FIZIKA NÉMET NYELVEN

2015. május 18.
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FIZIKA
NÉMET NYELVEN
EMELT SZINTŰ
ÍRÁSBELI VIZSGA
ÉRETTSÉGI VIZSGA
●
2015. május 18. 8:00
Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc
Pótlapok száma
Tisztázati
Piszkozati
EMBERI ERŐFORRÁSOK
MINISZTÉRIUMA
Fizika német nyelven
emelt szint — írásbeli vizsga 1412
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Wichtige Hinweise
Es stehen Ihnen 240 Minuten Arbeitszeit zur Verfügung.
Lesen Sie die Instruktionen vor den Aufgaben gründlich durch und teilen Sie Ihre Zeit
sorgfältig ein.
Die Reihenfolge der Bearbeitung der Aufgaben ist beliebig.
Zur Lösung der Aufgaben sind Taschenrechner und Tafelwerke zugelassen.
Wenn Sie für die Lösung einer Aufgabe zu wenig Platz haben, dann verlangen Sie ein
Ersatzblatt! Die Aufgabennummer sollten Sie auf dem Blatt unbedingt angeben.
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ERSTER TEIL
Von den unten angegebenen Antworten ist immer nur genau eine richtig. Tragen Sie den
Buchstaben der richtigen Antwort in die weißen Kästchen an der rechten Seite ein!
Wenn Sie es für nötig halten, können Sie kleinere Rechnungen, Skizzen auf dem Aufgabenblatt
fertigen.
1. Ein Schiff fährt mit einer geradlinigen, gleichförmigen Bewegung auf dem offenen
Meer. Zu gleicher Zeit fliegt auch ein Albatros mit einer in Bezug auf das Meer
geradlinigen, gleichförmigen Bewegung in der Luft. Wie bewegt sich der Albatros in
Bezug auf das Schiff?
A)
B)
C)
D)
Der Vogel führt in Bezug auf das Schiff eine gleichförmige, geradlinige
Bewegung aus.
In bestimmten Fällen kann die Bahn des Vogels in Bezug auf das Schiff
auch krummlinig sein, aber seine Geschwindigkeit hat einen konstanten
Betrag.
Die Bahn des Vogels ist geradlinig, aber seine Geschwindigkeit in Bezug
auf das Schiff ist nicht konstant.
Abhängig vom Winkel der zwei Geschwindigkeitsvektoren kann die Bahn
des Vogels sowohl krummlinig, als auch geradlinig sein und auch seine
Geschwindigkeit in Bezug auf das Schiff kann veränderlich sein.
2 Punkte
2. Ein quaderförmiger Metallkasten mit gleichmäßiger Wanddicke wird erwärmt bis
sich seine Kanten um 0,1% vergrößern. Um wie viel Prozent erhöht sich der
Rauminhalt des Kastens (das Volumen seines Inneren)?
A)
B)
C)
D)
Die Wand des Kastens dehnt sich auch nach Innen aus, so wird der
Rauminhalt des Kastens kleiner.
Der Rauminhalt des Kastens nimmt um ca. 0,3% zu.
Der Rauminhalt des Kastens bleibt unverändert.
Der Rauminhalt des Kastens nimmt um ca. 0,1% zu.
2 Punkte
3. Wählen Sie die wahre Aussage über die Geschichte der Physik.
A)
B)
C)
D)
Das Elektron wurde von Albert Einstein entdeckt.
Die Elektronhülle des Atoms wurde von Niels Bohr entdeckt.
Die Kernspaltung des Atomkerns wurde von Leó Szilárd entdeckt.
Der Atomkern wurde von Ernest Rutherford entdeckt.
2 Punkte
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4. Drei Batterien der
elektromotorischen Kraft von
1,5 V und mit
A
B
vernachlässigbarem innerem
Widerstand werden – gemäß
der Abbildung – mit drei identischen Widerständen in Reihe geschaltet. Wie groß ist
die Spannung zwischen den Punkten A und B?
A)
B)
C)
0V
1,5 V
4,5 V
2 Punkte
5. Wann kann man den Merkur von Ungarn aus gegen Mitternacht auf dem
Nachthimmel sehen?
A)
B)
C)
D)
Nur im Sommer.
Nur im Winter.
In jeder Jahreszeit.
Nie.
2 Punkte
6. Ein an eine Feder gehängter Körper wird aus
seiner Gleichgewichtslage – die gestrichelte
Linie in der Abbildung – ausgelenkt, nach
dem Loslassen fängt er entlang einer
senkrechten Geraden zu schwingen an. Zum
in der Abbildung dargestellten Zeitpunkt
bewegt sich der Körper und er befindet sich
unterhalb der Gleichgewichtslage. Welche
Abbildung gibt zu diesem Zeitpunkt die
möglichen Richtungen der Federkraft (Fr),
der Geschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) richtig an?
A)
B)
C)
Die Abbildung (A).
Die Abbildung (B).
Die Abbildung (C).
2 Punkte
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7. Stoffe mit verschiedenen Brechzahlen
werden aufeinander geschichtet. Ein
monochromatischer Lichtstrahl trifft auf
die so entstandenen parallelen Schichten,
sein Weg wird durch die Abbildung gezeigt.
Was kann man über das Verhältnis der
einzelnen absoluten Brechzahlen
behaupten?
A)
n1 < n2 < n3 < n4
B)
n4 < n3 < n1 < n2
C)
n2 < n1 < n3 < n4
D)
n3 < n2 < n1 < n4
1.
2 Punkte
8. Ein homogener Zylinder auf einer
waagerechten Unterlage wird in zwei
Positionen untersucht. Der Radius des
Zylinders beträgt 8 cm, seine Höhe ist 15 cm.
In welcher Position hat er in Bezug auf die
waagerechte Unterlage eine höhere
potenzielle Energie: wenn er auf seine Grundfläche oder wenn er auf seinen Mantel
gestellt wird?
A)
B)
C)
Wenn er auf seine Grundfläche gestellt wird.
Wenn er auf seinen Mantel gestellt wird.
Die potenzielle Energie ist in beiden Positionen gleich groß.
2 Punkte
9. Das Fluorisotop mit der Massenzahl 18 ist radioaktiv. Seine Halbwertszeit beträgt
110 Minuten. In ein gut verschließbares Gefäß wird eine Probe mit 2 g Fluor-18
gelegt dann wird das Gefäß auf eine Laborwaage gestellt. Die Waage zeigt eine
Masse von 52 g an, das ist die Gesamtmasse des Gefäßes und der Probe in ihm.
Welche Masse wird von der Waage nach 220 Minuten angezeigt?
A)
B)
C)
Ganz genau 51 g.
Ungefähr 51 g.
Ungefähr 52 g.
2 Punkte
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10. In der Meteorologie werden oft mit Helium oder
Wasserstoff gefüllte Ballons verwendet, um verschiedene
Messgeräte in große Höhe zu heben. Diese Ballons
werden meistens nicht vollgefüllt, sondern die werden
„halb leer“ nach oben gelassen. Aus welchem Grund?
A)
B)
C)
D)
Der Ballon fliegt in der Nähe der Sonne, so wird er durch die
Sonnenstrahlung stark erwärmt und kann platzen, wenn er schon auf der
Erdoberfläche vollgefüllt ist.
Der Wind greift den vollgefüllten Ballon leichter an, so entfernt er sich
sehr weit vom Startort.
Das Füllgas ist sehr teuer, deshalb füllt man den Ballon nicht ganz voll,
wenn es durch das Gewicht der Messgeräte nicht begründet wird, weil
dies überflüssig wäre.
In großer Höhe gibt es einen kleineren Druck, das Gas dehnt sich aus und
kann den Ballon zerreißen, wenn er schon auf der Erdoberfläche
vollgefüllt ist.
2 Punkte
11. In welchem Fall erscheinen Farben als Folge der Dispersion?
A)
B)
C)
Auf der Oberfläche einer Pfütze schillert ein Ölfleck in
Regenbogenfarben.
Ein Schmuckstein aus Diamant schillert im Sonnenlicht in
Regenbogenfarben.
Ein optisches Gitter zerlegt das weiße Licht in seine farbigen
Bestandteile.
2 Punkte
12. Ein sich bewegender Körper stößt einen stehenden Körper. Der Stoß ist zentral und
geradlinig. Kann es vorkommen, dass der Betrag des Impulses des am Anfang
stehenden Körpers größer wird als der Betrag des Impulses des am Anfang sich
bewegenden Körpers.
A)
B)
C)
Es ist nur dann möglich, wenn sich die zwei Körper nach dem Stoß
zusammen bewegen.
Es ist nur dann möglich, wenn sich die zwei Körper nach dem Stoß in
entgegengesetzten Richtungen bewegen.
Wegen des Impulserhaltungssatzes ist es in keiner Weise möglich.
2 Punkte
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13. Die folgenden Aussagen beziehen sich auf die gesteuerte Kettenreaktion. Wählen Sie
die wahre Aussage.
A)
B)
C)
D)
Während der Kettenreaktion entstehen aus den gespalteten Atomkernen
neue Isotope. Die neuen Isotope spalten weitere Atomkerne.
Die Neutronen, die in der Kettenreaktion freigesetzt werden, hindern die
Kettenreaktion.
Zur Steuerung der Kettenreaktion werden auch neutronenabsorbierende
Stoffe verwendet.
Die Kettenreaktion kann nur mit der Brennstoffmenge im Reaktor
gesteuert werden.
2 Punkte
14. Bei einem weit entfernt liegenden Planet ist die Bewohnbarkeit auch davon
abhängig, ob er ein Magnetfeld besitzt. Aus welchem Grund?
A)
B)
C)
Besitzt der Planet kein Magnetfeld, dann funktioniert auf ihm kein
Kompass und die Navigation ist unmöglich.
Besitzt der Planet kein Magnetfeld, dann kann er sich nicht um seine
eigene Achse drehen, so entstehen riesige Temperaturunterschiede
zwischen den beiden Hälften des Planeten.
Das Magnetfeld lenkt die aus dem Weltall kommenden geladenen
Teilchen ab, so schützt es den Planeten vor den auf den menschlichen
Organismus schädlichen Wirkungen.
2 Punkte
15. Wie groß ist der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, die in jedem Zyklus
eine Arbeit von 120 J verrichtet und eine Wärme von 360 J abgibt?
A)
B)
C)
D)
33%
25%
75%
50%
2 Punkte
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ZWEITER TEIL
Von den nachfolgenden drei Themen wählen Sie eins aus und arbeiten Sie es in anderthalb
bis zwei Seiten, in Form eines zusammenhängenden Essays aus! Achten sie auf die genaue,
klare Formulierung des Konzeptes, auf den logischen Gedankengang, auf die
Rechtschreibung, denn dies zählt bei der Bewertung auch mit! Ihre Erklärung muss nicht
unbedingt der Reihenfolge der angegebenen Anhaltspunkte folgen. Die Lösung schreiben Sie
auf die nachfolgenden Seiten.
1. Die Entdeckung des Elektrons
Auf diese Weise stellen die Kathodenstrahlen einen
neuen Zustand des Stoffes dar. Einen Zustand, in
dem die Aufspaltung des Stoffes in seine Bestandteile
auf viel höherem Grad steht als im gewöhnlichem
Gaszustand: das ist ein Zustand, in dem alle Stoffe –
stammten sie aus Wasserstoff, Sauerstoff oder aus
beliebiger anderen Quelle –schon von ein und
derselben Art sind.
J. J. Thomson – Phil. Magazine 1897
(Károly Simonyi: Kulturgeschichte der Physik)
A
B
C
B
D
E
C
D
Erläutern Sie mit Hilfe der Abbildung den Aufbau und die Funktion des Kathodenstrahlrohrs.
Benutzen Sie dabei die in der Abbildung angegebenen Buchstaben. Beschreiben Sie, welche
Richtung das elektrische Feld besitzt, das den Elektronenstrahl im Versuch gemäß der
Abbildung ablenkt. Erklären Sie, welche Richtung das Magnetfeld haben sollte, mit dem die
Ablenkung der Elektronen kompensiert werden könnte. (Zeichnen Sie es auch in die
Abbildung ein.) Welche physikalische Eigenschaft des Elektrons kann mit Hilfe eines
Kathodenstrahlrohrs gemessen werden?
Erklären Sie, mit welchem Versuchsgerät und wie genau Millikan die Ladung des Elektrons
bestimmen konnte. Fertigen Sie auch eine Skizze zur Erklärung.
Schildern Sie, welcher Zusammenhang zwischen den Eigenschaften des Elektrons und den
Elektrolysegesetzen von Faraday sowie zwischen den Eigenschaften des Elektrons und der
Faraday-Konstante besteht.
(Es ist keine ausführliche, mit Gleichungen unterstützte Schilderung nötig – es reicht aus, die
Prinzipien anzugeben.)
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2. Das Lebenswerk von Einstein
Meine
vergeblichen
Versuche,
das
Wirkungsquantum irgendwie der klassischen
Theorie einzugliedern, erstreckten sich auf
eine Reihe von Jahren und kosteten mich viel
Arbeit. Manche Fachgenossen haben darin
eine Art Tragik erblickt. Ich bin darüber
anderer Meinung. Denn für mich war der
Gewinn, den ich durch solch gründliche
Aufklärung davon trug, um so wertvoller.
Max Planck: Ausgelesene Studien
Wann und wo lebte Einstein u.a.? Wofür hat er den Nobelpreis
bekommen? Erläutern Sie die lichtelektrische Erscheinung
(Photoeffekt). Wie hat Einstein den Photoeffekt gedeutet?
Schildern Sie die Messungen mit der Photozelle und erklären Sie
die Messergebnisse. Gehen Sie auch auf die Eigenschaften des
Lichts ein, von denen die Geschwindigkeit des austretenden
Elektrons abhängt bzw. nicht abhängt.
In den Abbildungen 1 und 2 wurde die Strom-SpannungCharakteristik einer Photozelle für je drei verschiedene
Lichtquellen dargestellt. In welcher Eigenschaft unterscheiden
sich die Lichtquellen in den beiden dargestellten Fällen?
(3)
(2)
(1)
Abbildung 1
Abbildung 2
Was bedeutet die Masse-Energie-Äquivalenz nach Einstein? Schreiben Sie die Gleichung auf,
mit der diese Äquivalenz erfasst wird. Schildern Sie die Erscheinung des Massendefekts am
Beispiel des Aufbaus und der Masse des U-235-Atomkerns. Schildern Sie, wie man den
Zusammenhang für die Masse-Energie-Äquivalenz für die Bestimmung der Bindungsenergie
des Atomkerns anwenden kann.
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3. Galilei und die Jupitermonde
In der Anzahl der Planeten ist auch heute noch der Jupiter
am größten… Er besitzt vier Monde, die kurz nach der
Erfindung des Fernrohrs von Galilei entdeckt worden sind.
Alle bewegen sich von Westen nach Osten und sie haben
verschiedene Umlaufzeiten. Sie verstecken sich oft im
Schatten ihres Vaters.
Márton Varga: Vorlesung und Erklärung von der Natur
über den Sternenhimmel und die Erdkugel mit ihren
Erscheinungen. 1809, Großwardein
Geben Sie an, wann und wo Galilei lebte.
Welchen Zusammenhang hat er zwischen dem Weg und der dazu nötigen Zeit festgestellt,
wenn Kugeln aus dem Ruhezustand auf einer Schiefen Ebene nach unten rollen?
Galilei hat ein Fernrohr gebaut, mit dem er unter anderem die vier größten Monde des Jupiters
beobachtete. Diese nennt man heute Galilei-Monde. Schildern Sie den Aufbau eines
beliebigen Fernrohrs. Fertigen Sie auch eine Skizze zur Erklärung an.
Galilei hat erkannt, dass die Keplerschen Gesetze nicht nur auf die Planeten des
Sonnensystems sondern auch auf die Jupitermonde anzuwenden sind. Geben Sie die Gesetze
an und zeigen Sie anhand der beigelegten Tabelle, dass sie auch für die Jupitermonde gelten.
Io
Europa
Ganymed
Kallisto
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Mittlere Entfernung
vom Jupiter (km)
421 800
671 000
1 070 400
1 882 700
10 / 20
Umlaufzeit
(irdische Tage)
1,77
3,55
7,16
16,69
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Inhalt
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Stil
Insgesamt
5 Punkte 23 Punkte
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DRITTER TEIL
Lösen Sie die nachstehenden Aufgaben! Begründen Sie Ihre Behauptungen – abhängig von
der Aufgabe – mit Text, mit Zeichnung oder mit Rechnung! Achten Sie darauf, dass die
Bezeichnungen eindeutig sind!
1. Man möchte an die Hauswand über der Tür eines neu eröffneten Uhrgeschäftes ein
Aushängeschild aushängen. Dazu wird ein 1 m langer Stab an der Wand befestigt,
dessen unteres Ende ein Gelenk besitzt und das andere Ende mit Hilfe eines dünnen
Drahtes an der Wand befestigt wird. Am Ende des Stabes wird das Aushängeschild
der Masse m = 8 kg mit Hilfe eines zweiten Fadens aufgehängt. Der Stab schließt mit
der Hauswand einen Winkel von 45° ein. Das Gewicht des Stabes
und des Fadens ist im Vergleich zum Gewicht des
Aushängeschildes vernachlässigbar.
a)
Wie groß sind die Kräfte, die der Faden bzw. der Stab auf die
Wand weiterleiten?
b)
Man nehme an, dass man statt des waagerechten Drahtes
einen anderen Draht verwendet, dessen Länge gleich der
Länge des Stabes ist. Auch in diesem Fall hat der Stab die
vorige Position an der Hauswand. Wie groß sind jetzt die
Kräfte, die der Faden bzw. der Stab auf die Wand
weiterleiten, wenn der Draht zum Stab genau senkrecht liegt?
m
( g = 9,8 2 )
s
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a)
b)
Insgesamt
5 Punkte 5 Punkte
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10 Punkte
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2. Die Hubmaschine in der Abbildung besteht aus zwei Arbeitszylindern, die mit einer
kleinen Öffnung verbunden sind. Der Kolben im Arbeitszylinder mit dem
Durchmesser von D1 = 25 cm hebt die Last der Masse M = 500 kg hoch. Der
Bediener der Maschine schiebt den Kolben im Zylinder des Durchmessers D2 = 8 cm
langsam rein. Die Höhe des Kolbens im ersten Arbeitszylinder beträgt am Anfang
h0 = 1 cm; es wird durch kleine Stoßblöcke gesichert, dass der Kolben nicht weiter
nach unten rutscht. Die Entfernung des Kolbens von der Öffnung, die die zwei
Zylinder verbindet, ist am Anfang im zweiten Arbeitszylinder L0 = 100 cm. Der
Druck des Gases in den Zylindern ist am Anfang p0 = 10 N/cm2, seine Temperatur
ist während des ganzen Vorgangs als konstant zu betrachten.
(Das Gewicht der Kolben in den Arbeitszylindern sowie das Gewicht des Brettes und der
Stäbe, die diese verbinden, ist vernachlässigbar, g = 9,8 m/s2, der äußere Luftdruck
beträgt pä = 10 N/cm2.)
M
L0
h0
a)
b)
c)
F
D1
D2
Wie weit ist der Kolben von der Öffnung im Arbeitszylinder D2, die die Zylinder
verbindet, zum Zeitpunkt, wenn sich die Last zu heben beginnt? Wie groß ist die
Kraft, mit der man zu diesem Zeitpunkt den Kolben zu drücken hat?
Wie viel hebt sich die Last, bis der Kolben im Zylinder D2 die Öffnung, die die zwei
Zylinder verbindet, erreicht?
Bestimmen Sie die Arbeit, die das in der Hebemaschine eingeschlossene Gas am
Kolben des Arbeitszylinders D1 verrichtet, von dem Zeitpunkt an, in dem sich die
Last zu heben beginnt bis zum Ende des Vorgangs. Um wie viel ändert sich
währenddessen die potenzielle Energie der Last? Gibt es einen Unterschied
zwischen den beiden Größen (der verrichteten Arbeit und der Änderung der
potenziellen Energie) und wenn ja, aus welchem Grund gibt es ihn?
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a)
b)
c)
Insgesamt
6 Punkte 2 Punkte 3 Punkte 11 Punkte
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3. Man möchte unter Verwendung von vier identischen Widerständen eine
geschlossene Schleife fertigen. Alle Widerstände haben eine Leistung von 6 W, wenn
sie an eine Spannungsquelle mit U = 9 V angeschlossen werden. Man hat die
abgebildeten Schaltungen zusammengestellt.
a)
b)
Zuerst wird – gemäß der linken Abbildung – zwischen den Punkten A und B eine
Spannungsquelle mit U = 9 V angeschlossen. Wie groß ist die von den vier
Verbrauchern abgegebene Gesamtleistung in dieser Schaltung?
Wie groß wird die Gesamtleistung der vier Verbraucher, wenn die Spannungsquelle
– gemäß der rechten Abbildung – zwischen den Punkten A und C angeschlossen
wird und wie ändert sie sich gegenüber der linken Abbildung?
Vergleichen Sie die Gesamtleistung der vier Verbraucher in den zwei abgebildeten
Schaltungen, wenn der Verbraucher „1.“ durch einen anderen Verbraucher ersetzt
wird, dessen Leistung an der Spannungsquelle von U = 9 V angeschlossen 3 W
beträgt.
A
D
A
D
2.
1.
2.
3.
1.
4.
B
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3.
4.
C
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B
C
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a)
b)
Insgesamt
7 Punkte 7 Punkte
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17 / 20
14 Punkte
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4. In der Abbildung ist die Zerfallsreihe des Thorium-232 angegeben – mit fehlenden
Informationen. Die Pfeile zeigen die einzelnen Umwandlungen. Der Buchstabe über
(neben) den Pfeilen gibt an, um welche Umwandlung es sich handelt.
232
Th
α
212
Po
228
Ra
212
Bi
228
Ac
β-
212
Pb
α
224
α
220
Ra
Rn
α
208
Pb
a)
b)
c)
Welche Isotope bzw. Zerfallsarten gibt es an den mit leeren Kästchen
gekennzeichneten Stellen? Tragen Sie in den Kästchen der Abbildung die fehlenden
Angaben ein.
Wie viele Male kommt es in der abgebildeten Zerfallsreihe vor, dass ein Isotop eines
Elements nach einem Zerfall entsteht und dieses entstandene Element schon früher
in der Zerfallsreihe vorkam? Geben Sie diese Elemente an.
Der Thorium-Atomkern wandelt sich in der Zerfallsreihe schließlich in BleiAtomkern um, während des Vorgangs werden α- und β-Teilchen emittiert. Um wie
viel ist die Gesamtmasse des Blei-Atomkerns und der emittierten α- und β-Teilchen
kleiner als die ursprüngliche Masse des Thorium-Atomkerns? Wie viel Joule
Energie wird freigesetzt, bis sich ein Thorium-Atomkern in einen Blei-Atomkern
umwandelt?
M 232Th = 232,04 ⋅ u , M 208 Pb = 207,98 ⋅ u M α = 4 ⋅ u , M e = 5,49 ⋅ 10 −4 ⋅ u ,
wo u die atomare Masseneinheit ist, 1 u ≈ 1,6605 · 10-27 kg.
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a)
b)
c)
Insgesamt
4 Punkte 2 Punkte 6 Punkte 12 Punkte
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Achtung! Diese Tabelle füllt der Korrektor aus!
maximale erreichte
Punktzahl Punktzahl
30
18
5
47
I. Testfragen
II. Essay: Inhalt
II. Essay: Stil
III. Zusammengesetzte Aufgaben
Punktzahl des schriftlichen Teils
100
Korrektor
Datum: ................................................
__________________________________________________________________________
elért pontszám
programba
egész
beírt
számra
egész
kerekítve /
pontszám /
erreichte
ins Programm
Punktzahl
eingetragene
auf ganze
ganze
Zahl
Punktzahl
gerundet
I. Feleletválasztós kérdéssor/
Testfragen
II. Esszé: tartalom /
Essay: Inhalt
II. Esszé: kifejtés módja /
Essay: Stil
III. Összetett feladatok /
Zusammengesetzte Aufgaben
jegyző / Protokollführer
javító tanár / Korrektor
Dátum / Datum: ...........................................
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20 / 20
Dátum/Datum: ...........................................
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