Probeklausur zur Vorlesung „Physik II für

Technische Universität Braunschweig
Institut für Geophysik
und extraterrestrische Physik
Prof. A. Hördt
Probeklausur zur Vorlesung
„Physik II für Pharmazeuten, Lebensmittelchemiker und
Erziehungswissenschaftler“
Aufgabe 1:
Welche Brennweite ergibt sich, wenn man eine dünne Sammellinse (f = 5 cm) und eine
dünne Zerstreuungslinse (f = – 5 cm) kombiniert? Dabei sollen die beiden Linsen direkt
aneinandersitzen und ihre Achsen zusammenfallen.
a)
b)
c)
d)
e)
unendlich
5 cm
Null
10 cm
-10 cm
Aufgabe 2:
Wie ändert sich die Quantenenergie der Photonen, wenn sie von einem optisch dünneren
(n1) in ein optisch dichteres (n2) Medium übergehen?
a)
b)
c)
d)
e)
proportional zu n1/n2
proportional zu n2/n1
proportional zum Einfallswinkel
proportional zur Ausbreitungsgeschwindigkeit im dichteren Medium
gar nicht
Aufgabe 3:
Mit einer Sammellinse wird ein Objekt auf eine 3 m entfernte Leinwand scharf abgebildet.
Die Gegenstandsweite beträgt 15 cm. Mit welcher Vergrößerung wird das Objekt
dargestellt?
a)
b)
c)
d)
e)
3-fach
5-fach
20-fach
45-fach
100-fach
Aufgabe 4:
Welche der Aussagen zur Ausbreitung des Lichts treffen zu?
1) Im Vakuum breitet sich Licht geradlinig aus.
2) Die Frequenz des Lichtes beeinflusst die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Materie.
3) In Materie ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit größer als im Vakuum.
4) Die Brechzahl eines Stoffes hängt von der Frequenz des Lichtes ab.
5) Licht wird an kleinen Öffnungen gebeugt.
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1 und 2
nur 1, 2 und 5
nur 2, 3 und 4
nur 1, 2, 4 und 5
alle
Aufgabe 5:
Wie groß ist die Frequenz einer Lichtwelle im Vakuum, wenn ihre Wellenlänge λ = 450 nm
beträgt?
a)
b)
c)
d)
e)
1,5*108 Hz
3,3*1010 Hz
5,9*1012 Hz
6,7*1014 Hz
6,7*1016 Hz
Aufgabe 6:
Licht mit einer Frequenz von 1015 Hz trifft auf eine Fotozelle. Um den dadurch
hervorgerufenen Stromfluss zu kompensieren ist eine Gegenspannung von 1,5 V
erforderlich. Wie groß ist die Austrittsarbeit für ein Elektron der Fotozelle?
a)
b)
c)
d)
e)
1,2 eV
2,6 eV
3,0 eV
4,1 eV
5,3 eV
Aufgabe 7:
Welche Aussagen passen zum Bohrschen Atommodell?
1) Die Gravitationskraft bewirkt die Anziehung zwischen Elektronen und Kern.
2) In einem elektrisch neutralen Atom heben sich in der Summe die Ladungen von
Kern und Elektronenhülle gegenseitig auf.
3) Die Masse des Atoms verteilt sich gleichmäßig auf den Kern und die Elektronen.
4) Bei quantenmechanischen Atommodellen tritt an die Stelle der „erlaubten“
Elektronenbahnen eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Aufenthaltsort der
Elektronen.
a) nur 1 und 2
b) nur 2 und 4
c) nur 1, 3 und 4
d) nur 3 und 4
e) alle
Aufgabe 8:
Welche der folgenden Strahlungsarten gehört nicht zum elektromagnetischen Spektrum?
a)
b)
c)
d)
e)
Radiowellen
Röntgenbremsstrahlung
Infrarotstrahlung
β-Strahlung
Mikrowellenstrahlung
Aufgabe 9:
Als Isotope bezeichnet man Nuklide desselben Elements mit unterschiedlichen ...
a)
b)
c)
d)
e)
Elektronenzahlen
Kernladungszahlen
Protonenzahlen
Ordnungszahlen im Periodensystem
Neutronenzahlen
Aufgabe 10:
Welche Aussagen sind richtig? Stoßionisation ist ein Prozess, ...
1) bei dem Ionen mit positiver und negativer Ladung kollidieren und dabei Energie
freisetzen
2) bei dem ein Molekül auf ein anderes trifft und dessen Kern in zwei oder mehr
Bruchstücke zerlegt
3) bei dem Elektronen von Atomen losgelöst werden
4) der zum Beispiel bei Blitzen auftritt
a)
b)
c)
d)
e)
nur 2
nur 1 und 4
nur 2 und 4
nur 3 und 4
nur 1
Aufgabe 11:
Wie lässt sich die Einheit 1 V noch ausdrücken?
a)
b)
c)
d)
e)
1 (N*m)/(A*s)
1 N/A
1 (W*s)/A
1 (N*m)/A
1 W / (A * s)
Aufgabe 12:
Welche Aussagen sind richtig? Die Kraft, mit der zwei punktförmige Ladungen aufeinander
wirken, ist proportional zum Kehrwert ...
1) ... des Quadrates ihres Abstandes.
2) ... des Produktes der beiden Ladungen.
3) ... der Dielektrizitätszahl des Mediums, in dem sich die Ladungen befinden.
4) ... der Masse der Ladungen.
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1 und 3
nur 2 und 3
nur 1 und 4
nur 2, 3 und 4
alle
Aufgabe 13:
Eine elektrische Ladung (Q = - 3 * 10-6 As) wird in einem homogenen elektrischen Feld der
Stärke E = 2*105 V/m verschoben. Sie wird um 20 cm parallel zu den Feldlinien bewegt
und anschließend um 15 cm senkrecht zum Feld verschoben. Welche Arbeit wurde
verrichtet?
a)
b)
c)
d)
e)
0,24 Ws
0,33 Ws
0,12 Ws
0,80 Ws
0,40 Ws
Aufgabe 14:
Wie berechnet man aus der Spannung U, die in einem Gleichstromkreis über einem
ohnmschen Widerstand R abfällt, und aus der Stromstärke I die Arbeit, die während der
Zeitspanne t verrichtet wurde?
1) U * I * t
2) I2 * R
3) U2 / R
4) U2 * t / R
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1
nur 3
nur 1 und 4
nur 2 und 3
alle
Aufgabe 15:
Welche der folgenden Aussagen über die Glühemission treffen zu?
1) Je höher die Temperatur, desto mehr Elektronen werden emittiert.
2) In Vakuumdioden werden die Elektronen von Glühkathoden bereitgestellt.
3) Die Glühkathode wird bei der Emission von Elektronen verbraucht.
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1
nur 3
nur 1 und 2
nur 2 und 3
alle
Aufgabe 16:
Wie hängt der Effektivwert einer sinusförmigen Wechselspannung von der Periodendauer
T ab?
a)
b)
c)
d)
e)
gar nicht
proportional zu 1/T
proportional zu T2
proportional zu T
proportional zu T3
Aufgabe 17:
Eine Metallkugel ist mit 2,3 C geladen. Wievielen Elementarladungen entspricht das?
a)
b)
c)
d)
e)
1,25 * 1018
1,31 * 1014
2,15 * 1016
3,51 * 1020
1,44 * 1019
Aufgabe 18:
In einem elektrischen Verbraucher, der mit einer Gleichspannung von 23 V betrieben wird,
fließen 1,4 A. Welche Arbeit verrichtet der Verbraucher in 25 Minuten?
a)
b)
c)
d)
e)
13,4 Wh
22,5 Wh
11,1 Wh
125 Wh
375 Wh
Aufgabe 19:
In einem elektrischen Leiter fließen 2*1020 Elektronen in 15 Minuten. Wie groß ist der
resultierende Strom?
a)
b)
c)
d)
e)
20 mA
40 mA
60 mA
200 mA
400 mA
Aufgabe 20:
Ein Staubsauger besitzt eine Leistung von 1,5 kW. Wie groß ist der Effektivwert des
Stroms, der bei einer Effektivspannung von 230 V fließt? Nehmen Sie eine
Phasenverschiebung von ϕ = 0° an.
a)
b)
c)
d)
e)
1,1 A
3,2 A
5,6 A
6,5 A
7,9 A
Aufgabe 21:
Ein Spielzeugauto wird mit drei in Reihe geschalteten 1,5 V Batterien betrieben. Beim
Fahren fließt ein Strom von 2 A. Welchen elektrischen Widerstand besitzt der Motor?
a)
b)
c)
d)
e)
2,25 Ohm
2,63 Ohm
3,11 Ohm
4,32 Ohm
5,16 Ohm
Aufgabe 22:
Berechnen Sie den Widerstand R3, der in der unten dargestellten Schaltung verbaut
wurde. Der Gesamtwiderstand der Schaltung beträgt 10 Ohm. Für die einzelnen
Widerstände gilt R1 = 20 Ohm und R2 = 30 Ohm.
a)
b)
c)
d)
e)
5 Ohm
15 Ohm
20 Ohm
40 Ohm
60 Ohm
Aufgabe 23:
Was besagt die Knotenregel?
1) Die Spannung zwischen zwei Knoten einer Schaltung ist immer gleich.
2) Die Summe der Ströme in einem Knoten ist stets Null.
3) Die Anzahl der Ladungen pro Zeitspanne, die in einen Knoten fließt, muss auch wieder
herausfließen.
4) Die Spannung über einem Knoten ist stets größer als Null.
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1
nur 2 und 4
nur 2 und 3
alle
nur 4
Aufgabe 24:
Welche Aussagen treffen zu? Die Wheatstone'sche Messbrücke ...
1) ... wird zur Polarisation von Licht verwendet.
2) ... besteht aus mehreren bekannten ohmschen Widerständen.
3) ... ist durch Wind zum Einsturz gebracht worden.
4) ... ist ein wichtiger Bestandteil einer Diode.
5) ... wird zur Bestimmung von ohmschen Widerständen verwendet.
a)
b)
c)
d)
e)
nur 1
nur 3
nur 2 und 4
nur 2 und 5
keine Antwort trifft zu
Aufgabe 25:
Welche Potenzialdifferenz kann eine Ladung von 3,2*10-19 As mit einer Energie von 3 eV
gerade noch überwinden?
a)
b)
c)
d)
e)
0,75 V
1,5 V
3,0 V
5,5 V
6,0 V
Aufgabe 26:
Eine Spannungsquelle hat eine Eigenspannung von 12,1 V und einen Innenwiderstand
von 5 Ohm. Über einem Lastwiderstand wird eine Klemmspannung von 10 V gemessen.
Wie groß ist der Lastwiderstand?
a)
b)
c)
d)
e)
23,8 Ohm
28,3 Ohm
32,8 Ohm
38,2 Ohm
82,3 Ohm
Aufgabe 27:
Berechnen Sie die Impedanz des folgenden Wechselstromkreises (f = 50 Hz) mit
ohmschem Widerstand R = 50 Ohm, Induktivität L = 0,5 H und Kapazität C = 10 µF.
a)
b)
c)
d)
e)
165 Ohm
255 Ohm
50 Ohm
120 Ohm
90 Ohm
Aufgabe 28:
Bei einem Transformator ist der Quotient der Wicklungszahlen von Primär- und Sekundärspule 0,1. Wie groß ist die Primärspannung, bei einer Sekundärspannung von 20 V?
a)
b)
c)
d)
e)
2V
12 V
20 V
24 V
36 V
Aufgabe 29:
Bei einem Plattenkondensator ist der Raum zwischen den beiden Platten mit einem
Dielektrikum (εr = 1,5) gefüllt. Entfernt man das Dielektrikum, so ändert sich die Kapazität
des Kondensators um ...
a)
b)
c)
d)
e)
0,33
0,66
0,75
1,50
2,25
Aufgabe 30:
Wenn an einen Halbleiter Spannung angelegt wird, dann bewegen sich im Inneren ...
a)
b)
c)
d)
e)
Elektronen und Löcher in dieselbe Richtung
Elektronen und Löcher in entgegengesetzte Richtungen
die Löcher gar nicht
die Elektronen gar nicht
nur die Moleküle des Halbleiters
Aufgabe 31:
Welche maximale Wellenlänge kann eine stehende Welle auf einem Seil der Länge 15 m
besitzen?
a)
b)
c)
d)
e)
5,0 m
7,5 m
15 m
22 m
30 m
Aufgabe 32:
In welcher Einheit lässt sich die Phasendifferenz ϕ zwischen Spannung und Stromstärke in
einem Wechselstromkreis ausdrücken?
a) Hertz
b) Watt
c) Volt
d) Grad
e) Joule
Aufgabe 33:
Wie groß sind Amplitude A und Frequenz f der folgenden Schwingung?
a)
b)
c)
d)
e)
A = 2,0; f = 1,50 Hz
A = 1,4; f = 1,25 Hz
A = 2,0; f = 1,00 Hz
A = 1,4; f = 0,50 Hz
A = 2,0; f = 0,25 Hz
Aufgabe 34:
Die Dämpfungskonstante einer gedämpften Schwingung beträgt δ = 0,7. Nach welcher
Zeit fällt die Amplitude der Schwingung auf 1/10 des Ausgangswertes ab?
a)
b)
c)
d)
e)
1,1 s
2,2 s
3,3 s
4,4 s
5,5 s
Aufgabe 35:
Berechnen Sie die Wellenlänge einer Schallwelle, die sich mit der Geschwindigkeit v = 343
m/s ausbreitet und die Frequenz 440 Hz besitzt.
a)
b)
c)
d)
e)
12 cm
78 cm
1m
12 m
0,2 km
Aufgabe 36:
Wo kann ein Magnetfeld mit konzentrischen kreisförmigen Magnetfeldlinien beobachtet
werden?
a)
b)
c)
d)
e)
im Innern einer langen Spule, durch die ein Gleichstrom fließt
um eine Kompassnadel herum
an einem Ende eines Stabmagneten
um einen von Gleichstrom durchflossenen, geraden Draht
zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten
Aufgabe 37:
In welche Richtung zeigt das Magnetfeld am magnetischen Nordpol auf der Erde?
a)
b)
c)
d)
e)
nach Süden
nach oben
nach unten
hat keine eindeutige Richtung
die Feldlinien bilden konzentrische Kreise um den Nordpol
Aufgabe 38:
Im Inneren einer stromdurchflossenen, langen Spule (5000 Windungen, Länge: 13 cm,
Stromstärke: 0,5 A) bewegt sich ein Elektron (q = - 1,6 * 10 -19 C) senkrecht zum
Magnetfeld mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s. Wie groß ist die Lorentzkraft?
a)
b)
c)
d)
e)
7,7 * 10-20 N
7,5 * 10 -18 N
6,5 * 10-17 N
5,2 * 10-21 N
4,4 * 10-16 N
Aufgabe 39:
In einem homogenen Magnetfeld H = 2 * 105 A/m dreht sich eine Spule (n = 5500, A = 25
cm²). Die induzierte Spannung hat einen maximalen Wert von U = 12 V. Wie groß ist die
Kreisfrequenz der Drehung? Hinweis: Die relative magnetische Permeabilität sei µr = 1.
a)
b)
c)
d)
e)
3,5 s-1
5,2 s-1
2,2 s-1
1,3 s-1
6,8 s-1
Aufgabe 40:
Was passiert, wenn man einen Stabmagneten senkrecht zu seiner Magnetisierungsrictung
durchsägt?
a) Man erhält einen Nord- und einen Südpol.
b) Man erhält zwei Stabmagneten, die jeweils schwächer sind als der ursprüngliche
Magnet.
c) Man erhält zwei Stabmagneten, die jeweils stärker sind als der ursprüngliche
Magnet.
d) Die Magnetisierung wird zerstört.
e) Ein Magnet lässt sich auf Grund der Anziehungskraft im Inneren nicht durchsägen.