Abschlussprüfung 2009

Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
Elektrizitätslehre I
Aufgabengruppe A
A 1.1.0
In einem Experiment wird die Abhängigkeit der Stromstärke I von der Spannung
U für einen Eisen- und einen Konstantandraht untersucht.
A 1.1.1
Fertigen Sie eine Versuchsskizze an.
A 1.1.2
In dem Versuch ergeben sich folgende Messwerte:
Eisendraht
Konstantandraht
U in V
I in A
I in A
0
0
0
0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10
0,48 0,93 1,38 1,70 1,98 2,19 2,31
0,09 0,18 0,27 0,36 0,45 0,54 0,63
Werten Sie die Messreihen graphisch aus.
A 1.1.3
Interpretieren Sie den Verlauf der beiden Leiterkennlinien.
A 1.1.4
Erklären Sie mit Hilfe des Teilchenmodells den Verlauf der Kennlinie des verwendeten Eisendrahts.
A 1.1.5
Zeichnen Sie in das Diagramm zu 1.1.2 die Kennlinie eines weiteren
Konstantandrahtes mit einem Widerstandswert von 2,0 Ω ein.
A 1.2.0
Ein Strommessgerät mit einem Innenwiderstand Ri = 50 Ω hat einen Messbereich
von I = 2,0 mA.
A 1.2.1
Begründen Sie, warum zur Messbereichserweiterung eines Strommessgeräts ein
Widerstand parallel zum Messwerk geschaltet werden muss.
A 1.2.2
Berechnen Sie mit der Schaltung aus 1.2.1 die maximal messbare Stromstärke,
wenn der parallel geschaltete Widerstand einen Wert von R = 12,5 Ω hat.
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
A 2.1.0
Elektrizitätslehre II
Aufgabengruppe A
Das folgende Bild zeigt eine Induktionstaschenlampe.
beweglicher Dauermagnet
feste Induktionsspule
A 2.1.1
Die Lampe wird in Längsrichtung hin und her bewegt.
Begründen Sie, weshalb während dieser Bewegung ein
Induktionsstrom fließt.
A 2.1.2
Nennen Sie drei Maßnahmen, mit denen man die Induktionsspannung der Lampe erhöhen kann.
A 2.2.0
Eine in den USA gebaute Kaffeemaschine mit den Betriebsdaten
(110 V / 1,1 kW) soll an das deutsche Netz (230 V) angeschlossen werden. Der
dafür benötigte Transformator hat einen Wirkungsgrad von 90%.
A 2.2.1
Berechnen Sie jeweils die Stromstärke im Primär- und im Sekundärkreis.
[Teilergebnis: IS = 10 A]
A 2.2.2
An Stelle des Transformators wird nun ein Vorwiderstand verwendet.
Berechnen Sie den Wert des Vorwiderstands.
A 2.2.3
Der Betrieb der Kaffeemaschine mit einem Vorwiderstand ist unwirtschaftlich.
Begründen Sie dies durch Berechnung des Wirkungsgrads.
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
Atom- und Kernphysik
Aufgabengruppe A
A 3.1.0
Im Kernkraftwerk Grafenrheinfeld
nutzt man die Spaltung von U-235
zur Umwandlung von Kernenergie in
elektrische Energie.
A 3.1.1
Bei der Spaltung eines U-235 Kerns
entstehen das Kryptonisotop Kr-89,
ein weiterer Kern und drei freie
Neutronen.
Erstellen Sie die Kernreaktionsgleichung und beschreiben Sie die Vorgänge bei der Spaltung im Kern.
A 3.1.2
In einem abgebrannten Brennelement findet man unter anderem das radioaktive
Plutoniumisotop Pu-241 mit einer Halbwertszeit von 14,3 a.
Wie lange dauert es, bis die Aktivität dieses Plutoniumisotops auf ein Zehntel der
bei der Entnahme aus dem Kernreaktor gemessenen Aktivität gesunken ist?
Bestimmen Sie diese Zeit zuerst graphisch mit Hilfe eines A-t-Diagramms und
bestätigen Sie sodann Ihr Ergebnis durch Rechnung.
A 3.2.1
Geben Sie drei Ursachen an, die zu einer Belastung durch radioaktive Strahlung für
den Menschen beitragen.
A 3.2.2
Nennen Sie drei Faktoren, von denen die schädigende Wirkung radioaktiver Strahlung für den Menschen abhängt.
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
Energie
Aufgabengruppe A
A 4.0
Vom Walchensee fließt Wasser durch sechs Fallrohre zum 200 m tiefer gelegenen Walchenseekraftwerk.
A 4.1
Durch einen Schieber am Zulauf zu den Fallrohren kann der Normalwasserstand des Walchensees
um maximal 6,6 m abgesenkt werden. Der Walchensee hat dabei eine durchschnittliche Wasserfläche von 15 km2.
Berechnen Sie die Lageenergie des Wassers, die
bei einer Absenkung des Wasserspiegels um
6,6 m für die Energieumwandlung zur Verfügung
gestellt wird.
[Ergebnis: E pot = 19 ⋅ 1013 J ]
A 4.2
Durch die Fallrohre fließen pro Sekunde maximal 84 m3 Wasser. Dabei beträgt
die elektrische Gesamtleistung aller durch die Turbinen angetriebenen Generatoren 124 MW.
Berechnen Sie den Wirkungsgrad des Kraftwerks bei Volllastbetrieb.
A 4.3
Wie viele Tage kann man das Kraftwerk mit der in 4.1 berechneten Lageenergie
bei maximaler Leistung betreiben?
A 4.4
Geben Sie die Energieumwandlungen in einem Wasserkraftwerk bis zur Übergabe
an das Verbundnetz an.
A 4.5
Nennen Sie zwei Vorteile eines Wasserkraftwerks gegenüber einem Kohlekraftwerk in Deutschland.
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Elektrizitätslehre I
A 1.1.1
Aufgabengruppe A
Lösungsvorschlag
Versuchsskizze entsprechend dem Unterricht, z. B.:
F
E
A
Draht
V
A 1.1.2
I in A
E
Eisendraht
2,0
Kennlinie zu 1.1.5
1,0
Konstantandraht
0
A 1.1.3
A 1.1.4
0,50
1,00
1,50
2,00
U in V
Interpretation entsprechend dem Unterricht, z. B.:
Mit gleichmäßig ansteigender elektrischer Spannung wird beim Eisendraht die Zunahme der
Stromstärke kleiner, beim Konstantandraht bleibt sie gleich.
F
K
Erklärung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
F
K
•
•
•
•
•
Mit zunehmender elektrischer Spannung werden die freien Elektronen des Eisendrahtes im elektrischen Feld stärker beschleunigt.
Bei ihren Wechselwirkungen mit den ortsfesten Atomrümpfen geben die Leitungselektronen dabei eine größere Energie ab.
Die Atomrümpfe schwingen dadurch stärker.
Die Wechselwirkungen zwischen den freien Elektronen und den ortsfesten Atomrümpfen werden dadurch noch zahlreicher und stärker.
Somit wird die Driftbewegung der freien Elektronen stärker gehemmt.
A 1.1.5
Kennlinie: siehe 1.1.2
(Ursprungsstrecke z. B. mit dem Wertepaar U = 2,00 V und I = 1,0 A)
F
A 1.2.1
Da die Stromstärke im Messwerk höchstens 2,0 mA betragen darf, muss ein Teil des Gesamtstroms am Messwerk vorbei geleitet werden.
F
K
A 1.2.2
I n ⋅ R n = Ii ⋅ R i
I n = 2,0 mA ⋅
Iges = I n + Ii
Iges = 8,0 mA + 2,0 mA
50 Ω
12,5 Ω
I n = 8, 0 mA
Iges = 10,0 mA
F
E
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Elektrizitätslehre II
A 2.1.1
F
K
Während des Schüttelns der Taschenlampe in Längsrichtung wird ein
Permanentmagnet relativ zu einer Spule bewegt.
Dadurch wird die Spule von einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld durchsetzt.
In der Spule wird eine Wechselspannung induziert und im geschlossenen Kreis mit
Spule und Lämpchen fließt ein Induktionsstrom.
•
•
Erhöhung der Induktionsspannung z. B. durch:
•
•
•
A 2.2.1
Lösungsvorschlag
Begründung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
A 2.1.2
Aufgabengruppe A
höhere Windungszahl der Spule
schnellere Bewegung der Taschenlampe
stärkeren Permanentmagneten
PS
η
PP
IP =
UP
P
IS = S
US
PP =
1,1 kW
0,90
1, 2 kW
IP =
230 V
PP =
IS =
1,1 kW
110 V
A 2.2.2
RV =
A 2.2.3
Lösung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
η=
F
UV
IV
PNutz
Pzu
RV =
η=
120 V
10 A
1,1 kW
230 V ⋅ 10 A
PP = 1, 2 kW
F
E
I P = 5, 2 A
IS = 10 A
R V = 12 Ω
F
F
K
η = 0, 48
Die Schaltung mit einem Vorwiderstand ist unwirtschaftlich, da bei einem Einsatz eines
Transformators ein nahezu doppelt so hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Atom- und Kernphysik
A 3.1.1
Aufgabengruppe A
Lösungsvorschlag
F
K
235
1
89
144
1
U + n →
Kr +
Ba + 3 n (+ γ )
92
0
36
56
0
Erläuterung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
A 3.1.2
Ein thermisches (langsames) Neutron dringt in den U-235-Kern ein und bewirkt eine
Verformung (Einschnürung) des Kerns.
Die elektrischen Abstoßungskräfte zwischen den Protonen sind an der Einschnürungsstelle stärker als die anziehenden Kernkräfte (mit kurzer Reichweite).
Aus dem Diagramm: t ≈ 48 a
A (t)
A0
(Zeichnungsbedingte Abweichungen sind
zugelassen.)
F
K
E
t
 1 T
A(t) = A 0 ⋅  
2
 A(t) 
t = T ⋅ log 1 

A0 
2
t = 14,3 a ⋅ log 1 0,10
t = 47, 5 a
2
t in a
14,3
A 3.2.1
Ursachen entsprechend dem Unterricht, z. B.
•
•
•
•
•
A 3.2.2
t
terrestrische Strahlung
kosmische Strahlung
Kernwaffentests/Reaktorunfälle
Strahlentherapie, z. B. bei Krebserkrankungen
Diagnose, z. B. Szintigramm
Faktoren entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
•
•
•
F
Strahlungsart
Empfindlichkeit des betroffenen Organs
Ort der Strahlungsquelle (im Körper, außerhalb des Körpers, …)
Dauer der Strahlungsexposition
zeitliche Verteilung der Dosis
F
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Energie
A 4.1
Lösungsvorschlag
E pot = m ⋅ g ⋅ h
E pot = 1,0 ⋅ 103
A 4.2
Pzu =
Pzu =
A 4.4
mit m = ρ ⋅ V
kg
N
⋅ 15 ⋅ 106 m 2 ⋅ 6,6 m ⋅ 9,81 ⋅ 200 m
3
m
kg
m⋅g⋅h
t
1,0 ⋅ 103
A 4.3
Aufgabengruppe A
η=
Pel
Pzu
t=
E pot
E pot = 19 ⋅ 1013 J
F
E
mit m = ρ ⋅ V
kg
N
⋅ 84 m3 ⋅ 9,81 ⋅ 200 m
3
m
kg
1,0 s
η=
t=
Pzu
124 MW
16 ⋅ 101 MW
19 ⋅ 1013 Ws
16 ⋅ 107 W
Energieumwandlungen entsprechend dem Unterricht, z. B.:
F
E
Pzu = 16 ⋅ 101 MW
η = 0,78
t = 14 d
F
F
K
potenzielle Energie des Wassers
↓
Fallrohre
kinetische Energie des Wassers
↓
Turbine
mechanische Energie der Turbine
↓
Generator
elektrische Energie
A 4.5
Vorteile entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
•
keine CO2-Emission (beim Betrieb)
höherer Wirkungsgrad
keine Transportkosten für den Primärenergieträger
F
K
B
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
B 1.1.0
Elektrizitätslehre I
Aufgabengruppe B
In einem Experiment wird für zwei R in
Metalldrähte die Abhängigkeit des
elektrischen Widerstands von der
Drahtlänge
bei
gleicher 20
Querschnittsfläche untersucht.
Für A = 0,035 mm² ergibt sich dabei
das nebenstehende Diagramm.
Draht 1
10
Draht 2
0
0,50
1,00
1,50
in m
B 1.1.1
Zeigen Sie durch Rechnung, dass der Draht 1 aus Konstantan besteht.
B 1.1.2
Für beide Drähte gilt im untersuchten Bereich das Ohm’sche Gesetz.
Zeichnen Sie ein qualitatives I-U-Diagramm für den Fall, dass die
Querschnittsflächen und die Längen der beiden Drähte gleich sind.
B 1.2.0
Bei der Herstellung von dünnen
Drähten verwendet man z. B. das
Verfahren des Drahtziehens. Dazu
wird der Draht durch Ziehringe aus
Hartmetall gezogen (siehe Skizze).
Dabei nimmt der Drahtdurchmesser
ab, die Drahtlänge dagegen zu. Das
Volumen des Drahtes ändert sich bei
diesem Vorgang nicht.
Ziehring
Ziehrichtung
B 1.2.1
Ein 200 m langer Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von 0,50 mm² wird
durch das Drahtziehen auf eine Querschnittsfläche von 0,40 mm² gezogen.
Berechnen Sie die Länge des Kupferdrahtes nach dem Ziehen.
B 1.2.2
Beim Drahtziehen wird der Durchmesser eines Drahtes halbiert.
Wie verändert sich dabei der Widerstandswert? Begründen Sie Ihre Antwort.
B 1.3.1
Was versteht man unter Supraleitung?
B 1.3.2
Nennen Sie zwei Anwendungen zur Supraleitung.
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
In einem Versuch entsprechend nebenstehender Schaltskizze wird die Wirkung einer Spule mit Weicheisenkern
in einem Gleichstromkreis untersucht.
Die Spannung der Elektrizitätsquelle
beträgt 12,0 V. Die beiden Glühlampen
haben jeweils die Betriebsdaten 9,0 V
und 1,8 W. Der Schiebewiderstand ist
so eingestellt, dass beide Glühlampen
ihre Nennleistung erreichen, falls der
Schalter geschlossen ist.
Aufgabengruppe B
L1
R
L2
S
+
B 2.1.0
Elektrizitätslehre II
-
Physik
B 2.1.1
Berechnen Sie den eingestellten Wert des Schiebewiderstandes und geben Sie
den Wert des Ohm’schen Widerstandes der Spule an.
B 2.1.2
Der Schalter wird geschlossen.
Welche Beobachtungen kann man beim Schließen des Schalters machen?
B 2.1.3
Fertigen Sie ein qualitatives I-t-Diagramm bei und nach dem Schließen des
Schalters für die Lampe im Spulenzweig an.
B 2.1.4
Die Elektrizitätsquelle aus 2.1.0 wird durch eine zweite mit der Wechselspannung U = 12,0 V ersetzt.
Was kann man nun beim Schließen des Schalters an den beiden Glühlampen beobachten? Begründen Sie Ihre Beobachtungen.
B 2.2
Der Generator eines Kraftwerks gibt eine Leistung von 15,0 MW bei einer Spannung von 10 kV ab. Im Umspannwerk wird die Generatorspannung auf 110 kV
hochtransformiert. Der Wirkungsgrad des Transformators beträgt 95%. Der Widerstandswert der Fernleitung beträgt 20 Ω .
Berechnen Sie die elektrische Energie, die täglich in der Überlandleitung in innere Energie umgewandelt wird.
[Teilergebnis: IS = 0,13 kA ]
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
Atom- und Kernphysik
Aufgabengruppe B
B 3.1.1
U-238 zerfällt in mehreren Schritten in Pb-206.
Berechnen Sie jeweils die Anzahl der α- und β-Zerfälle.
B 3.1.2
Vergleichen Sie α- und β-Strahlung hinsichtlich ihrer Ionisierungsfähigkeit und
ihrer Abschirmbarkeit.
B 3.1.3
Nennen Sie neben der Ionisierungsfähigkeit und Abschirmbarkeit zwei weitere
Eigenschaften der α -Strahlung.
B 3.2
Bei einer Kernspaltung von U-235 in Kernkraftwerken entstehen die beiden
Spaltprodukte Cs-137 und Rb-96.
Formulieren Sie dazu die Kernreaktionsgleichung.
B 3.3
Bei der Spaltung von Uran in Kernkraftwerken entstehen radioaktive Gase,
z. B. Xe − 133 . Diese werden zur Verringerung der Umweltbelastung in Filteranlagen festgehalten.
Berechnen Sie die Zeit, nach der die Aktivität des in der Anlage gesammelten
Xe-133 auf 0,10% der ursprünglichen Aktivität abgesunken ist. Die Halbwertszeit von Xe-133 beträgt 5,3 d.
B 3.4
Natürliches Uran enthält heute etwa 0,7% U-235 und 99,3% U-238.
Begründen Sie, warum der Anteil an U-235 in der Frühgeschichte der Erde größer war.
Prüfungsdauer:
120 Minuten
Abschlussprüfung 2009
an den Realschulen in Bayern
Physik
Energie
Aufgabengruppe B
B 4.1.0
Bei modernen Gebäuden soll ein möglichst großer Teil des Energiebedarfs durch
die Nutzung von regenerativen Energieträgern, wie z. B. Sonnenenergie abgedeckt werden.
In Bayern beträgt die mittlere Sonnenscheindauer 1, 7 ⋅ 103 h im Jahr, wobei die
Strahlungsleistung 1,0 kW pro Quadratmeter beträgt.
B 4.1.1
Eine vierköpfige Familie hat pro Jahr einen Bedarf von 4,5 ⋅ 103 kWh an elektrischer Energie.
Wie groß müsste bei optimaler Ausrichtung die Solarzellenfläche sein, um den
Bedarf an elektrischer Energie zu decken? Der Wirkungsgrad der Solarzellen beträgt 15%.
B 4.1.2
Nennen Sie zwei Gründe, warum es sinnvoll ist, dass ein Haushalt mit einer
Photovoltaikanlage am Verbundnetz angeschlossen bleibt.
B 4.1.3
Der Warmwasserbedarf der vierköpfigen Familie wird im Sommer durch eine
Sonnenkollektoranlage mit einer Fläche von 6,0 m² gedeckt. Bei einer Bestrahlungsdauer von 90 Minuten werden 150 Liter Wasser von 15 °C auf 38 °C erwärmt.
Berechnen Sie den Wirkungsgrad der Sonnenkollektoranlage.
B 4.2.1
Nennen Sie zwei Gründe, die für eine zunehmende Nutzung erneuerbarer Energieträger sprechen.
B 4.2.2
Neben der Nutzung erneuerbarer Energieträger ist es von zentraler Bedeutung,
den Energiebedarf möglichst gering zu halten.
Nennen Sie zwei Maßnahmen, durch die dies beim Hausbau erreicht werden
kann.
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Elektrizitätslehre I
B 1.1.1
B 1.1.2
ρ=
R ⋅A
l
Aufgabengruppe B
Lösungsvorschlag
25 Ω ⋅ 0,035 mm 2
1,75 m
ρ1 =
ρ1 = 0,50
Ω ⋅ mm 2
m
I in A
F
F
K
Draht 2
A und sind konstant.
Draht 1
U in V
B 1.2.1
Das Volumen des Drahtes bleibt gleich: A1 ⋅ l1 = A 2 ⋅ l 2
l2 =
B 1.2.2
A1 ⋅ l1
A2
l2 =
0,50 mm ⋅ 200 m
0, 40 mm 2
2
l 2 = 0, 25 km
Lösung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
l2
, mit ρ2 = ρ1
A2
Aus der Halbierung des Durchmessers folgt:
1
A 2 = ⋅ A1 und l 2 = 4 ⋅ l1
4
4 ⋅ l1
l
R 2 = ρ1 ⋅
R 2 = 16 ⋅ ρ1 ⋅ 1
1
A1
⋅ A1
4
F
E
K
R 2 = ρ2 ⋅
B 1.3.1
F
E
R 2 = 16 ⋅ R 1
Definition entsprechend dem Unterricht, z. B.:
F
Der elektrische Widerstand bestimmter Materialien wird für eine Temperatur T ≦ TSprung
unmessbar klein.
B 1.3.2
Anwendungen entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
Erzeugung starker Magnetfelder
elektrische Energieübertragung mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100%
F
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Elektrizitätslehre II
B 2.1.1
P
U
U
R=
I
R Spule = R Schiebe
I=
Aufgabengruppe B
Lösungsvorschlag
I=
1,8 W
9,0 V
R Schiebe =
I = 0, 20 A
12,0 V - 9,0 V
0,20 A
F
E
R Schiebe = 15 Ω
R Spule = 15 Ω
B 2.1.2
Beobachtungen beim Schließen des Schalters (mit Gleichspannung):
• Die Lampe L1 leuchtet sofort hell.
• Die Lampe L2 erreicht zeitlich verzögert die Helligkeit der Lampe L1.
F
B 2.1.3
I
F
K
t
B 2.1.4
Beobachtungen beim Schließen des Schalters (mit Wechselspannung):
• Die Lampe L1 leuchtet sofort hell.
• Die Lampe L2 im Spulenzweig leuchtet ständig schwächer als die Lampe L1 oder sie
leuchtet nicht.
F
K
Begründung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
• Im Zweig mit dem Schiebewiderstand findet keine Selbstinduktion statt. Die Stromstärke erreicht sofort ihren Höchstwert.
• Im Spulenzweig entsteht durch den Wechselstrom ein sich in Stärke und Richtung
ständig änderndes Magnetfeld.
• Dieses bewirkt in der Spule eine Selbstinduktionsspannung, die nach der Regel von
Lenz ständig der ursprünglichen Spannung entgegengerichtet ist.
• Somit ist die resultierende Spannung stets geringer als die angelegte Spannung.
• Die Stromstärke im Spulenzweig ist stets geringer als 0,20 A, so dass die Lampe L2
schwächer als die Lampe L1 oder gar nicht leuchtet.
B 2.2
PS = η ⋅ PP
P
IS = s
Us
PS = 0,95 ⋅ 15,0 MW
14 MW
IS =
110 kV
WFern = R ⋅ IS ⋅ t
2
PS = 14 MW
IS = 0,13 kA
WFern = 20,0 Ω ⋅ ( 0,13 kA ) ⋅ 24 h
2
WFern = 8,1 MWh
F
E
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Atom- und Kernphysik
B 3.1.1
•
Ionisierungsfähigkeit
sehr groß
sehr schwach
α-Strahlung
β-Strahlung
Abschirmbarkeit
Blatt Papier
4-5 mm dickes Aluminiumblech
Eigenschaften der α -Strahlung, z. B.:
•
•
B 3.3
F
E
Die Nukleonenzahl nimmt um 32 ab.
Anzahl der α-Zerfälle: 32 : 4 = 8
Bei 8 α-Zerfällen verringert sich die Kernladungszahl um 16.
Die Kernladungszahl nimmt insgesamt um 10 ab.
Anzahl der β-Zerfälle: 16 – 10 = 6
B 3.1.2
B 3.2
Lösungsvorschlag
Lösung entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
B 3.1.3
Aufgabengruppe B
F
K
F
geringe Reichweite
ablenkbar in magnetischen und elektrischen Querfeldern
F
E
235
1
137
96
1
U + n →
Cs +
Rb + 3 n (+ γ )
92
0
55
37
0
t
 1 T
A(t) = A 0 ⋅  
2
t = 5,3 d ⋅ log 1 0,0010
 A(t) 
t = T ⋅ log 1 

A0 
2
t = 53 d
F
E
2
B 3.4
Begründung entsprechend dem Unterricht, z. B.
•
Die Halbwertszeit von U-238 ist mit T = 4,5 ⋅ 109 a ca. sechsmal so groß wie die
•
•
Halbwertszeit von U-235 mit T = 7,1 ⋅ 108 a .
Prozentual zerfallen in der gleichen Zeit mehr U-235-Kerne als U-238-Kerne.
Daher verschiebt sich das Verhältnis im Laufe der Erdgeschichte immer mehr zu
Gunsten von U-238, d. h. der Anteil von U-235 war früher größer.
F
K
Abschlussprüfung 2009
Physik
an den Realschulen in Bayern
Energie
B 4.1.1
B 4.1.2
Lösungsvorschlag
WNutz
η
30 ⋅ 103 kWh
A=
kW
1,0 2 ⋅ 1,7 ⋅ 103 h
m
Wzu =
•
WNutz = c ⋅ m ⋅ ∆ϑ
η=
WNutz
Wzu
Wzu = 30 ⋅ 103 kWh
kJ
⋅ 150 kg ⋅ 23 °C
kg ⋅ °C
kW
Wzu = 6,0 m 2 ⋅ 1,0 2 ⋅ 90 ⋅ 60 s
m
14 MJ
η=
32 MJ
WNutz = 4,18
WNutz = 14 MJ
F
K
B
F
E
Wzu = 32 MJ
η = 0, 44
F
K
unerschöpflicher Vorrat
CO2-neutral
Bauliche Maßnahme entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
•
F
E
A = 18 m 2
Gründe entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
•
B 4.2.2
4,5 ⋅ 103 kWh
0,15
Die Energieversorgung durch Solarzellen ist abhängig von der Intensität der
Sonneneinstrahlung (Wetter, Tageszeit, Jahreszeit), d. h. eine gleichmäßige
Energieversorgung ist nicht gewährleistet.
Der Spitzenbedarf an elektrischer Energie kann (auch bei maximaler Leistungsabgabe der Solarzellen) nicht immer vollständig abgedeckt werden.
Wzu = Pzu ⋅ t
B 4.2.1
Wzu =
Gründe entsprechend dem Unterricht, z. B.:
•
B 4.1.3
Aufgabengruppe B
gute Wärmedämmung
Wärmerückführung (durch kontrollierte Lüftung)
kleine/keine Fenster auf der Nordseite
F
K