Klausur

Katalog
Frage 1 [Stoss]
Eine Kugel mit Masse m1 = 5 kg stoße mit einer Geschwindigkeit v1 = 20 m/s zentral
und elastisch auf eine zweite ruhende Kugel. Nach dem Stoß hat die erste Kugel eine Geschwindigkeit von
v10 = −10 m/s (sie bewegt sich also in die andere Richtung). Welche Masse hat die zweite Kugel?
A 15 kg
B 100 kg
C 5 kg
D 1 kg
E 0.5 kg
Frage 2 [Schaltkreis]
In dem skizzierten Schaltkreis, wie groß muss der
Widerstand R sein, damit ein Strom von I=5 A fließt? (Die Widerstände seien
R1 = 40 Ω, R2 = 60 Ω, es sei eine Spannung von U = 200 V angelegt.)
A 16 Ω
B 5Ω
R1
R
R2
I
U
C 50 Ω
D 32 Ω
E 150 Ω
Frage 3 [Schallwelle]
Sie stehen vor einer Wand und hören den tiefen Ton eines Schiffshorns (der
Schall fällt senkrecht auf die Wand). Wenn Sie sich von der Wand weg bewegen, wird der Ton in einem
Abstand von 1.71 m zur Wand erstmals sehr leise. Offenbar bildet sich hier eine stehende Welle aus, mit
Knoten, in denen die Lautstärke sehr klein wird. Was ist damit die Frequenz des gehörten Tons? (die
Schallgeschwindigkeit in Luft ist hier 342 m/s)
A 100 Hz
B 200 Hz
C 50 Hz
D 342 Hz
E 171 Hz
Frage 4 [Verbundene Wagen]
Zwei Wagen seien wie skizziert über ein Seil
verbunden, welches über eine Rolle läuft. Der erste Wagen mit Masse m1 = 5 kg
stehe auf einer ebenen Fläche, der zweite mit Masse m2 = 10 kg auf einer um
den Winkel α geneigten Ebene. Welchen Winkel α muss die Fläche haben, damit
beide Wagen mit 0.1 g beschleunigen?
A 8.6◦
B 45◦
C 30◦
D 17.5◦
E 10.1◦
m1
m2
𝑔
α
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Frage 5 [Motordrehmoment]
Ein Automotor habe bei 5000 Umdrehungen pro Minute eine Leistung von
100 kW. Welches Drehmoment erzeugt er dabei? (denken Sie daran, dass eine Umdrehung einem Winkel
von 2π entspricht)
A 191 Nm
B 1000 Nm
C 3.1 Nm
D 5000 Nm
E 83.3 Nm
Frage 6 [Wurf]
Ein Ball wird mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s mit einem Winkel von 60 Grad zur
Waagerechten nach oben geworfen. Welche maximale Höhe erreicht er? (der Abwurfpunkt gilt als Höhe
Null)
A 3.8 m
B 1.8 m
C 2.0 m
D 0.86 m
E 2.66 m
Frage 7 [Scheibenhantel]
Zwei runde Scheiben mit Durchmessern von jeweils 0.6 m und Massen von
je 1 kg sind durch eine masselose Stange so verbunden, dass ihre Mittelpunkte den Abstand 0.8 m haben,
und die Scheiben in einer Ebene liegen. Wie groß ist das Trägheitsmoment dieser “Scheibenhantel” bei
Drehung um eine Achse durch die Mitte der Stange und senkrecht zu der durch die Scheiben gebildeten
Ebene? (die Scheiben seien fest mit der Stange verbunden)
A 0.41 kg m2
B 2.0 kg m2
C 0.32 kg m2
D 0.18 kg m2
E 0.25 kg m2
Frage 8 [Asymmetrische Hantel]
Eine masselose Stange verbinde eine Kugel mit 5 kg Masse und eine
mit 15 kg Masse so, dass die Mittelpunkte der Kugeln einen Abstand von 1 m haben. In welchem Abstand
zum Mittelpunkt der leichteren Kugel befindet sich der Schwerpunkt dieser “Hantel”?
A 0.75 m
B 0.25 m
C 0.5 m
D 0.66 m
E 0.33 m
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Frage 9 [Auftrieb]
Eine Person mit 70 kg Masse hat ein Volumen von etwa 70 l. Wie viel dieses
Volumens liegt unter der Wasseroberfläche, wenn diese Person im toten Meer ruhig schwimmt (die Dichte
des sehr salzigen Wassers ist hier 1.24 g/cm3 )?
A 56.5 l
B 68.8 l
C 32.3 l
D 17.6 l
E 49.7 l
Frage 10 [Kolben]
Damit ein runder Kolben mit Durchmesser 10 cm, der beweglich in einem senkrechten
ölgefüllten Zylinder steckt, eine Masse von 500 kg gerade anheben kann muss welcher Druck in dem Zylinder
herrschen?
A 6.3×105 Pa
B 1.6×105 Pa
C 4.9×105 Pa
D 2.7×105 Pa
E 9.8×105 Pa
Frage 11 [Lorentz]
Zwei lange Kabel verlaufen parallel mit einem Abstand von 1 cm. Durch beide
fließt ein Strom von 1000 A, und zwar in entgegengesetzter Richtung (die Kabel bilden einen Stromkreis).
Dies führt zu einer abstoßenden Kraft auf beide Kabel. Wenn die Kabel eine Masse von 0.2 kg pro Meter
Länge haben, wie groß ist dann die Beschleunigung der Kabel?
A 100 m/s2
B 0.1 m/s2
C 20 m/s2
D 10000 m/s2
E 50 m/s2
Frage 12 [Gitter]
Auf einen Doppelspalt mit Spaltabstand 0.2 mm fällt rotes Licht mit Wellenlänge
λ = 632 nm. Auf einem Schirm im Abstand von 5 m zum Doppelspalt ist ein symmetrisches Streifenmuster
sichtbar. Wie groß ist hier der Abstand des ersten Minimums (dunkler Strich) zur Mitte?
A 7.9 mm
B 15.8 mm
C 27.6 mm
D 23.4 mm
E 45.7 mm
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Frage 13 [Waermekapazitaet]
Ein Metallstab mit einer Masse von m = 10 g, einer Wärmekapazität
(pro Masse) von c = 1 J/K g und einem elektrischen Widerstand von R = 10 Ω werde von einem Strom
von I = 1 A durchflossen. Durch die dadurch im Stab anfallende elektrische Leistung erwärmt sich der
Stab. Wie stark nimmt die Temperatur pro Zeiteinheit zu?
A 1 K/s
B 10 K/s
C 0.1 K/s
D 100 K/s
E 1000 K/s
Frage 14 [Sammellinse]
Sie wollen mithilfe einer Sammellinse einen beleuchteten Gegenstand auf
einem Schirm im Abstand von 1 m zum Gegenstand abbilden, und zwar um einen Faktor 2 verkleinert
(B/G = 0.5). Welche Brennweite muss die Linse haben?
A 22 cm
B 50 cm
C 25 cm
D 33 cm
E 66 cm
Frage 15 [Ideales Gas]
Ein Luftballon sei bei einem Druck von p = 105 Pa und einer Temperatur von
T = 293 K mit 2 l Gas gefüllt. Eine Massenmessung ergibt, dass das Gas eine Masse von 3.3 g hat. Um
welche Atom- bzw. Molekülmasse und damit welches Gas handelt es sich?
A Ar (m = 40 u)
B He (m = 4 u)
C O2 (m = 32 u)
D N2 (m = 28 u)
E Xe (m = 131.3 u)
Frage 16 [Kondensator]
Ein Kondensator mit einer Kapazität von C = 100 µF werde mit einem Strom
von I = 1 mA geladen. Wie stark nimmt die Spannung pro Zeiteinheit zu?
A 10 V/s
B 100 µV/s
C 1 mV/s
D 1 V/s
E 100 V/s
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Frage 17 [Leistung Reibung]
Eine Kiste mit einer Masse von 50 kg werde mit einer Geschwindigkeit
von v = 1.5 m/s über einen ebenen glatten Betonboden gezogen. Der Reibungskoeffizient ist hier µ = 0.5.
Welche Leistung muss hierfür aufgebracht werden?
A 367.9 W
B 490.5 W
C 245.3 W
D 735.75 W
E 36.7 W
Frage 18 [Harmonische Schwingung] Ein Federpendel oszilliere harmonisch, d.h. mit Auslenkung x(t) =
x0 cos(ωt). Die Amplitude sei x0 = 2 cm, die Periodendauer τ = 0.1 s. Damit ist auch die Beschleunigung
zeitabhängig. Wie groß ist der maximale Wert, den die Beschleunigung annehmen kann?
A 78.9 m/s2
B 2 m/s2
C 1.26 m/s2
D 39.5 m/s2
E 62.8 m/s2
Frage 19 [Zerfall]
Eine radioaktive Probe zeige eine Aktivität von 32 Zerfällen pro Sekunde, nach
einem Zeitraum von 100 Tagen nur noch 1 Zerfall pro Sekunde. Wie groß ist die Halbswertzeit T1/2 des
enthaltenen instabilen Isotops? (es wird angenommen, dass die gesamte Aktivität von einem einzigen
radioaktiven Isotop erzeugt wird).
A 20 Tage
B 100 Tage
C 1 Tag
D 29 Tage
E 32 Tage
Frage 20 [Feder]
Eine Kugel mit einer Masse von 1 kg treffe mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s
auf eine Spiralfeder mit einer Federkonstante von D = 104 N/m, wodurch die Kugel abgebremst und die
Feder gestaucht wird (letztlich wird die Kugel elastisch reflektiert). Um welche Strecke wird hierbei die
Feder maximal gestaucht?
A 0.2 m
B 20 m
C 0.1 m
D 2 × 10−3 m
E 0.04 m
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ExPhys NatWiss 20.2.2016 (S)
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Frage 2 :
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Frage 4 :
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D
E
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