e i c h u n g
h • f = I
2
Aus obiger Gleichung folgt
m
Effektes
.
©
2
v
+ W
2-(h-f - W )
A
C3D
2.2.2
X
C7-)
e
W
Aus
730 km-s
folgt mit
c = X
A
•
642 nm
2.2.3. Berechnen der Grenzfreguenz f = 4.67-10 14 s"1
o
Zeichnen des E -f-Diagr. für Caesium
Parallel verschobene Gerade für Barium
Parallel verschobene Gerade für Zink
Begründung: z.B. Anstieg der Geraden ist in allen
drei Fallen h , somit müssen die Geraden parallel
sein. Schnittpunkt mit der E -Achse- W
kin
Aufgabe 3
C4D
m
B
3.1.
e •v
r
m
C23
3.2.
kin
kin
879 eV
37
A
BE
15
Aufgabe 4
C43
4.1.
Abschnitt 1:
0 ... 10 s: gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Endgeschwindigkeit v - 15 m-s" 1
i
Abschnitt 2:
10 ... 16 s: geradlinig gleichförmige
Bewegung
mit v = 15 m-s" 1
i
C4-)
4.2
Abschnitt 3:
16 ... 19 s: gleichmäßig verzögerte Bewegung
zum Stillstand
-2
a - 1,5 m -s
0 :
a = - 5 m -s-2
•,-
i
lagramms
C4D
4.3
s
s
C3D
4.4.
=
i
Ges
75 m :
1
s
90
- 187,5 m
m ;
3
S
3
22.5 m
=
Aus F = m-a folgt bei einer Verdoppelung der Masse
eine Halbierung der Beschleunigung und damit über
Av
a - A t eine Verdoppelung der Zeit auf 20 s.
13
Aufgabe 5
C5->
5.1.1.
m
F
•
r
m
• a>
o
• r
F
<
R
m
2
A
3
• r
4rc
-2
m
5.1.2.
a
.
r
F
C3D
• m
J
• T
1.9 •mI O 2 7 kg
r
_.
r
.
24 ,6 m-s
m
C5_>
5.2.
r •
E
• m
Y
m
m
r
-
u
9 r
u
-
m
p
345960 km
'W
38
•
u
• m
p