lichtjahre etwa

Physikalisches Praktikum für Studierende der Biologie und Zahnmedizin
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
Name:
Vorname:
Matr. Nr.:
..................................................
...........................................
.........................
(in Blockschrift)
Anschrift:
.......................................................................................................
.............................................................................................
Gruppe:
...............
................................................
Bitte Studienfach ankreuzen:
Zahnmedizin
Biologie
Medizin
(Unterschrift)
Für die richtige Beantwortung einer Frage wird ein Punkt gegeben.
Bitte die Buchstaben der richtigen Antworten auf Seite 4 eintragen.
Es gelten ausschließlich die Lösungen in der Tabelle auf Seite 4.
2
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
Formeln
Ideale Gasgleichung
p⋅V
= const.
T
Kontinuitätsgleichung
A 1⋅v1 = A 2⋅v 2
Stempeldruck
F1
F2
=
A1
A2
Auftriebskraft
F A = − ρ Flüssigkeit⋅g⋅V Körper
Schallstärkepegel
L/ dB =10⋅lg
Abbildungsgleichung, Linsengleichung
1 1 1 b B
=  , =
f g b g G
Brechkraft
D=
Vergrößerung für das Okular (Lupe)
v=
Auflösung beim Mikroskop
A=
I
I0
1
f
s0
f Okular
n⋅sin α
λ
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
Gesamtwiderstand; parallel / seriell
3
n
1
1
=∑
R ges i=1 R i
n
;
R ges = ∑ R i
i=1
n
Gesamtkapazität; parallel / seriell
Elektrische Leistung
Entladung eines Kondensators
Aufladung eines Kondensators
C ges = ∑ C i
n
1
;
C ges
i=1
1
i =1 C i
=∑
P = U⋅I
−
U C (t) = U 0⋅e
(
t
R⋅C
−
U C (t) = U 0⋅ 1−e
; τ = R⋅C
t
R⋅C
)
Maximale Röntgenenergie
E max = U⋅e 0
Energie eines Photons
E γ = h⋅f
Energie-, Äquivalentdosis
D=
Radioaktiver Zerfall
N (t )=N 0⋅e−λ⋅t
Alphazerfall
A
X
Z
→
A−4
X
Z−2
+ ΔE
Beta-minus-Zerfall
A
X
Z
→
A
X
Z+1
+ e- + ν
E
m
;
; τ = R⋅C
H = q⋅D
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
e
.
4
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
Bitte übertragen Sie die Buchstaben Ihrer Antworten in die folgende Tabelle.
Aufgabe Lösung
Aufgabe Lösung
1
A
16
B
2
B
17
A
3
A
18
D
4
D
19
C
5
A
20
A
6
A
21
B
7
C
22
E
8
B
23
E
9
E
24
B
10
E
25
C
11
E
26
C
12
E
27
A
13
B
28
E
14
E
29
C
15
E
30
A
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
5
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
1
Ein Körper bewegt sich gemäß unten stehendem Weg-Zeit-Diagramm.
s /m
6
5
4
3
2
1
0
0
1 2 3
4
5 6
t /s
Welche Aussage trifft zu? Die Geschwindigkeit
A:
B:
C:
D:
E:
ist konstant und beträgt 0,5 m/s.
ist konstant und beträgt 1 m/s.
wächst linear bis auf 1 m/s.
ist konstant und beträgt 2 m/s.
nimmt mit wachsender Zeit ab.
2
Ein Körper mit der Gewichtskraft m·g = 60 N wird in der Hand gehalten.
Der Bizepsmuskel übt eine Kraft FM nach oben aus, um das Gewicht zu halten.
Wie groß muss FM ungefähr sein? Der Abstand zum Drehpunkt beträgt 30 cm bzw.
3,4 cm.
(Skizze nicht maßstabsgerecht)
Schultergelenk
A: 68 N
n
Bizepsmuskel
oc
Ellenbogengelenk
FM
Kn
C: 667 N
he
B: 529 N
D: 590 N
Knochen
E: 98 N
3,4 cm
Hand
m·g
30 cm
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
6
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
3
Ein Fass der Masse 20kg rollt eine schiefe Ebene
von 3m Höhe reibungsfrei herab (s. Abbildung).
Wie groß ist etwa seine dabei gewonnene
kinetische Energie W ?
3m
W
A:
B:
C:
D:
E:
600 N·m
800 N·m
1000 N·m
1400 N·m
Keine der Antworten (A bis D) trifft zu.
4m
4
Eine Schallwelle trifft auf eine Wand und wird reflektiert. An der Wand entsteht der
erste Schwingungsknoten, der nächste Schwingungsknoten entsteht 32 cm vor der
Wand. Die Wellenlänge der reflektierten Welle ist dann:
A:
B:
C:
D:
E:
8 cm
16 cm
32 cm
64 cm
Ohne Frequenzangabe ist die Berechnung nicht möglich.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
7
5
Die Probe eines idealen Gases, Volumen 15 Liter, Temperatur 27°C, wird bei
konstantem Druck auf eine Temperatur von 57°C gebracht.
Das Volumen beträgt dann etwa
A:
16,5 l
B:
18 l
C:
32 l
D:
42 l
E:
45 l
6
In einer hydraulischen Presse wirkt eine Kraft von 100 N auf den Pumpkolben
2
(Fläche 0,5 cm ).
2
Welche Kraft übt der Arbeitskolben (Fläche 20 cm ) auf den zu hebenden Körper
aus?
A:
4000 N
B:
2000 N
C:
1000 N
D:
500 N
E:
400 N
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
8
7
2
In einem zylindrischen Rohr mit der Querschnittfläche A1= 1 cm strömt eine
2
Flüssigkeit mit der Geschwindigkeit v1. In einer Verengung auf 0,5 cm beträgt die
Geschwindigkeit
A:
v1/4
B:
v1/2
C:
2 v1
D:
4 v1
E:
16 v1
8
Welchen der folgenden Aussagen stimmen Sie zu?
Eine Kugel sinke in einer viskosen Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit
abwärts.
1. An der Kugel greifen an: Gewichtskraft, Auftriebskraft, Reibungskraft.
2. Die Vektorsumme aller angreifenden Kräfte ist Null.
3. Der Auftrieb ist unabhängig von der Art der Flüssigkeit.
4. Die Reibungskraft hängt von der Viskosität der Flüssigkeit, dem Radius der
Kugel und der Sinkgeschwindigkeit ab.
A:
B:
C:
D:
E:
Nur 1, 2 und 3 sind richtig.
Nur 1, 2 und 4 sind richtig.
Nur 1, 3 und 4 sind richtig.
Nur 2, 3 und 4 sind richtig.
1 bis 4 (alle) sind richtig.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
9
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
9
Eine Metallkugel habe in Luft ein Gewicht von 10 N. Voll in Quecksilber eingetaucht
(Dichte etwa ρHg ≈ 13g/cm ) wird eine resultierende Kraft von 3,2 N nach unten
3
beobachtet. Die Dichte des Metalls beträgt somit etwa
A:
4,0 g/cm
3
B:
6,8 g/cm
3
C:
9,8 g/cm
3
D: 10,8 g/cm
3
E:
3
19,1 g/cm
10
2
Wenn die Schallintensität I (gemessen in W/m ) einer Schallwelle durch einen
Schalldämmstoff um 20 dB verringert wird, dann bedeutet dies eine Abnahme der
Intensität um einen Faktor
A:
B:
C:
D:
E:
<2
2
10
20
100
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
10
11
Eine Pumpe fördert pro Sekunde 20 l Wasser 15 m hoch. Die dabei aufzubringende
Hubleistung beträgt etwa
2
(g ≈ 10 m/s )
A:
B:
C:
D:
E:
150 W
300 W
600 W
1500 W
3000 W
12
Ein Modellauto kommt in einer halben Sekunde aus dem Stand auf eine
Geschwindigkeit von v=12 m/s.
Wie groß ist die mittlere Beschleunigung?
-2
2
A:
4· 10 m/s
B:
5 m/s
C:
12 m/s
D:
20 m/s
E:
24 m/s
2
2
2
2
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
11
13
Die Schwerebeschleunigung auf der Oberfläche des Mondes beträgt etwa g/6.
(g = Fallbeschleunigung auf der Erde).
Welche Geschwindigkeit hat also ein Körper, der aus dem Zustand der Ruhe dort
losgelassen wird nach 12 s etwa erreicht?
A:
B:
C:
D:
E:
10 m/s
20 m/s
120 m/s
240 m/s
720 m/s
14
Eine Masse von 100 g falle aus der Ruhe reibungsfrei aus 20 m Höhe zu Boden.
Beim Auftreffen hat sie eine kinetische Energie von etwa
A:
B:
C:
D:
E:
1 J.
2 J.
5 J.
10 J.
20 J.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
12
15
Welche Aussagen über schwingende Federpendel treffen zu?
1.
Die Schwingungsenergie pendelt periodisch zwischen den Formen der
kinetischen und potentiellen Energie hin und her.
2.
Die Schwingungsfrequenz ist der Kehrwert der Periodendauer T:
f=
1
T
3.
Die Schwingungsfrequenz nimmt ab, wenn die Masse an der Feder
vergrößert wird.
A:
B:
C:
D:
E:
Nur 1 ist richtig.
Nur 1 und 2 sind richtig.
Nur 1 und 3 sind richtig.
Nur 2 und 3 sind richtig.
1 bis 3 (alle) sind richtig.
16
Welche Aussage trifft nicht zu?
Beim α -Zerfall eines radioaktiven Atomkerns gilt:
A:
B:
C:
D:
E:
Die Ordnungszahl nimmt um 2 ab.
Die Nukleonenzahl nimmt um 2 ab.
Die Kernladungszahl nimmt um 2 ab.
Die Neutronenzahl nimmt um 2 ab.
Die Protonenzahl nimmt um 2 ab.
17
Welche Aussage trifft nicht zu?
Sichtbares Licht
A:
B:
C:
D:
besitzt eine größere Frequenz als Röntgenstrahlen.
ändert seine Geschwindigkeit, wenn sich die Brechzahl des Mediums ändert.
hat eine von der Frequenz abhängige Photonenenergie.
wird beim Übergang in ein Medium mit größerer Brechzahl zum Einfallslot
hin gebrochen.
E: kann beim Übergang eines Elektrons aus einer Schale der Atomhülle in eine
andere emittiert werden.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
13
18
Von welcher der folgenden Größen hängt das Auflösungsvermögen des Mikroskops
ab?
A:
B:
C:
D:
E:
Von der Brennweite der Okularlinse.
Von der Brennweite der Objektivlinse.
Vom Abstand Objektiv – Okular.
Von der Frequenz des verwendeten Lichts.
Von der Intensität des verwendeten Lichts.
19
Eine Person, deren Nahpunkt bei 25 cm liegt, möchte mit einer einzelnen
Sammellinse als Lupe eine Vergrößerung von 5 erreichen.
Welche Brennweite muss die Linse haben?
A:
B:
C:
D:
E:
2 cm
3 cm
5 cm
10 cm
12 cm
20
Eine Linse habe die Brechkraft D=2,5 dpt. Ein Gegenstand sei g=0,5 m von der
Linse entfernt. Welche Aussage ist richtig?
A: Die Bildweite beträgt b=2m.
A: Die Bildweite beträgt b=3m.
A: Die Bildweite beträgt b=5m.
D: Es ist keine Aussage möglich.
E: Es ist kein scharfes Bild möglich.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
14
21
19
Die Spiralgalaxie im Sternbild Andromeda ist rund 2·10 km von uns entfernt.
Wie viele Lichtjahre sind das etwa?
8
A: 4,73 · 10 Lichtjahre
6
B: 2,11 · 10 Lichtjahre
5
C: 4,73 · 10 Lichtjahre
9
D: 2,11 · 10 Lichtjahre
2
E: 4,73 · 10 Lichtjahre
22
Wie groß ist die Gesamtkapazität Cges folgender Schaltung, wobei C1 = C2 = C3 = C
ist ?
A:
B:
C:
D:
E:
3C
5/2 C
3/2 C
1C
2/3 C
C1
C2
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
C3
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
15
23
Eine Reihenschaltung zweier identischer Widerstände ist an die Klemme einer
Batterie angeschlossen, die dabei eine Leistung von 20 W abgibt.
Welche Leistung gibt die Batterie ab, wenn dieselben Widerstände parallel geschaltet
sind?
A:
B:
C:
D:
E:
5W
10W
20 W
40 W
80 W
24
Zwei Widerstände R1 und R2 werden parallel geschaltet. Wie groß ist ungefähr der
Ersatzwiderstand der Schaltung, wenn R1 » R2 ist?
(das Zeichen » bedeutet R1 ist wesentlich größer als R2)
A:
R1
B:
R2
C: 0
D: (R1+R2)/2
E: unendlich groß
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
16
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
25
Betrachten Sie folgende Schaltung:
20 Ω
40 Ω
10 Ω
80 Ω
Der Gesamtwiderstand beträgt
A:
B:
C:
D:
E:
150,5 Ω
70,2 Ω
56,7 Ω
10,8 Ω
80,4 Ω
26
Zur Zeit t=0 wird der Schalter S in der angegebenen Schaltung (der Kondensator sei
anfangs ungeladen) geschlossen.
U0 S
C
R
Welche der Kurven (A) bis (E) in der untenstehenden Abbildung gibt den zeitlichen
Verlauf der Spannung U am Kondensator richtig wieder?
A
B
U
C
E
0
D
0
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
t
.
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
17
27
Bei einer Ganzkörper-CT erhält ein Mensch (80 kg) eine Energiedosis von 10mGy.
Es handelt sich um Röntgenstrahlung (RBW-Faktor q=1).
Welchen der folgenden Aussagen stimmen Sie zu?
1.
Die Energieaufnahme der Person ist 800 mJ.
2.
Die Energieaufnahme der Person ist 0,125 mJ.
3.
Die Äquivalentdosis beträgt 10 mSv.
4.
Röntgenstrahlen sind viel energiereicher als α -Strahlen.
5.
Es ist mit den oben genannten Angaben keine Aussage über die
aufgenommene Dosis möglich.
A:
B:
C:
D:
E.
Nur 1 und 3 sind richtig.
Nur 2 und 3 sind richtig.
Nur 4 und 5 sind richtig.
Nur 1, 3 und 4 sind richtig.
Nur 5 ist richtig.
28
Welche Aussagen über eine Röntgenröhre sind richtig?
1.
5.
Wenn man die Heizspannung erhöht, erhöht sich die Wellenlänge
der Röntgenstrahlung.
Wenn man die Heizspannung erhöht, erhöht sich die Frequenz
der Röntgenstrahlung.
Wenn man die Anodenspannung erhöht, erhöht sich die Wellenlänge
der Röntgenstrahlung.
Wenn man die Anodenspannung erhöht, erhöht sich die Frequenz
der Röntgenstrahlung.
Die Heizspannung hat keinen Einfluss auf die Intensität der Röntgenstrahlung.
A:
B:
C:
D:
E.
Nur 4 und 5 sind richtig.
Nur 1 und 3 sind richtig.
Nur 2 und 4 sind richtig.
Nur 4 und 5 sind richtig.
Nur 4 ist richtig.
2.
3.
4.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.
18
Klausur Nr. 2, WS 2011/2012
29
Bei der PET (Positron-Emissions-Tomografie) wird unter anderem folgender
+
ß -Strahler verwendet:
11
C
Wie viele
A:
−
e
1
3
1
3
11
( Halbwertszeit T =20 min )
1
2
C-Atomkerne sind eine Stunde nach ihrer Produktion noch übrig?
der
der
11
C-Atomkerne
11
B:
e
C:
1
der
8
11
D:
1
der
3
11
C-Atomkerne
C-Atomkerne
C-Atomkerne
E: Ohne die Anfangsmenge zu kennen, kann man keine
sinnvolle Aussage machen.
30
Durch den Beta-Minus-Zerfall entsteht aus dem Ursprungselement ein neues
Element mit
A:
B:
C:
D:
E:
größerer Ordnungszahl.
kleinerer Ordnungszahl.
größerer Nukleonenzahl (Massenzahl).
kleinerer Nukleonenzahl (Massenzahl).
Keine der Aussagen trifft zu.
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER BIOLOGIE UND ZAHNMEDIZIN
.