Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1997

Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1997
Zeit: 150 min / Gesamtpunktzahl: 50 (für eine weitere vollständig gelöste Wahlaufgabe 1 Zusatzpunkt)
Teil I: Pflichtaufgaben (Aufgaben 1 bis 4: 25 Punkte)
Aufgabe 1: Mechanik der Flüssigkeiten
(8)
Vom Lehrer werden Ihnen zwei Experimente vorgeführt. Dabei werden zwei Körper gleichen Volumens in eine Flüssigkeit
gegeben. ( Die Schüler können beobachten: Der erste Körper bleibt an der Wasseroberfläche, der zweite Körper geht unter.)
1.1 Beobachten Sie jeweils das Verhalten des Körpers! Notieren Sie Ihre Beobachtungsergebnisse!
1.2 Erklären Sie beide Beobachtungsergebnisse! Betrachten Sie dabei die wirkenden Kräfte am Körper 1 und am Körper 2!
1.3 Einer der Körper soll in der Flüssigkeit schweben. Überlegen Sie, welche Veränderungen im Experiment vorgenommen
werden müßten, damit der Körper schwebt. Beschreiben Sie eine Möglichkeit! Begründen Sie!
(2)
(4)
Aufgabe 2: Elektrizitätslehre
(7)
Bei einem Experiment wurde für ein Bauelement
folgende Meßreihe aufgenommen:
U in V
I in mA
1
60
2
115
3
185
4
230
5
290
(2)
6
360
2.1 Stellen Sie die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung in einem Diagramm dar!
2.2 Berechnen Sie für die Spannungen 1 V und 6 V jeweils den elektrischen Widerstand!
2.3 Entscheiden Sie, ob es sich bei dem Bauelement um eine Glühlampe, einen Konstantandraht oder einen Halbleiter handelt!
Begründen Sie Ihre Entscheidung!
(3)
(2)
Aufgabe 3: Mechanische Wellen
(5)
3.1 Nennen Sie zwei Eigenschaften mechanischer Wellen ! Erläutern Sie eine davon an einem Beispiel!
3.2 Begründen Sie, warum man bei einem Gewitter im Allgemeinen den Donner später hört als den Blitz sieht!
3.3 Beschreiben Sie an einem Beispiel eine Maßnahme zur Schalldämpfung!
(2)
(1)
(2)
Aufgabe 4: Thermodynamik
(5)
Thermosgefäße bewirken, daß die Temperatur erwärmter Flüssigkeiten nur langsam abnimmt.
4.1 Beschreiben Sie den Aufbau eines Thermosgefäßes!
4.2 Erläutern Sie, wie die Wärmeübertragung an die Umgebung vermindert wird!
(2)
(3)
(2)
Teil II: Wahlaufgaben (Aufgabe 5 oder 6 oder 7: 25 Punkte)
Aufgabe 5: Elektrizitätslehre
(25)
5.1 Schülerexperiment
(11)
Aufgabe:
Vorbereitung: 1.
2.
Durchführung: 1.
2.
3.
Auswertung:
4.
1.
2.
U1
=
N1
am unbelasteten Transformator!
U2
N2
Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan!
Bereiten Sie eine Messwerttabelle für 4 Messungen vor!
Bauen Sie die Schaltung nach Ihrem Schaltplan auf. Verwenden Sie für die Primärspule
500 Windungen und die Sekundärspule 1000 Windungen.
Lassen Sie die Schaltung vom Lehrer kontrollieren!
Führen Sie die Messungen für verschiedene Spannungen durch. Wählen Sie die Spannungen
im Bereich von 3V bis 6V!
Notieren Sie Ihre Messwerte!
Werten Sie die Messreihe entsprechend der Aufgabenstellung aus!
Geben Sie eine mögliche Fehlerquelle an, die die Genauigkeit Ihrer Messergebnisse beeinflusst!
Bestätigen Sie experimentell das Gesetz
5.2 Verzweigter Stromkreis
In einem Haushalt sollen zugleich folgende Geräte in einem gemeinsamen Stromkreis betrieben werden:
Grill (800W / 230V), Mixer (550W / 230V), Mikrowelle (1200W / 230V).
1. Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan, in dem Sie die Geräte als Widerstände darstellen!
2. Berechnen Sie die Einzelstromstärken und die Gesamtstromstärke!
3. Ist ein Unterbrechen des Stromkreises zu erwarten, wenn dieser mit einer Sicherung von 10 A abgesichert
ist? Begründen Sie!
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(1)
(2)
(2)
(2)
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5.3 Elektrische Leitungsvorgänge
1. Erläutern Sie das Zustandekommen eines elektrischen
Leitungsvorganges im Vakuum !
2. Ordnen Sie die folgenden Bauteile der abgebildeten
Elektronenstrahlröhre den Zahlen zu:
Ablenkplatten, Anode, Bildschirm, Heizwendel, Katode, Wehneltzylinder
3. Nennen Sie ein Gerät, bei dem die Elektronenstrahlröhre Anwendung findet!
(7)
(3)
(3)
(1)
Aufgabe 6: Mechanik
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6.1 Ein Pkw kommt beim Bremsen ins Schleudern und rutscht eine Böschung
hinab. Ein Abschleppfahrzeug zieht das Auto (Masse 1,2 t) mit einer
Motorwinde wieder auf die Straße. Dabei wird ein Höhenunterschied von
2,5 m überwunden. Die Länge der Böschung beträgt 5,00 m.
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1. Erklären Sie den Unterschied zwischen aufzuwendender Zugkraft der
Motorwinde und der Gewichtskraft des Pkw!
2. Ermitteln Sie die Zugkraft, die von der Motorwinde aufzubringen ist!
3. Berechnen Sie die von der Motorwinde zu verrichtende mechanische Arbeit!
4. Erläutern Sie den Einfluß des Neigungswinkels α der Böschung auf die wirkenden
Kräfte und die zu verrichtenden mechanische Arbeit!
6.2 Die Abbildung zeigt eine „Gegenzug-Pendelleuchte“.
1. Welche kraftumformenden Einrichtungen erkennen Sie?
2. Erläutern Sie das Prinzip dieser Aufhängung!
3. Das Gegengewicht übt eine Gewichtskraft von 56 N aus.
Bestimmen Sie die Gewichtskraft der Lampe!
(Die Gewichtskraft der Aufhängung wird nicht
berücksichtigt.)
6.3 Die Abbildung zeigt das Sicherheitsventil eines
Dampfkessels.
1. Welche kraftumformende Einrichtung findet
Anwendung?
2. Berechnen Sie den Abstand des Gegengewichts
(4 N) vom Drehpunkt, wenn der Dampf bei
einer Kraft von 20 N auf das Ventil entweichen
soll!
6.4 Zwei Jugendliche gleicher Masse stehen sich aus Inline-Skates so gegenüber, daß sich ihre Handflächen berühren. Einer
stößt sich vom anderen ab.
1. Beschreiben Sie, was zu erwarten ist!
2. Formulieren Sie das entsprechende physikalische Gesetz!
3. Erläutern Sie ein weiteres Beispiel, das die Gültigkeit dieses physikalischen Gesetzes belegt!
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Aufgabe 7: Optik
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7.1 Sonnenlicht soll in seine Spektralfarben zerlegt werden. Skizzieren Sie eine mögliche Experimentieranordnung!
Erläutern Sie das Zustandekommen dieses Spektrums!
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7.2 Bei einem Experiment zum Brechungsgesetz wird der Übertritt einfarbigen
Lichtes aus einem halbrunden Kronglaskörper in die angrenzende Luft
untersucht (siehe Skizze).
1. Berechnen Sie den Brechungswinkel für den Übergang von Kronglas nach
Luft, wenn der Einfallswinkel 30° beträgt!
Stellen Sie den gesamten Strahlenverlauf zeichnerisch dar!
2. Beim Überschreiten eines bestimmten Einfallswinkels (Grenzwinkel) tritt
Totalreflexion ein.
Was versteht man unter Totalreflexion?
Überprüfen Sie rechnerisch, ob diese Erscheinung beim Einfallswinkel 50° eintreten kann!
3. Nenne Sie eine mögliche Anwendung der Totalreflexion!
7.3 Eine Kerzenflamme wird mit Hilfe einer Sammellinse auf einem 60 cm von der Linse entfernten Schirm abgebildet. Das
wirkliche (reelle), umgekehrte Bild der Kerzenflamme ist 18 cm hoch, die Sammellinse hat die Brennweite 10 cm.
1. Zeichnen Sie den Strahlenverlauf, verwenden Sie einen geeigneten Maßstab!
2. Ermitteln Sie die Höhe der Flamme und deren Entfernung von der Linse!
7.4 Erläutern Sie anhand einer Skizze die Bildentstehung im Auge oder in einem optischen Gerät!
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