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Hauptschulabschlussprüfung 2006 Physik Schriftliche Prüfung für Nichtschüler und Nichtschülerinnen Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Klasse: ______________________________ Die Aufgabenblätter sind Bestandteil der Prüfungsarbeit und müssen mit Ihrem Namen versehen werden. Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 2 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Lesen Sie beide Aufgabengruppen gründlich durch, entscheiden Sie sich für eine und legen Sie die andere weg. Aufgabengruppe A Aufgabe 1 3 Punkte Bei einer Untersuchung verschieden langer Kupferdrähte wurden die folgenden Werte ermittelt: a) Drahtlänge Spannung Stromstärke 20 cm 6V 0,6 A 40 cm 6V 0,4 A 60 cm 6V 0,2 A Widerstand des Drahtes Tragen Sie in der Spalte „Widerstand des Drahtes“ ein, ob der Widerstand „klein“, „mittel“ oder „groß“ ist. Welche Aussagen können Sie aus den Messwerten ableiten b) für den Zusammenhang zwischen Drahtlänge und Stromstärke? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c) für den Zusammenhang zwischen Drahtlänge und Widerstand? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 3 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 2 a) 2 Punkte Hella will in einem Stromkreis die Stromstärke messen. Sie hat ein Amperemeter mit drei Messbereichen: 100 mA – 1 A – 10 A. Welchen Messbereich sollte sie wählen? Begründen Sie Ihre Antwort. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ b) Lesen Sie die angezeigten Messwerte ab. 4 2 6 4 8 0 6 2 10 4 8 0 2 10 6 8 0 10 Messbereich 100 mA Messbereich 1 mA Messbereich 10 A ___________________ ____________________ ____________________ Aufgabe 3 4,5 Punkte Bei dieser Aufgabe brauchen Sie einige Formelkenntnisse: elektrische Leistung = Spannung Stromstärke Leistung = Arbeit : Zeit Lohnt sich das Selberbacken? Was kostet es, einen Kuchen zu backen, wenn der Teig 1 Stunde backen muss? Der Elektroherd ist an 380 Volt angeschlossen, es fließt ein Strom von 10 Ampère. Der Preis für die elektrische Energie beträgt 20 Cent pro Kilowatt-Stunde. Der Preis für die Zutaten soll unberücksichtigt bleiben. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 4 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 4 5 Punkte Der Überlieferung nach deckte der berühmte griechische Naturwissenschaftler und Philosoph Archimedes (285-212 v. Chr.) eine Straftat auf: Der König Hieran von Syrakus ließ sich von einem Goldschmied aus einem Barren reinen Goldes eine Krone anfertigen. Vorher hatte der König den Goldbarren ganz genau wiegen lassen. Die Krone, die der Goldschmied ablieferte, hatte das gleiche Gewicht wie der Barren. Trotzdem war das Misstrauen des Königs nicht verflogen: War es denn nicht möglich, dass der Goldschmied einen Teil des Goldes durch Silber ersetzt und dieses im Innern der Krone versteckt hatte? Archimedes sollte die Echtheit der Krone prüfen ohne sie zu beschädigen. Ein schwieriges Problem. Archimedes grübelte lange darüber nach. Als er gerade ein Bad nahm, soll er plötzlich ausgerufen haben: „Heureka!" (Ich hab's gefunden!) Aufgabe: Zeichnen und beschreiben Sie ein Experiment, mit dem die Echtheit der Krone überprüft werden kann. Der folgende Hinweis soll Ihnen helfen: Archimedes ließ sich für sein Experiment eine Balkenwaage, eine mit Wasser gefüllte Wanne, die Krone und ein gleichschweres Stück Gold geben. Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 5 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 5 5,5 Punkte Sonnen- und Mondfinsternis sind interessante Naturspektakel. Im Bild ist eine schematische Anordnung der drei Himmelskörper Sonne, Mond und Erde dargestellt. a) Beschriften Sie die 3 Himmelskörper (Kästchen). b) Welche Finsternis ist zu beobachten, wenn sich die Himmelskörper in der dargestellten Position befinden? ________________________________________________________________________ c) Zeichnen Sie den fehlenden Schattenraum ein. d) Wie kommt es zu dieser Finsternis? Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 6 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 6 5 Punkte Wilhelm Busch: "Hahn und Hühner schlucken munter Jedes ein Stück Brot hinunter; Aber als sie sich besinnen, Konnte keines recht von hinnen." Das heißt also, dass alle drei Hühner und der Hahn an dem Brot ziehen, aber keiner gewinnt. a) Zeichnen Sie Kraftpfeile in die vereinfachte Zeichnung rechts ein. Beachten Sie den Angriffspunkt der Kraft. Die Länge des Pfeils ist ein Maß für die Größe der Kraft. b) Erklären Sie anhand dieser Zeichnung den Begriff „Gleichgewicht der Kräfte“. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c) Erklären Sie den Begriff „Gleichgewicht der Kräfte“ an einem weiteren Beispiel. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 7 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 7 a) 6 Punkte Vervollständigen Sie den folgenden Text. In Stoffen wie Luft, Wasser und Glas breiten sich die Lichtstrahlen ______________________________ aus. Sie werden beim Übergang von einem Stoff in einen anderen Stoff ______________________________. Beim Übergang von der Luft ins Wasser wird das Licht ___________ __________ ________ gebrochen. Je ______________________________ der Einfallswinkel des Lichtes, um so stärker ist die Brechung. Licht wird ____________ _____________________, wenn es senkrecht auf das Wasser auftrifft. b) Wie werden die Lichtstrahlen gebrochen? B Lot A Luft Wasser C D Kreuzen Sie das Zutreffende an. Der Pfeil bedeutet „wird nach ... gebrochen“. A C A wird nach C gebrochen. B D A B C D Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 8 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 8 8 Punkte Sie haben die folgenden Gerätschaften zur Verfügung: • eine kleine Glasflasche • eine Glasröhre, die genau auf die Öffnung der Flasche passt • Stativmaterial zum Festhalten der Glasteile • eingefärbten Alkohol • eine Schüssel mit Eiswasser • einen Wasserkocher mit Wasser • einen Faserschreiber • ein Lineal a) Beschreiben Sie, wie man mit diesen Materialien versuchen könnte ein Thermometer zu bauen, das die Temperatur nach der Celsius-Skala anzeigt. b) Warum bereitet beim Bau eines solchen Thermometermodells der Alkohol als Thermometerflüssigkeit Probleme? Aufgabe 9 5 Punkte In einem tiefen See beobachtet man die in den beiden Schaubildern dargestellten Temperaturverteilungen: wärmeres Wasser Wasser mit weniger als 4 °C kälteres Wasser Wasser mit 4 °C Schaubild 1: See im Sommer Schaubild 2: See im Winter Bemerkung: In Schaubild 2 kann sich auch zusätzlich eine Eisschicht bilden. a) Warum sammelt sich am Boden des Sees 4 °C kaltes Wasser? b) Wie nennt man dieses Phänomen? c) Erklären Sie, warum Wasser dieses unerwartete Verhalten zeigt. Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe A Dauer: 120 Minuten Seite 9 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 10 8 Punkte Kreuzen Sie an, ob die Aussagen zutreffen (w) oder nicht (f). w Die Maßeinheit der elektrischen Stromstärke ist Volt. Eine übliche Haushaltsschere ist ein einseitiger Hebel. Gleichnamige magnetische Pole stoßen sich ab. Bei einer Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen Sonne und Erde. Wasser schmilzt bei 37 °C. Die Federkonstante ist ein Maß für die Härte einer Feder. Ein Joule ist die Einheit für die Arbeit. Je größer die Fläche, auf die eine Kraft wirkt, desto größer ist der Druck. Wenn ein Dauermagnet in zwei Teile zerbricht, entstehen zwei neue kleinere Dauermagnete. Der Mond ist ein selbstleuchtender Körper. Die Masse eines Astronauten beträgt auf dem Mond nur ein Sechstel. Eisen hat eine größere Dichte als Aluminium. Mit einem Flaschenzug lässt sich Arbeit einsparen. Je größer der Leiterquerschnitt, desto größer der elektrische Widerstand. Je stärker die Linse gekrümmt ist, desto kürzer ist die Brennweite. Die Sicherung springt heraus, wenn die Spannung zu groß wird. f Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 10 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabengruppe B Aufgabe 1 5 Punkte Vervollständigen Sie die folgende Tabelle. physikalische Größe Dichte Leistung Formelzeichen Einheit m kg ρ p N m2 F N P E Fläche A cm3 Volumen Arbeit kWh W t s Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 11 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 2 8 Punkte Bei dem abgebildeten Versuch wurden zwei verschiedene Federn unterschiedlich stark belastet und dabei die folgenden Werte gemessen: Masse Feder 1 Feder 2 0g 0 cm 10 g 12 cm 2,7 cm 20 g 24 cm 5,6 cm 30 g 36 cm 8,4 cm 40 g 48 cm 11,1 cm 0 cm a) Übertragen Sie die Messwerte in ein Diagramm. Wählen Sie einen passenden Maßstab und denken Sie an die richtige Achsenbeschriftung. b) Berechnen Sie die Federkonstante (Man sagt auch Federhärte). c) Schreiben Sie ein Beispiel für technische Anwendungen von Stahlfedern auf. Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 12 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 3 3 Punkte Lesen Sie den folgenden Text genau durch. Strom ist gefährlich! Immer wieder passieren tödliche Unfälle beim Umgang mit elektrischen Geräten. Die Gefahr entsteht, wenn wir Teil eines Stromkreises werden und der Strom durch unseren Körper fließt. Aber wieso leitet der menschliche Körper den Strom? Nun, unser Körper besteht zu etwa zwei Dritteln aus salzhaltigem Wasser und Salzwasser leitet den Strom gut. Wenn Strom durch den menschlichen Körper fließt, verkrampfen sich die Muskeln, das Herz kann außer Takt geraten und auch Verbrennungen sind möglich. Bei einem Elektrounfall muss zuerst der Strom ausgeschaltet werden! (Schalter oder Sicherung ausschalten!) Dann ist der Notarzt zu rufen. Eventuell müssen Wiederbelebungsmaßnahmen durchgeführt werden, bis der Arzt kommt. Beantworten Sie bitte folgende Fragen. a) Weshalb kann Strom durch den menschlichen Körper fließen? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ b) Was kann bei einem „Stromschlag“ mit dem Betroffenen passieren? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c) Was muss bei einem Stromunfall als Erstes getan werden? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 13 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 4 5 Punkte Berechnen Sie die fehlenden Werte. a) _________ b) _________ c) _________ d) _________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 14 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 5 2 Punkte Eine schwere Kiste soll ohne großen Kraftaufwand in das Fenster gehoben werden. Die unten abgebildeten Gegenstände stehen zur Verfügung. Hauswand s = 10 m Fenster Zeichen Sie eine Lösungsmöglichkeit. Nicht alle Gegenstände müssen dabei benutzt werden. Straße m = 100 kg schwere Kiste langes Seil Rollen mit Haken Eisenstange Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 15 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 6 4 Punkte a) Zeichnen Sie zur abgebildeten Schaltung eine Schaltskizze unter Verwendung der elektrotechnischen Schaltsymbole. b) Die Batterie hat eine Spannung von 4,5 Volt. Das Lämpchen trägt die Aufschrift "4,5 V – 0,5 A". Wie groß ist der Widerstand des Lämpchens? Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 16 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 7 6 Punkte Körper bestehen aus kleinsten Teilchen, die man sich vereinfacht als winzige Kügelchen vorstellen kann. In den drei Gefäßen ist jeweils derselbe Stoff, aber bei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt. a) In welchem Aggregatzustand befindet sich dieser Stoff jeweils? b) Beschreiben Sie Unterschiede zwischen den Aggregatzuständen anhand der drei Bilder. Aufgabe 8 3 Punkte Bei einer Untersuchung verschieden langer Konstantandrähte wurden die folgenden Werte ermittelt: a) Drahtdicke Spannung Stromstärke 0,2 mm 6V 0,3 A 0,3 mm 6V 0,4 A 0,4 mm 6V 0,5 A Widerstand des Drahtes Tragen Sie die Beschreibungen „klein / mittel / groß" für den Widerstand in die Tabelle ein. Welche Aussagen können Sie aus den Messwerten ableiten b) für den Zusammenhang zwischen Drahtdicke und Stromstärke? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 17 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ c) für den Zusammenhang zwischen Drahtdicke und Widerstand? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Aufgabe 9 a) 6 Punkte Zeichnen Sie den Brennpunkt der Linse ein und setzen Sie den Strahlengang fort. Die Brennweite beträgt 5 cm. Linse b) Welches Blatt lässt sich entzünden? Kreuzen Sie an. Eichenblatt (A) c) Birkenblatt (B) Ahornblatt (C) Kreuzen Sie die passende Begründung an. Das Blatt lässt sich entzünden, weil die Linse größer als das Blatt ist. Das Blatt lässt sich entzünden, weil es genau im Brennpunkt der Linse liegt. Das Blatt lässt sich entzünden, weil die Linse dicker ist als das Blatt. Hauptschulabschluss für Nichtschülerinnen und Nichtschüler 2006 Schriftliche Prüfung Fach: Physik — Aufgabengruppe B Dauer: 120 Minuten Seite 18 von 18 Name: ______________________________ Vorname: ______________________________ Aufgabe 10 7 Punkte Kreuzen Sie an, ob die Aussagen zutreffen (w) oder nicht (f). w Physik ist die Lehre von der Umwandlung der Stoffe. Körper haben Eigenschaften. Einige physikalische Körpereigenschaften sind Geschwindigkeit, Volumen, Masse, Farbe und Aggregatzustand. Das Verbrennen von Metallen ist ein physikalischer Vorgang. Eine Rampe für Rollstuhlfahrer neben einer Treppe ist eine einfache Maschine. Eine Papierschere ist ein einseitiger Hebel. Den Betrag einer Gewichtskraft bestimmt man mit einem Newtonmeter. Eine Tafel Schokolade hat auf der Erde die gleiche Masse wie auf dem Mond. Gase haben keine Dichte. Die Sehkraft ist eine physikalische Kraft. Kräfte haben einen Betrag (eine Größe) und eine Richtung. Eine Kinderwippe ist ein zweiseitiger Hebel. Durch Hebel lässt sich Arbeit einsparen. Die Einheit der Leistung wurde nach dem Erfinder der Dampfmaschine genannt. Die Energie wird in Watt gemessen. f
