2. Klausur Felder

Sächsisches Landesgymnasium für Musik Dresden
Physik Grundkurs 11/2
11.06.2014
2. Klausur
Thema: Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern
Name:
Aktueller Ø:
0
1
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3
4
5
6
7
8
BE:
9
10
11
12
/ 38
13
14
Punkte:
15
Punktespiegel:
Teil A – Hilfsmittelfreier Teil
BE:
/ 15
Bearbeitungszeit: max. 20 Minuten
Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben ohne Verwendung von GTR, Tafelwerk und weiteren
Hilfsmitteln direkt auf dem Aufgabenblatt. Bei Aufgaben zum Ankreuzen können mehrere
Antwortmöglichkeiten richtig sein. Es gibt immer mindestens eine richtige Antwort. Die erreichbare
BE-Anzahl gibt nicht die Anzahl der richtigen Antworten an!
1. Die Elementarladung eines Elektrons beträgt etwa
⃝ 1,602 ⋅ 10−19 C
⃝ 9,109 ⋅ 10−31 kg
(1)
⃝
m3
6,673 ⋅ 10−11 kg⋅s2
2. Folgendes Teilchen bzw. folgende Teilchen tragen die Elementarladung
(1)
⃝ Proton
⃝ Neutron
⃝ Elektron
⃝ H2O-Molekül
3. Die Feldlinien des magnetischen Feldes verlaufen außerhalb eines magnetischen Körpers
von
(1)
⃝ + nach –
⃝ – nach +
⃝ Nord nach Süd
⃝ Süd nach Nord
4. Befindet sich ein geladenes Teilchen in einem homogenen elektrischen Feld, so bewegt es sich
(ohne Beachtung der Gravitation)
(1)
⃝ gleichförmig
⃝ gleichmäßig beschleunigt ⃝ auf einer Kreisbahn
5. Zeichnen Sie jeweils das Feldlinienbild mit Feldrichtung für das elektrische Feld.
(3)
6. Zeichnen Sie jeweils das Feldlinienbild mit Feldrichtung für das magnetische Feld.
(3)
Wicklung der Spule: bei Stromfluss von +
nach – oben aus dem Blatt heraus
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Physik Grundkurs 11/2
7. Skizzieren Sie die Bahn für die Bewegung des geladenen Teilchens.
𝑣0 = 0
11.06.2014
(3+1)
m
s
8. Zeichnen Sie jeweils die wirkende Kraft ein.
(2)
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Physik Grundkurs 11/2
11.06.2014
Name:
Teil B – Hilfsmittelteil
BE:
/ 23
Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben auf einem karierten Blatt Papier. Achten Sie auf eine
angemessene äußere Form und schreiben Sie nicht über den Korrekturrand hinaus.
Tafelwerk und Taschenrechner dürfen als Hilfsmittel in vollem Umfang genutzt werden.
1. Nähert man einen geriebenen Kunststoffstab einem Elektroskop, so schlägt
das Messgerät aus, ohne dass es mit dem Stab berührt wird. Beim Entfernen
des Kunststoffstabs geht der Ausschlag zurück. Erklären Sie diese
Erscheinung.
(2)
2. Ein Plattenkondensator (C = 30 µF, Plattenabstand d = 5 mm) wird an eine Gleichspannungsquelle von U = 380 V angeschlossen. Für die Ladung auf dem Kondensator gilt die Formel:
𝑄 =𝐶⋅𝑈
Geben Sie an:
(5)
a) Die Ladung Q des Kondensators
b) Den Betrag der elektrischen Feldstärke zwischen den Platten
c) Die Kraft auf einen kleinen, positiv geladenen Körper mit einer Ladung von 55 nC
zwischen den Platten
d) Die Anzahl der fehlenden Elektronen des geladenen Körpers aus c)
e) Die kinetische Energie eines Elektrons beim Durchlaufen des elektrischen Feldes
zwischen den Platten
3. Zeigen Sie, dass die beiden Einheiten der elektrischen Feldstärke identisch sind, also dass gilt:
N
V
1 =1
(2)
C
m
4. Ein Elektron wird in einem Plattenkondensator gleichmäßig beschleunigt. Dazu verlässt es die
eine Platte (Katode) und bewegt sich zur zweiten Platte (Anode). Die Anode besitzt ein Loch,
durch das das Elektron hindurch fliegt. Anschließend tritt das Elektron mittig in ein
homogenes elektrisches Feld eines zweiten Plattenkondensators ein. Das Feld steht senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Elektrons.
a) Beschreiben Sie die Bewegung des Elektrons ab Verlassen der Anode. Zeichnen sie die
Bahn qualitativ in die Skizze ein.
(3)
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit, mit der das Elektron durch die Anode fliegt.
(3)
c) Prüfen Sie rechnerisch, ob das Elektron das hintere elektrische Feld verlässt oder auf eine
der Platten trifft.
(3)
d) Beschreiben Sie qualitativ, wie die Bahn für ein beschleunigtes Proton aussehe.
(2)
5. Ein elektrischer Leiter der Länge 15 cm befindet sich in einem homogenen Magnetfeld der
Stärke 0,28 T. Durch einen Stromfluss wirkt auf den Leiter eine Kraft von 42 mN. Berechnen
Sie die Stromstärke.
(3)