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Physikalisches Praktikum für Studierende der Biologie und Zahnmedizin
Demo-Klausur (Teilklausur Nr. 2)
Name:
Vorname:
Matr. Nr.:
..................................................
...........................................
.........................
(Bitte in Blockschrift)
Email:
..............................................................................................
Ich mache/machte im folgenden Semester meine Versuchsdurchführung:
Bitte Fach ankreuzen:
Biologie
Zahnmedizin
Sonstige
.............................................................................................
(Unterschrift)
Für die vollständige Beantwortung einer Frage wird ein Punkt gegeben.
Bitte die Buchstaben der richtigen Antworten auf Seite 4 eintragen.
–2–
Formeln
C =  r⋅ 0⋅
Kapazität Plattenkondensator
A
d
l
A
Elektrischer Widerstand
R=⋅
Energie Röntgenquant
W =h⋅f
Elemantarladung
e = 1,6⋅10−19 A⋅s
Elektrische Energie
W =I⋅U⋅t
Beugung am Spalt (Minimum)
b⋅sin α=m⋅λ
gleichmäßig beschleunigte Bewegung: s 
1
a t2
2
Hubarbeit, potentielle Energie:
Whub  m  g  h , E pot  m  g  h
Leistung
P
Drehmoment, Hebelgesetz:
Impuls:
M  F  r  sin 


p  mv
Auftriebskraft:
FA   Fl  g  Vtauch
Hagen-Poiseuille-Gesetz:
I
Zustandsgleichung idealer Gase:
p V  n  R  T
Volumenarbeit:
W  p  V (bzw. W   pdV )
Wärmemenge, Wärmeenergie
Q  c  m  T
Wärmeleitung:
Q
A  T

t
l
W
t
V
 r4

 p
t
8   L
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
–3–
Schallintensitätspegel LS, Lautstärkepegel LN:
I 0  10 12
LS , N  10  lg
W
= Hörgrenze
m2
Reihenschaltung von Widerständen:
U ges  U 1  U 2  ... ,
Parallelschaltung von Widerständen:
I ges  I 1  I 2  ... ,

t
R C
R ges  R1  R 2  ....
1
1
1


 ....
R ges R1 R 2
, Zeitkonstante   R  C
Entladung eines Kondensators:
Uc  t   U0  e
Snelliussches Brechungsgesetz:
n 1  sin   n 2  sin 
Linsengleichung, Abbildungsgleichung:
I
dB (Phon)
I0
1 1 1
 
f b g
,
B b

G g
t  s0
f Objektiv  f Okular
Mikroskop, Gesamtvergrößerung:
Vges  vOkular   Objektiv 
Röntgenröhre:
E  e U A
Schwächungsgesetz:
I  I o  e   d
Zerfallsgesetz:
N (t )  N 0  e t  N 0  e  ln 2t /T
Kreisfläche:
Auflösung des Mikroskops:
A   r2
d=
λ
n⋅sin α
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.
–4–
Bitte übertragen Sie den Buchstaben Ihrer Antwort in die folgende Tabelle.
Aufgabe
Lösung
Aufgabe
Lösung
1
C
16
E
2
D
17
D
3
D
18
B
4
B
19
E
5
C
20
D
6
B
21
C
7
C
22
B
8
B
23
D
9
E
24
E
10
C
25
A
11
B
26
B
12
C
27
C
13
D
28
C
14
E
29
A
15
C
30
B
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.
–5–
1
Wie groß ist der Gesamtwiderstand der
nebenstehenden Schaltung, wenn jeder der
4 Widerstände den Wert 80 hat?
A: 10 
B: 40 
C: 80 
D: 160
E: keiner der obigen Werte trifft zu
Lösung:
Die Parallelschaltungen der oberen bzw. unteren Widerstände ergeben jeweils 40(
1
1
1
1
=
+
=
⇒ R Ges=40Ω 
RGes 80Ω 80Ω 40Ω
Die Hintereinanderschaltung dieser beiden 40Widerstände ergeben zusammen
404080.
Antwort C ist richtig.
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–6–
2
Eine Linse entwirft, wie dargestellt, von einem Gegenstand G im Abstand von 6m ein
reelles, umgekehrtes, gleich großes Bild B. Wie groß ist die Brennweite der Linse?
G
B
6m
A: f = 0,75 m
B: f = 1,0 m
C: f = 1,3 m
D: f = 1,5 m
E: f = 3,0 m
Lösung:
Es gilt:
B b
=
(g = Gegenstandsweite, b = Bildweite) ⇒ g = b
G g
Also: g + b = 6m ⇒ g + g = 6m ⇒ g = 3m
1 1 1 2
2
3
= + = =
⇒ f = m=1,5 m
f g b g 3m
2
Antwort D ist richtig.
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–7–
3
Ein Kondensator wird durch eine Spannungsquelle auf U0 aufgeladen und danach von
der Spannungsquelle getrennt. Nach welcher Zeit ist die Spannung auf U0/e
abgefallen? (e ist die Euler-Zahl 2,718...)
C = 0,5nF
A: 2,5 ms
B: 6,0 ms
C: 10 ms
R = 50M
D: 25 ms
E: 60 ms
Lösung:
Zeitkonstante
τ =R⋅C =50⋅106 Ω⋅0,5⋅10−9 F =25⋅10−3 ΩF =25 ms
Antwort D ist richtig.
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–8–
4
Bringt man in nebenstehend dargestellten
Ausschnitt eines inhomogenen elektrischen
Feldes eine positive Probeladung +q , so wirkt
auf diese eine Kraft. Für diese Kraft gilt:
+q
A: Sie ist überall gleich groß.
B: Ihre Richtung ist entlang der Feldlinien (parallel zu den Feldlinien).
C: Sie ist proportional zur Geschwindigkeit der Probeladung.
D: Sie ist umgekehrt proportional zum Wert q der Probeladung.
E: Ihre Richtung ist unabhängig vom Vorzeichen der Probeladung.
Lösung:
Es gilt:
⃗ =q⋅E
⃗
F
⇒
A: falsch, da inhomogenes Feld
B: richtig
C: falsch, Geschwindigkeit spielt keine Rolle
D: falsch, sie ist proportional zu q
E: falsch, da die Richtung vom Vorzeichen abhängt
Antwort B ist richtig.
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–9–
5
Ein paralleles Lichtbündel läuft durch Glas (Brechzahl n = 1,5) und trifft unter dem
Winkel  schräg auf die an Wasser (Brechzahl n = 1,33) grenzende Oberfläche des
Glases.
Wasser: n = 1,33

Glas: n = 1,5
Wie berechnet sich der Grenzwinkel der Totalreflexion g ?
A: sin  g  1,33  1,5
sin  g 
1,5
1,33
C: sin  g 
1,33
1,5
B:
D: sin  g  1,5  1,33
E:
sin  g 
1,5  1,33
1,5
Lösung:
Snelliussches Brechungsgesetz: sin α⋅n H 2 O =sin β⋅nGlas
Bei Totalreflexion α =90 ° ⇒sinβ⋅1,5=1⋅1,33
⇒ Antwort C ist richtig
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– 10 –
6
Die Strahlung eines radioaktiven Präparates wird im Abstand von 30min jeweils 10
Sekunden lang gemessen; das Diagramm zeigt die Abnahme der Zählrate/s.
Zählrate/s
·10³³
Zählrate ·10
32
16
8
4
2
1
0
1
2 3
4
5
6
7
t/h
Wie groß ist die Halbwertszeit?
A: 1 h
B: 2 h
C: 9 h
D: 12 h
E: 24 h
Lösung:
Am besten abzulesen zwischen t = 1h und t = 3h:
Zählrate/s (t=1h) = 16⋅103 / s
Zählrate/s (t=3h) = 8⋅103 / s
(ist die Hälfte der Zählrate/s von t=1h)
⇒ T 1 =3h−1h=2h
2
Antwort B ist richtig.
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– 11 –
7
Die Intensität einer Röntgenstrahlung wird durch eine (quer zur Strahlrichtung
angebrachte) 0,2mm dicke Bleiplatte um 50% reduziert. Es wird vereinfacht
angenommen, dass die einfallende Strahlung monoenergetisch (100 keV-Photonen)
und parallel ist.
Mit einer 0,6mm dicken Bleiplatte erreicht man dann eine Abschwächung um etwa
A: 68 %
B: 95 %
C: 87,5 %
D: 94 %
E: 97 %
Lösung:
0,6 mm=3⋅0,2 mm , d.h. die 0,6mm kann man sich aus drei 0,2mm-Schichten
vorstellen. Jede Schicht reduziert einfallende Strahlung um jeweils 50% ⇒
3
1
Intensität nach 0,6 mm=( ) ⋅Intensität bei 0mm Abschirmung
2
Also nur noch
1
= 12,5% der Anfangsintensität.
8
Damit ist die Abschwächung also 100% - 12,5% = 87,5%
Antwort C ist richtig.
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– 12 –
8
Ein Mikroskop hat eine Vergrößerung V1 = 180. Welche Vergrößerung V2 erhält man
ungefähr, wenn das Objektiv gegen ein anderes mit doppelter Brennweite ausgetauscht
wird (bei gleicher Tubuslänge und gleicher „deutlicher Sehweite“) ?
A: V2 = 45
B: V2 = 90
C: V2 = 120
D: V2 = 240
E: V2 = 360
Lösung:
Vges  vOkular   Objektiv 
Wird f Objektiv
V Ges=
t  s0
f Objektiv  f Okular
verdoppelt, so wird also V Ges auf die Hälfte verkleinert.
180
=90
2
Antwort B ist richtig.
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– 13 –
9
Eine Substanz besteht aus einem radioaktiven Nuklid und seinem nicht radioaktiven
Zerfallsprodukt. Die Aktivität der Substanz betrug vor einer Stunde 1350 kBq.
Momentan beträgt die Aktivität 900 kBq.
Wie groß ist die Aktivität eine Stunde später?
A: 900 kBq
B: 540 kBq
C: 560 kBq
D: 580 kBq
E: 600 kBq
Lösung:
Pro Stunde verringert sich die Aktivität um den Faktor
900 2
=
1350 3
⇒ Eine Stunde Später hat man:
2
900kBq⋅ =600 kBq
3
( Formel: N (t )  N 0  e t  N 0  e  ln 2t /T )
Antwort E ist richtig.
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– 14 –
10
Die Härte der Röntgenstrahlung hängt von der Anodenspannung der Röhre ab. Welche
Anodenspannung ist mindestens notwendig, um die Quantenenergie 0,8⋅10−14 J
im Bremsspektrum der Strahlung zu erzeugen?
(Die Elementarladung beträgt e  1,6  10 19 C )
A: 0,7 kV
B: 1,5 kV
C: 50 kV
D: 150 kV
E: 384 kV
Lösung:
Maximale Energie der Röntgenstrahlung: W =e⋅U ⇒
−14
0,8⋅10
U=
−19
J =1,6⋅10
C⋅U
−14
0,8⋅10 J
=0,5⋅10 5 V =50 kV
−19
1,6⋅10 C
Antwort C ist richtig.
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– 15 –
11
Am Lichtmikroskop verkleinert man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier
Objektpunkte, indem man
1.
ein stärker vergrößerndes Objektiv mit gleich großem Aperturwinkel wählt.
2.
die Brechzahl des Immersionsmediums zwischen Objekt und Objektiv vergrößert.
3.
ein stärker vergrößerndes Okular wählt.
4.
die Apertur (Winkel) verkleinert.
5.
die Wellenlänge des benutzten Lichtes verkleinert.
A: Nur 3, 4 und 5 sind richtig.
B: Nur 2 und 5 sind richtig.
C: Nur 1 und 2 sind richtig.
D: Nur 5 ist richtig.
E: 1 – 5, alle sind richtig
Lösung:
Der Kleinste noch auflösbare Abstand ist
d=
λ
n⋅sin α
d soll verkleinert werden ⇒
Antwort B ist richtig.
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– 16 –
12
Eine Baustelle ist 200m von einer Spannungsquelle (230V) entfernt und wird durch eine
2
Zuleitung aus Kupferdraht (0,0175 Ω∙mm /m) mit Strom versorgt. Die Stromstärke im
Kupferdraht beträgt 10A, der Drahtdurchmesser ist 5mm.
Wie groß ist die zur Verfügung stehende Spannung an der Baustelle?
(Hinweis: Der Strom fließt von der Spannungsquelle zur Baustelle und wieder zurück.)
A: 137,1 V
B: 196,3 V
C: 226,4 V
D: 217,7 V
E: 224,7 V
Lösung:
Schaltskizze:
I→
R Kabel,1
230V
R Last
U Last
R Kabel,2
Die 230V verteilen sich auf die Spannungsabfälle über
R Kabel ,1 , R Last , R Kabel ,2
(Der Spannungsabfall ist jeweils U =R⋅I )
230V=I⋅R Kabel ,1+ I⋅R Last + I⋅R Kabel ,2
2
Ωmm
⋅200m
m
=0,18Ω
π⋅25mm 2
4
0,0175
R Kabel ,1=R Kabel ,2=
⇒ 230V =10A⋅(0,18Ω+0,18 Ω)+U Last =3,6 V +U Last
Antwort C ist richtig.
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– 17 –
13
Ein Kondensator wird von der Batterie getrennt, wenn er voll geladen ist. Was ist zu
erwarten, wenn der Plattenabstand dann verdoppelt wird?
1.
Die Spannung wird verdoppelt.
2.
Die Kapazität wird halbiert.
3.
Die Kapazität bleibt konstant.
4.
Die Ladung des Kondensators bleibt konstant.
5.
Die Spannung über dem Kondensator bleibt konstant.
A: Nur 1 und 3 sind richtig.
B: Nur 2, 4 und 5 sind richtig.
C: Nur 3, 4 und 5 sind richtig.
D: Nur 1, 2 und 4 sind richtig.
E:
Nur 2 und 5 sind richtig.
Lösung:
Q=C⋅U Die Ladung Q bleibt erhalten, da sie nicht abfliessen und keine neue
auffliessen kann: Q=const.
C wird halbiert ( C =  r⋅ 0⋅
wird,
⇒
A
), da d verdoppelt wird. Da Q=const. und C halbiert
d
U wird verdoppelt.
Antwort D ist richtig.
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– 18 –
14
In nebenstehender Skizze ist ein Teil einer elektrischen Schaltung gezeigt, wobei die
Ströme einiger Zweige (mit Richtung) angegeben sind.
3,5A
12A
7,2A

9,7A
I↑
8A
Wie ist die Richtung und Stromstärke von I ?
A:  ; 6,1A
B:  ; 3,5A
C:  ; 5,7A
D:  ; 2,9A
E:  ; 2,0A
Lösung:
Alle dicken Punkte können zu einem sogenannten Knoten zusammengefasst werden,
da sie auf dem selben Potential liegen. Nach dem Kirchhoffschen Gesetz ist die Summe
der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfliessenden Ströme( Knotenregel).
⇒ 9,7A + 3,5A + 8A + I = 7,2A + 12A
⇒
19,2A – 21,2A = -2A, d.h. I ist entgegengesetzt zur angenommenen Richtung.
Antwort E ist richtig.
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– 19 –
15
Die Brechzahl von Diamant ist 2,5. Welche der Beziehungen ist richtig für die gezeigte
Situation (siehe Skizze) ?
Lot
D:
 sin   ( sin    2,5
 cos   ( cos    2,5
 sin   ( sin    1 2,5
( sin   ( sin    2,5
E:
   2,5
A:
B:
C:


Diamant


Luft
Lösung:
Nach dem Snelliusschen Brechungsgesetz ist:
n Diamant⋅sin α=n Luft⋅sin γ⇒
sin α 1
=
sin γ 2,5
Antwort C ist richtig.
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– 20 –
16
Der Auftrieb eines Körpers ist gleich
A: dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeit an den Körper.
B: der Gewichtskraft des Körpers in der Flüssigkeit.
C: dem Volumen der Flüssigkeit.
D: der Differenz zwischen der verdrängten Flüssigkeitsmenge und der
Gewichtskraft des Körpers.
E:
der Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Flüssigkeitsvolumens.
Lösung:
Archimedisches Gesetz:
Antwort E ist richtig.
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.
– 21 –
17
Die Bewegung eines Körpers werde durch das nachstehende Weg-Zeit-Diagramm
dargestellt.
Weg s
Zeit t
A
B
C
D
E
In welchem der Zeitpunkte A,B,C,D oder E hat der Körper die geringste
Geschwindigkeit?
Lösung:
Die Geschwindigkeit ist jeweils gegeben durch die Steigung der Tangente im Weg-Zeitds
Diagramm: s=s(t)⇒ v=
Die Steigung ist die Ableitung von s(t) zu der
dt
entsprechenden Zeit. Die Steigung der obigen Kurve ist in Punkt D am geringsten.
Antwort D ist richtig.
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.
– 22 –
18
Durch zwei Rohre wird Wasser gepumpt. Die Rohre haben folgende Maße
Rohr 1
Länge L1 = 2 m
Radius r1 = 1cm
Rohr 2
Länge L2 = 4 m
Radius r2 = 1cm
Der Druckabfall sei in beiden Rohren derselbe, die Strömung laminar.
In welchem Verhältnis steht die Wassermenge V1 , die in einer Sekunde durch das
Rohr 1 fließt, zur Wassermenge V2 , die in derselben Zeit durch Rohr 2 fließt?
A:
V1 : V2 , = 1 : 1
B:
V1 : V2 , = 2 : 1
C:
V1 : V2 , = 4 : 1
D:
V1 : V2 , = 8 : 1
E:
V1 : V2 , = 16 : 1
Lösung:
Nach Hagen-Poisoille ist
4
4
4
4
r r
(1cm ) (1cm) 4m 2
V
r4 V V V
proportional zu ⇒ 1 : 2 = 1 = 1 : 2 =
:
=
= =2 :1
t
L
t
t V 2 L1 L2
2m
4m
2m 1
Antwort B ist richtig.
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.
– 23 –
19
Ein Skifahrer der Größe 1,8m befindet sich auf der Höhe h = 12 m. Welche kinetische
Energie besitzt er am Ende einer Talfahrt (h = 0m)? (Reibung wird vernachlässigt)
A:
960 J
B:
830 J
C:
9.418 J
D:
12.000 J
E:
Es kann keine Angabe über die kinetische Energie gemacht werden.
Lösung:
Potentielle Energie W Pot =m⋅g⋅h wird in kinetische Energie W Kin umgewandelt,
W Pot =W Kin .
W Pot kann nicht berechnet werden, da die Masse des Skifahrers nicht bekannt ist.
Antwort E ist richtig.
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.
– 24 –
20
Ein Körper bewegt sich gemäß untenstehendem Weg-Zeit-Diagramm.
Welche Aussage trifft zu?
s /m
4
3
2
1
0
1 2 3 4 t /s
Die Geschwindigkeit
A: beträgt zu Beginn 2,0 m/s.
B: ist konstant und beträgt 0,75 m/s.
C: wächst linear bis auf 1,0 m/s.
D: ist konstant und beträgt 0,5 m/s.
E: nimmt mit wachsender Zeit ab.
Lösung:
Die Geschwindigkeit v(t) ist jeweils die Steigung der Tangente im Weg-Zeit-Diagramm.
Da s(t) hier linear ist( eine Gerade ist), ist die Steigung und damit die Geschwindigkeit
v(t) für alle t dieselbe, z.B. auch für die Punkte (0;2) und (4;4).
Zwischen t = 4s und t = 0s ist dann:
v=
4m−2m 1 m
=
4s−0s
2 s
Antwort D ist richtig.
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.
– 25 –
21
Bei einem zweiarmigen Hebel wirkt an dem einen Arm mit der Länge  1 = 50 cm
eine Kraft F 1 = 5N.
Welche parallel zu F 1 gerichtete Kraft F 2 muss an dem anderen Hebelarm mit der
Länge  2 = 10 cm angreifen, damit das gesamte Drehmoment Null ist?
(Alle Kräfte wirken senkrecht zum Hebelarm)
A: F 2 = 1N
B:
F 2 = 5N
C: F 2 = 25 N
D: F 2 = 100 N
E:
F 2 = 500 N
Lösung:
Der Hebel ist im Gleichgewicht( horizontal), wenn
l
50cm
l 1⋅F 1=l 2⋅F 2 ⇒ F 2 = 1⋅F 1=
⋅5N =25N
l2
10cm
Antwort C ist richtig.
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.
– 26 –
22
Welches der Diagramme (A) – (E) für die Auslenkung x eines Pendels in Abhängigkeit
von der Zeit stellt eine gedämpfte Schwingung dar?
x
x
x
t
t
t
(B)
(A)
(C)
x
x
t
(D)
t
(E)
Lösung:
Das Pendel schwingt noch hin und her, die Amplitude nimmt exponentiell ab.
Antwort B ist richtig.
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.
– 27 –
23
In der Abbildung ist das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm verschiedener Bewegungen
eines Körpers dargestellt.
2
Welche Kurve gehört zu der konstanten Verzögerung a = -2,5 m/s ?
(„Verzögerung“ ist negative Beschleunigung)
(A)
(B)
m
s
Geschwindigkeit v
15
(C)
10
(D)
5
(E)
0
0
1
2
3
Zeit t
4
s
Lösung:
Im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ist die Beschleunigung a(t o ) jeweils die
dv
a(t )=
Steigung der Tangente zur Zeit t o :
an der Stelle t o
dt
Verzögerung bedeutet, die Geschwindigkeit nimmt mit der wachsender Zeit t ab
⇒ Kurve D könnte richtig sein.
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.
– 28 –
Beschleunigung von Kurve D:
v (t=4s )−v(t=0s)
a=
=
4s−0s
5
m
m
−15
s
s
10 m
m
=−
=−2,5 2
4s−0s
4 s2
s
Antwort D ist richtig.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
– 29 –
24
Bei isothermer Volumenänderung eines idealen
Gases von V 1 nach V 2 (oder umgekehrt)
entspricht die schraffierte Fläche unter der
p - V-Kurve im nebenstehenden Diagramm
p
p1
p2
A:
der Druckänderung
B:
der Volumenänderung
C:
der Dichteänderung
D:
der Entropieänderung
E:
der reversiblen, isothermen Volumenarbeit
Lösung:
Die Volumenarbeit ist
V1
V2
V
V2
∫ p⋅Δ V
V1
Das Integralzeichen ∫ ❑ bedeutet, man soll die Fläche unter der Funktion p(V) von
V =V 1 bis V =V 2 berechnen.
⇒
Antwort E ist richtig.
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.
– 30 –
25
Ultraschall unterscheidet sich vom hörbaren Schall prinzipiell durch
1.
eine höhere Frequenz
2.
eine größere Intensität
3.
eine größere Ausbreitungsgeschwindigkeit
A: Nur 1 ist richtig
B: Nur 2 ist richtig
C: Nur 1 und 2 sind richtig
D: Nur 2 und 3 sind richtig
E: 1 bis 3 (alle) sind richtig
Lösung:
„Ultra“ bezieht sich auf die höhere Frequenz.
Antwort A ist richtig.
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26
Zwei (sinusförmige) Schwingungen gleicher Frequenz f 1 = f 2 = 2 , 5Hz haben eine
Phasendifferenz (Phasenverschiebung)  0 =  / 2. Um welche Zeit t sind sie
gegeneinander verschoben?
A:
t = 20 ms
B:
t = 100 ms
C:
t = 200 ms
D:
t = 10 ms
E:
t = 50 ms
Lösung:
Die Schwingungsdauer T bei f =2,5 Hz
1
1
=0,4 s
ist T = =
f 2,5 Hz
π
2 entspricht
1
T , also 0,1s = 100ms
4
Die Phasenverschiebung
Antwort B ist richtig.
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27
In einem Isoliergefäß mit vernachlässigbarer Wärmekapazität befinden sich 300 g
Wasser zu 15°C. Welche Zeit wird ungefähr benötigt, um bei einer Heizleistung um 400
Watt die Temperatur auf 75°C zu erhöhen?
( Die spezifische Wärmekapazität des Wassers beträgt etwa 4 J/(gK) )
A:
80 s
B:
2 min
C:
3 min
D:
4 min
E:
6 min
Lösung:
Temperaturerhöhung
ΔT bedeutet Zufuhr von Wärmemenge
J
ΔQ=m⋅c⋅Δ T =300g⋅4
⋅60K=72.000J=72 kJ
g⋅K
Dafür muss eine elektrische Energie W el =U⋅I⋅Δ t(Δ t : Zeit) aufgebracht werden
ΔQ=72.000J=U⋅I⋅Δ t ⇒(U⋅I =P=400Watt=400W)
⇒ Δ t=
⇒Δt
ΔQ ΔQ
72.000J
=
, wobei Leistung P=U⋅I =400W⇒ Δ t
=180s=3 min(da 1J =1 Ws)
U⋅I
P
400W
72.000J
=180s=3 min(da 1J=1Ws)
400W
Antwort C ist richtig.
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28
Welche der folgenden Aussagen zur Wärmeleitung stimmen Sie zu?
Zwei Körper, die sich auf unterschiedlichen Temperaturen (Temperaturdifferenz T)
befinden, sind durch einen homogenen Stab der Länge  und des Querschnitts A
miteinander verbunden. Der Wärmestrom, d.h. die pro Zeiteinheit transportierte
Wärmemenge ist:
1:
proportional T
2:
proportional A
3:
proportional
4
umgekehrt proportional zu 
A:
Nur 1 und 2 sind richtig
B:
Nur 2 und 4 sind richtig
C:
Nur 1, 2 und 4 sind richtig
D:
Nur 1 ist richtig
E:
Nur 3 ist richtig
Lösung:
Der Wärmefluss
ΔQ pro Zeiteinheit Δ t ist
ΔQ
A⋅Δ T
proportional zu
Δt
l
wobei A die Querschnittsfläche,
bedeuten.
ΔT die Temperaturdifferenz und l die Länge
Antwort C ist richtig.
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29
In einem auf beiden Seiten offenen, in Luft in senkrechter Lage befindlichen U-Rohr
konstanten Querschitts A befinden sich Quecksilber (Dichte etwa 13,6 g/cm ³) und
Wasser.
Für die Höhen h1, h2 sowie h3 gilt dann etwa:
A:
B:
C:
D:
E:
h 3−h 2
h 1−h 2
h1
h3
Wasser
=13,6
h 3−h 2 −0,76m
h1 −h 2
h2
h1
Hg
=13,6
h3
=13,6
h1
h2
=12,6
h 3−h1
=12 ,6
h1 −h 2
Lösung:
Im Gleichgewicht müssen die beiden Säulen oberhalb der Höhe h2 gleich schwer
sein. Die Hg-Säule oberhalb von h2 hat das Gewicht G Hg =g⋅ρ Hg⋅(h1 −h2)⋅A , die
Wassersäule G Wasser =g⋅ρWasser⋅(h3−h 2)⋅A
G Wasser=G Hg ⇒ρHg⋅(h1 −h2 )=ρWasser⋅(h3−h 2)
⇔
13,6 (h3 −h2 )
=
⇒
1
(h1 −h2 )
Antwort A ist richtig.
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30
Eine Schallwelle in Luft fällt senkrecht auf eine Wand und wird reflektiert. An der
Wand entsteht dann ein Schwingungsknoten, der nächste Schwingungsknoten liegt
a = 8 m von der Wand entfernt.
Die Wellenlänge der Schwingung ist dann
A. 8 m
B. 16 m
C. 32 m
D. 64 m
E. ohne Angabe der Frequenz nicht zu berechnen
Lösung:
Es bildet sich eine stehende Welle aus mit einem Schwingungsknoten an der „festen
λ
Wand“. Der nächste Schwingungsknoten ist dann 2 von der Wand entfernt.
⇒ λ =8m ⇒ λ=16m
2
Antwort B ist richtig.
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