Sächsisches Staatsministerium für Kultus Schuljahr 1996/97

Sächsisches Staatsministerium
für Kultus
Schuljahr 1996/97
Geltungsbereich: für Klassen 10 an
- Mittelschulen
- Förderschulen
- Abendmittelschulen
Schriftliche Abschlussprüfung Physik
Realschulabschluss
Allgemeine Arbeitshinweise
Die schriftliche Abschlussprüfung besteht aus zwei Teilen:
Teil I - Pflichtaufgaben
Teil II - Wahlaufgaben
Vor der planmäßigen Arbeitszeit stehen Ihnen 15 Minuten zum Vertrautmachen mit den
Aufgaben zur Verfügung.
Nachdem Sie die Aufgaben gelesen haben, wird Ihnen ein Demonstrationsexperiment gezeigt. Die Arbeitszeit zur Lösung aller Aufgaben beginnt erst nach Beendigung dieses
Experiments und beträgt 150 Minuten.
Die Aufgabe 1 der Pflichtaufgaben ist zuerst zu bearbeiten. Die Reihenfolge der Bearbeitung der anderen Aufgaben ist beliebig.
Von den drei Wahlaufgaben ist nur eine Aufgabe zu bearbeiten. Zur Lösung der Wahlaufgabe 5 muss ein Schülerexperiment durchgeführt werden. Die Geräte für dieses Experiment werden durch den Lehrer bereitgestellt.
Es ist kein Konzept erforderlich.
Für die Prüfungsarbeit können 50 Bewertungseinheiten erreicht werden. Davon werden
25 Bewertungseinheiten für den Pflichtteil und 25 Bewertungseinheiten für den Wahlteil
vergeben.
Sie dürfen folgende Hilfsmittel verwenden:
- Tabellen- und Formelsammlung ohne ausführliche Musterbeispiele sowie ohne
Wissensspeicheranhang
- nicht programmierbarer Taschenrechner
- Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung
1
Teil I - Pflichtaufgaben
Aufgabe 1
Mechanik der Flüssigkeiten
Vom Lehrer werden Ihnen zwei Experimente vorgeführt. Dabei werden zwei Körper gleichen Volumens in eine Flüssigkeit gegeben.
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.
Aufgabe 2
Elektrizitätslehre
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
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.
2
Aufgabe 3
Mechanische Wellen
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.
Aufgabe 4
Thermodynamik
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.
3
Teil II - Wahlaufgaben
Von den folgenden Aufgaben haben Sie nur eine zu lösen.
Aufgabe 5
5.1
Elektrizitätslehre
Schülerexperiment
Aufgabe:
Bestätigen Sie experimentell das Gesetz
U1
U2
=
N1
N2
am unbelasteten Transformator.
Vorbereitung:
1. Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan.
2. Bereiten Sie eine Messwerttabelle für 4 Messungen vor.
Durchführung: 1. Bauen Sie die Schaltung nach Ihrem Schaltplan auf. Verwenden Sie für
die Primärspule 500 Windungen und die Sekundärspule 1000 Windungen.
2. Lassen Sie die Schaltung vom Lehrer kontrollieren.
3. Führen Sie die Messungen für verschiedene Spannungen durch. Wählen
Sie die Spannungen im Bereich von 3 V bis 6 V.
4. Notieren Sie Ihre Messwerte.
Auswertung:
1. Werten Sie die Messreihe entsprechend der Aufgabenstellung aus.
2. Geben Sie eine mögliche Fehlerquelle an, die die Genauigkeit Ihrer Messergebnisse beeinflusst.
4
5.2
Verzweigter Stromkreis
In einem Haushalt sollen zugleich folgende Geräte in einem gemeinsamen Stromkreis betrieben werden: Grill (800 W / 1230 V), Mixer (550 W / 1230 V), Mikrowelle (1200
W / 230 V).
5.2.1 Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan, in dem Sie die Geräte als Widerstände darstellen.
5.2.2 Berechnen Sie die Einzelstromstärken und die Gesamtstromstärke.
5.2.3 Ist ein Unterbrechen des Stromkreises zu erwarten, wenn dieser mit einer Sicherung
für 10 A abgesichert ist? Begründen Sie.
5.3
Elektrische Leitungsvorgänge
5.3.1 Erläutern Sie das Zustandekommen eines elektrischen Leitungsvorganges im Vakuum.
5.3.2
Ordnen Sie die folgenden Bauteile der abgebildeten Elektronenstrahlröhre den Zahlen zu: Ablenkplatten, Anode, Bildschirm, Heizwendel, Katode, Wehneltzylinder.
5.3.3 Nennen Sie ein Gerät, bei dem die Elektronenstrahlröhre Anwendung findet.
5
Aufgabe 6
6.1
Mechanik
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 2,50 m überwunden. Die
Länge der Böschung beträgt 5,00 m.
6. 1. 1 Erklären Sie den Unterschied zwischen aufzuwendender Zugkraft der Motorwinde
und Gewichtskraft des PKW.
6.1.2 Ermitteln Sie die Zugkraft, die von der Motorwinde aufzubringen ist.
6.1.3 Berechnen Sie die von der Motorwinde zu verrichtende mechanische Arbeit.
6.1.4 Erläutern Sie den Einfluss des Neigungswinkels a der Böschung auf die wirkenden
Kräfte und die zu verrichtende mechanische Arbeit.
6.2
Die Abbildung zeigt eine "Gegenzug-Pendelleuchte".
6.2.1 Welche kraftumformenden Einrichtungen erkennen Sie?
6.2.2 Erläutern Sie das Prinzip dieser Aufhängung.
6.2.3 Das Gegengewicht übt eine Gewichtskraft von 56 N aus.
Bestimmen Sie die Gewichtskraft der Lampe. (Die Gewichtskraft der Aufhängung wird nicht berücksichtigt.)
6
6.3
Die Abbildung zeigt das Sicherheitsventil eines Dampfkessels.
6.3.1 Welche kraftumformende Einrichtung findet Anwendung?
6.3.2 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 auf Inline-Skates so gegenüber, dass
sich ihre Handflächen berühren. Einer der beiden stößt sich vom anderen ab.
6.4.1 Beschreiben Sie, was zu erwarten ist.
6.4.2 Formulieren Sie das entsprechende physikalische Gesetz.
6.4.3 Erläutern Sie ein weiteres Beispiel, das die Gültigkeit dieses physikalischen Gesetzes belegt.
7
Aufgabe 7
Optik
7.1
Sonnenlicht soll in seine Spektralfarben zerlegt werden. Skizzieren Sie eine mögliche Experimentieranordnung.
Erläutern Sie das Zustandekommen des Spektrums.
7.2
Bei einem Experiment zum Brechungsgesetz wird der
Übertritt einfarbigen
Lichtes aus einem halbrunden Kronglaskörper in die angrenzende Luft untersucht (siehe Skizze).
7.2.1 Berechnen Sie den Brechungswinkel für den Übergang
von Kronglas nach Luft, wenn der Einfallswinkel 30°
beträgt.
Stellen Sie den gesamten Strahlenverlauf zeichnerisch dar.
7.2.2 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.
7.2.3 Nennen 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.
7.3. 1 Zeichnen Sie den Strahlenverlauf, verwenden Sie einen geeigneten Maßstab.
7.3.2 Ermitteln Sie die Höhe der Flamme und deren Entfernung von der Linse.
7.4
Erläutern Sie an Hand einer Skizze die Bildentstehung im Auge oder in einem optischen Gerät.
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