Probeklausur Physik für Mediziner, WS 2007

Klausurtyp P
Physikklausur für Mediziner, SS2009
26. 6. 2009
Bei folgenden Konstanten rechnen Sie bitte mit dem Klausurwert und nicht mit dem Literaturwert
Konstante
Lichtgeschwindigkeit im
Vakuum
Erdbeschleunigung
Elektr. Feldkonstante
Dichte von dest. Wasser
Elementarladung
Allg. Gaskonstante
spezifische Wärmekapazität
des Wassers
Avogadrozahl
Natürlicher Logarithmus von 2
Dekadischer Logarithmus v. 2
Umrechnung T Celsius /Kelvin
Umrechnung Wurzel
1.
A)
B)
C)
D)
E)
2.
A)
B)
C)
D)
E)
3.
A)
B)
C)
D)
E)
Symbol
Literaturwert
-1
Klausurwert
c
299792458 ms
3 · 108 ms-1
g
ε0
ρ(H20)
e
R
9.81 ms-2
8.854 AsV-1m-1
1000 kg m-3
1.602 · 10-19 As
8.314 Ws mol-1 K-1
10 ms-2
9 AsV-1m-1
1000 kg m-3
1.6 · 10-19 As
8 Ws mol-1 K-1
cH2O
4.186 J·g-1·K-1
4.2 J·g-1·K-1
N
ln2
lg2
T
6.022 · 1023 mol-1
0.693
0.301
0 ºC = 273,15 K
6 · 1023 mol
0.7
0.3
0 ºC = 273 K
2. Wurzel von x = x0,5
4. Wurzel von x = x0,25
-1
Im Rahmen einer Reizstromtherapie fließt ein Strom von 20 mA durch das Muskelgewebe.
Die angelegte Spannung beträgt 10 V. Der elektrische Leitwert ist definiert als der Kehrwert
des Widerstandes. Er hat die Einheit S(iemens). Wie groß ist der elektrische Leitwert des
Gewebes?
0.2 mS
0.5 mS
2 mS
5 mS
2S
Die R-Zacke des EKGs beschreibt die Erregungsausbreitung der Aktionspotentiale im
Myokard der Herzkammern. Auf einem Bildschirm zur Messung des EKGs auf der
Intensivstation kann die Herzfrequenz aus dem Abstand zweier R-Zacken berechnet werden.
Der R-Zackenabstand betrage 5 cm, die Zeitauslenkung (im Praktikum auch Timebase, TB
genannt) betrage 50 ms/cm. Die Herzfrequenz der Patientin ist
30 Schläge/Minute
60 Schläge/Minute
120 Schläge/Minute
180 Schläge/Minute
240 Schläge/Minute
Zwei sinusförmige Schwingungen gleicher Frequenz f1 = f2 = 50 Hz weisen eine
Phasenverschiebung von π auf. Um welche Zeit ∆t sind die beiden Schwingungen
gegeneinander verschoben?
500 ms
100 ms
40 ms
20 ms
10 ms
1/8
Klausurtyp P
4.
A)
B)
C)
D)
E)
Was ist die Einheit für den Druck?
N/m
kg/m3
kg/(m·s2)
kg·s/m2
kg/(s2·m2)
5.
A)
B)
C)
D)
E)
Alpha (α)-Strahlen sind aus dem Atomkern emittierte
Positronen
Heliumkerne
Neutronen
Protonen
Elektronen
6.
In einem unverzweigten Abschnitt eines Blutgefäßes mit kreisrundem Querschnitt befindet
sich eine konzentrische Stenose. Es wird dort ein nur halb so großer Durchmesser gemessen
wie vor der Verengung (die laminare Strömung bleibt erhalten). Die Flussgeschwindigkeit des
Blutes im verengten Bereich ändert sich um den Faktor
0.25
0.5
2
4
16
A)
B)
C)
D)
E)
7.
Die Abbildung zeigt eine Schwingung mit einer Frequenz von 0,5 Hertz. Welche Zeitspanne
zeigt die gesamte Abbildung?
A)
B)
C)
D)
E)
0,075 s
0,75 s
2s
3s
4s
8.
Bei einer augenärztlichen Untersuchung wird mittels Ultraschall ein Tumor im Tränensack
lokalisiert. Die Ultraschallsonde liefert eine Frequenz von 15 Mega-Hertz (MHz). Die
Schallgeschwindigkeit im untersuchten Gewebe beträgt etwa 1500 m/s. Welche Wellenlänge
hat der Ultraschall?
1 · 10–4 m
1 · 10–2 m
1 · 102 m
1 · 104 m
1 · 106 m
A)
B)
C)
D)
E)
2/8
Klausurtyp P
9.
A)
B)
C)
D)
E)
10.
Bei einer augenärztlichen Untersuchung wird mittels Ultraschall ein Tumor im Tränensack
lokalisiert. Die Schallgeschwindigkeit beträgt etwa 1500 m/s. Das Ultraschallecho vom Tumor
erreicht den Sender nach 2 µs. Wie tief (von der Körperoberfläche entfernt) liegt der Tumor
etwa?
0,15 mm
1,5 mm
3 mm
6 mm
7,5 mm
A)
B)
C)
D)
E)
Für die Beurteilung der Stärke eines radioaktiven Präparates zur Behandlung von Menschen
ist die Aktivität eine wichtige Größe. In welcher Einheit wird die Aktivität angegeben?
Bq (Becquerel)
Sv (Sievert)
Gy (Gray)
C/kg (Coulomb pro Kilogramm)
C (Coulomb)
11.
A)
B)
C)
D)
E)
Die maximal mögliche Energie eines Röntgenquants hängt im wesentlichen ab von
dem Anodenstrom
dem Anodenmaterial
dem Emissionsstrom
dem Kathodenmaterial
der Anodenspannung
12.
In 1 m Abstand zu einem starken radioaktiven Präparat (γ-Strahler) wird mit einem
Szintillationszähler eine hohe Impulszahl in der Minute gemessen. Sie bewegen den Zähler auf
eine Entfernung von 5 m zum Präparat. Wie groß ist dann etwa die Impulszahl pro Minute im
Vergleich zur zuvor Gemessenen? (Der Nulleffekt kann vernachlässigt werden.)
1/5
1/10
1/16
1/25
1/50
A)
B)
C)
D)
E)
13.
A)
B)
C)
D)
E)
14.
A)
B)
C)
D)
E)
Zu diagnostischen Zwecken wird einem Patienten ein radioaktives Isotop mit einer Aktivität
von 800 MBq mit einer Halbwertszeit TH gespritzt. Wie viele Halbwertszeiten TH müssen
mindestens vergehen, damit vor der Entlassung die Gesamtaktivität kleiner als 15% ist?
2·TH
3·TH
5·TH
8·TH
15·TH
Auf dem Ausdruck eines EKGs finden sich 26 R-Zacken (= Herzschläge) in 25 Sekunden. Die
Herzfrequenz beträgt ungefähr:
25 Schläge pro Minute
52 Schläge pro Minute
63 Schläge pro Minute
80 Schläge pro Minute
96 Schläge pro Minute
3/8
Klausurtyp P
15.
A)
B)
C)
D)
E)
16.
A)
B)
C)
D)
E)
17.
A)
B)
C)
D)
E)
18.
A)
B)
C)
D)
E)
19.
A)
B)
C)
D)
E)
Bei einer älteren Patientin wird eine Hörminderung von 20 dB festgestellt, d. h. die
Hörschwelle liegt bei ihr 20 dB höher als beim Normalhörenden. Um welchen Faktor ist die
Schallintensität an der Schwelle bei ihr höher als bei Normalhörenden? (Denken Sie an die
Definition des Schallpegelmaßes).
10
30
100
900
1000
Welche Ausbreitungsgeschwindigkeit hat eine Schallwelle mit einer Frequenz von 100 kHz
und einer Wellenlänge von 3 cm?
300 m/s
600 m/s
1500 m/s
3000 m/s
6000 m/s
Durch die Einnahme von EPO und Eigenblutdoping habe sich die Viskosität des Blutes auf
das Doppelte erhöht. Lassen wir außer acht, dass man das wohl nicht überleben würde. Bei
sonst gleich bleibenden Parametern, ändert sich die Volumenstromstärke des Blutes
folgendermaßen:
sie erniedrigt sich um den Faktor 2
sie erniedrigt sich um den Faktor 4
sie ändert sich nicht
sie erhöht sich um den Faktor 2
sie erhöht sich um den Faktor 4
Wie groß ist die Zentrifugalbeschleunigung in einer Zentrifuge, wenn der Rotor sich mit einer
Frequenz von 6000 Umdrehungen pro Minute bei einem Abstand zur Drehachse von 10 cm
2
dreht (Es gelte a = ω · r, π kann als etwa 3 angenommen werden).
600 · g
2000 · g
3600 · g
100000 · g
200000 · g
Bei einem Patienten wird der N. ulnaris am Oberarm und am Handgelenk gereizt und jeweils
das Summenaktionspotential (AP) am M. abductor digiti minimi abgeleitet. Bei Reizung am
Oberarm beginnt das AP nach 12.6 ms und bei Reizung am Handgelenk nach 4.2 ms. Die
beiden Reizorte sind 42 cm von einander entfernt. Die motorische Nervenleitgeschwindigkeit
des N. ulnaris ist die mittlere Erregungsleitungsgeschwindigkeit zwischen den beiden
Reizorten. Wie groß ist diese bei dem Patienten?
80 m/s
70 m/s
60 m/s
50 m/s
40 m/s
4/8
Klausurtyp P
20.
A)
B)
C)
D)
E)
21.
A)
B)
C)
D)
E)
22.
A)
B)
C)
D)
E)
23.
A)
B)
C)
D)
E)
24.
A)
B)
C)
D)
E)
25.
A)
B)
C)
D)
E)
In einem Zentrifugenröhrchen bewegen sich zwei Makromoleküle mit einer Geschwindigkeit
von v1 = 1 mm/h bzw. v2 = 3 mm/h radial in gleicher Richtung von der Drehachse weg. Nach
welcher Zeit sind sie radial 6 mm voneinander entfernt?
1h
2h
3h
4h
5h
Die Lösung eines Farbstoffes absorbiert 50% des einfallenden monochromatischen Lichtes.
Die Extinktion E = lg(Io/I) dieser Lösung beträgt dann (Io= einfallende, I= durchgelassene
Intensität)
0,01
0,1
0,2
0,3
0,5
Ein Gegenstand wird mit Hilfe einer Sammellinse mit der Brechkraft D = 5 dpt, die sich im
Abstand g = 40 cm befindet, abgebildet. Das Bild des Gegenstandes ist
reell und gleich groß
reell und vergrößert
reell und verkleinert
virtuell und verkleinert
virtuell und vergrößert
Bei einer Lupe befindet sich der Gegenstand etwas innerhalb der einfachen Brennweite. Das
entstehende Bild ist dann
reell, umgekehrt und verkleinert
reell, umgekehrt und vergrößert
reell, aufrecht und vergrößert
virtuell, umgekehrt und vergrößert
virtuell, aufrecht und vergrößert
Mit Hilfe eines Mikroskops soll ein zelluläres Objekt vermessen werden. Das Objekt erscheint
mit einer Länge von 10 Skalenteilen auf der Skala des Okularmikrometers. Zuvor wurde das
Okularmikrometer mit einem Objektmikrometer geeicht, wobei für 20 Skalenteile eine Länge
von 10·10-3 mm abgelesen wurde. Wie lang ist das Objekt?
2 µm
2,5 µm
5 µm
0,5 mm
2 mm
Laser, wie sie z.B. in der medizinischen Forschung eingesetzt werden, emittieren im
Allgemeinen Licht einer festen Wellenlänge. Welchem Spektralbereich entspricht eine
Wellenlänge von 500 nm?
blau
violett
gelb
rot
grün
5/8
Klausurtyp P
26.
Ein Lichtstrahl fällt, wie in der Graphik gezeigt, auf die gekrümmte Seite einer
halbkugelförmigen Linse. Welcher der eingezeichneten weiteren Strahlengänge ist möglich?
A
B
C
D
E
27.
A)
B)
C)
D)
E)
In einer Gewebekultur schnell wachsender Tumorzellen wurden durch das Anlegen hoher
Spannungen Tumorzellen zerstört, ohne dass gesunde Zellen abstarben. Hierbei wurden mit
Hilfe von Elektroden 200 Stromstöße bei einer Spannung von 5 kV für jeweils 10 µs angelegt.
Es floss jeweils ein Strom von 10 A. Wie groß war die Energie, die dem Gewebe zugeführt
wurde?
5J
10 J
50 J
100 J
500 J
28.
Welchen Wert hat U bei der abgebildeten Spannungsteilerschaltung, wenn R1 = 600 Ω, R2 =
400 Ω und U2 = 2 V betragen?
A)
B)
C)
D)
E)
9V
4,5 V
3V
7,5 V
5V
29.
Welchen Wert hat die elektrische Stromstärke durch den 75 Ω-Widerstand?
U
R1
R2 U
2
U = 10 V
A)
B)
C)
D)
E)
40 mA
100 mA
200 mA
1A
10 A
50 Ω
75 Ω
50 Ω
6/8
Klausurtyp P
30.
A)
B)
C)
D)
E)
Zwei parallel geschaltete Widerstände von 18 Ω und 6 Ω haben einen Gesamtwiderstand von
12 Ω
4,5 Ω
6Ω
0,45 Ω
3Ω
31.
An einen Ionenkanal (Ohmscher Widerstand) wird eine Spannung angelegt. Es fließt ein
elektrischer Strom der Stromstärke 2 nA für eine Zeit von 2,5 ms. Wie groß ist die dabei
transportierte Ladung?
1,25 pC
5 nC
1,25 µC
5 µC
5 pC
A)
B)
C)
D)
E)
32.
A)
B)
C)
D)
E)
33.
A)
B)
C)
D)
E)
34.
A)
B)
C)
D)
E)
Die Membran einer Zelle habe eine Kapazität von 90 pF. Die Kanäle der Zelle mit einem
Gesamtwiderstand von 30 kΩ werden durch ein Stimulans alle geöffnet, so dass ein
Ladungsausgleich eintritt. Mit welcher charakteristischen Zeit (Zeitkonstante τ) entlädt sich
die Membrankapazität?
0,3 µs
2,7 µs
30 ms
270 ns
2,7 ps
Auf ein geladenes Teilchen mit der Ladung q = 0,4 C wirkt in einem elektrischen Feld der
Feldstärke E=10 V/m folgende Kraft
0,04 N
0,4 N
4N
40 N
400 N
Ein Patient mit akutem Asthmaanfall muss im Rettungswagen mit reinem Sauerstoff versorgt
werden. Eine Gasflasche mit 10 L Volumen steht zur Verfügung, das Manometer zeigt einen
Druck von 20 bar an. Wie lange steht Sauerstoff zur Verfügung, wenn der Patient mit 2 L
O2/min versorgt wird?
100 min
50 min
20 min
10 min
5 min
7/8
Klausurtyp P
35.
A)
B)
C)
D)
E)
36.
A)
B)
C)
D)
E)
37.
A)
B)
C)
D)
E)
38.
Bei einem Versuch an einem idealen Gas wird im geschlossenen System die Temperatur
konstant gehalten. Welche Aussage ist falsch?
Es findet kein Austausch von Materie statt.
Die Prozessführung ist isotherm.
Es gilt das Gesetz von Boyle und Mariott.
Druck und Volumen sind zueinander proportional.
Es findet Austausch von Energie mit der Umgebung statt.
Um wie viel Prozent etwa nimmt das Volumen einer gegebenen Menge eines idealen Gases zu,
wenn die Temperatur bei konstantem Druck von 20°C auf 37°C steigt?
1 %
6 %
17 %
60 %
85 %
Um welchen Faktor ändert sich die absolute Temperatur eines idealen Gases, wenn man ihm
bei konstantem Volumen soviel Wärme zuführt, dass sich der Druck vervierfacht? (im
geschlossenen System)
0.25
0.5
1
2
4
A)
B)
C)
D)
E)
Das Produkt aus Stoffmenge, Temperatur und der Gaskonstanten (nRT) in der
Zustandsgleichung für ideale Gase stellt folgende physikalische Größe dar
Druck
Dichte
Reibung
Arbeit
Kraft
39.
A)
B)
C)
D)
E)
Welche der folgenden Aussagen zu Mechanismen der Wärmeübertragung ist richtig?
Isolatoren sind gute Wärmeleiter.
Wärmeleitung geschieht nur in Festkörpern.
Wärmestrahlung kann durch Vakuum verhindert werden.
Konvektion kann durch Verspiegelung des Dewargefäßes vermindert werden.
Konvektion ist mit Materietransport im Fluid verknüpft
40.
Durch den Grundumsatz verbraucht ein erwachsener Mensch ca. 9 MJ Energie in 24
Stunden. Wie viele Gramm Nahrung (der durchschnittliche Brennwert beträgt etwa 30 kJ/g)
muss der Mensch aufnehmen, damit dieser Energiebedarf vollständig gedeckt wird?
20 Gramm
30 Gramm
200 Gramm
300 Gramm
1500 Gramm
A)
B)
C)
D)
E)
8/8