Klausur Nr. 2

Physikalisches Praktikum für Studierende der Zahnmedizin
Klausur Nr. 2, WS 2009/2010
Name:
Vorname:
Matr. Nr.:
..................................................
...........................................
.........................
(Bitte in Blockschrift)
Anschrift:
.......................................................................................................
.............................................................................................
Gruppe:
...............
................................................
(Unterschrift)
Für die vollständige Beantwortung einer Frage wird ein Punkt gegeben.
Bitte Buchstaben der richtigen Antwort ins Kästchen schreiben.
–2–
Klausur Nr. 2, WS 2009/2010
Bitte übertragen Sie die Ergebnisse in die folgende Tabelle.
Im Zweifelsfall gelten die Lösungsangaben bei den Aufgaben
Aufgabe
Lösung
Aufgabe
Lösung
Aufgabe
Lösung
1
C
11
B
21
B
2
B
12
B
22
B
3
D
13
E
23
D
4
C
14
C
24
A
5
B
15
A
25
C
6
C
16
B
26
E
7
C
17
A
27
B/D
8
D
18
C
28
B
9
A
19
C
29
E
10
E
20
D
30
A
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.
–3–
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Formeln
Beschleuni gte Bewegung
s=
1
a ⋅ t2
2
Druck
p=
F
A
Schweredru ck
pS = ρ Fl ⋅ g ⋅ h
Fadenpende l
T = 2π
Auftriebsk raft
F = ρ Fl ⋅ g ⋅ VK
Wärmeenerg ie
∆ Q = m⋅ c⋅ ∆ T
Ideale Gasgleichu ng
p⋅V
= const .
T
Bernoulli − Theorem
pstat + pstau = const .
Gravitatio n
F = G⋅
Drehimpuls
L= I⋅ω
Schwingkre is
ω = 2π ⋅ f =
l
g
m1 ⋅ m2
d2
1
L⋅ C
A
d
Kapazität Plattenkondensator
C = εr ⋅ε0 ⋅
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
Radioaktiver Zerfall
N( t ) = N0 ⋅ e − λ ⋅ t
Snellius − Gesetz
n1 ⋅ sin α
Potentielle Energie
W pot = m ⋅ g ⋅ h
Kinetische Energie
Wkin =
Abbildungs gleichung
1 1 1
= +
f g b
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1
= n2 ⋅ sin α
2
1
⋅ m ⋅ v2
2
.
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1
–4–
Warum heißt ein Schnellkochtopf „Schnellkochtopf“?
A: Die Siedetemperatur im Topf ist geringer als in herkömmlichen Töpfen.
Deshalb kocht es eher, also schneller.
B: Die Bezeichnung ist die Idee pfiffiger Topfverkäufer und eigentlich irreführend, da
das Kochen immer gleich schnell geht.
C: Die Siedetemperatur im Topf ist höher und dadurch werden Speisen schneller gar.
D: Der Schnellkochtopf hat mehrere Etagen. Damit können mehrere Dinge gleichzeitig
gekocht werden (Gemüse, Kartoffeln, Fleisch).
2
Welche Anfangstemperatur hat eine glühende Kupferkugel von der Masse 63g,
die, in 300g Wasser von 18°C geworfen, dieses auf 37°C erwärmt?
cCu=0,39 kJ⋅kg–1K–1
cH O=4,19 kJ⋅kg–1K–1
2
A:
857 °C
B:
1009 °C
C:
1217 °C
D:
985 °C
E:
612 °C
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3
–5–
Bei welcher Temperatur in °C nimmt ein Gas unter konstantem Druck das doppelte
Volumen ein, wenn das Gas eine Anfangstemperatur von 15°C hat?
A:
273,1 °C
B:
415,8 °C
C:
197,7 °C
D:
303,2 °C
E:
156,4 °C
4
Zwei Kerzen werden nebeneinander auf einen Tisch gestellt und in der Mitte wird
kräftig hindurch geblasen. Wie verhalten sich die Flammen?
A: Sie bewegen sich nicht.
B: Sie bewegen sich in Richtung des Luftstromes, also nach hinten.
C: Sie bewegen sich beide zum Luftstrom hin, also in Richtung Mitte.
D: Sie bewegen sich vom Luftstrom weg, also nach außen.
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–6–
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5
Ein Ziegelstein mit den Maßen 24cm x 12cm x 7cm wird ins Wasser geworfen.
Welche Kraft muss man aufbringen, um den Stein unter Wasser anzuheben?
Dichte Ziegelstein = 1,4 g/cm
6
A:
6,51 N
B:
7,91 N
C:
20,2 N
D:
13,7 N
E:
36,2 N
3
Wie groß ist der Auflagedruck eines Würfels mit der Kantenlänge von 8cm, der aus
3
Holz gefertigt wurde (Dichte = 0,8 g/cm ) ?
A:
B:
C:
D:
E:
65,9 Pa
37,1 N/m
2
628 Pa
9,17 N/m
2
411 Pa
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7
–7–
Ein U-Boot hat eine Ausstiegsöffnung mit einem Durchmesser von 0,6 m. Mit welcher
Kraft drückt das Wasser in 20 m Tiefe auf den Verschlussdeckel?
A:
98,2 N
B:
14,5 kN
C:
55,5 kN
D:
92,7 kN
E:
3,2 kN
8
30cm unter dem Aufhängepunkt eines 50cm langen Fadenpendels befindet sich ein
fester Stift S, an den sich der Faden während des Schwingens vorübergehend anlegt.
Wie viel Schwingungen führt das Pendel in einer Minute aus?
(Die Gesamtschwingungsdauer setzt sich aus zwei Anteilen zusammen)
A:
42,3 min–1
B:
23,7 min–1
C:
65,1 min–1
D:
51,8 min–1
E:
17,3 min–1
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S
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–8–
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9
Ein Auto soll auf einer 500 m langen Straße einen Höhenunterschied von 20 m
überwinden. Welche Zugkraft muss der Motor des Wagens mit 1,5 t Masse dafür
aufbringen?
A:
589 N
B:
122 N
C:
367 N
D:
14715 N
E:
892 N
10
Auf dem Flachdach von Hannelores modernem Kuhstallbungalow liegt am
Montagmorgen um 8.00 Uhr schon eine 2m hohe Schneeschicht. Das 12m x 5m große
Dach trägt maximal eine Last von 282 kN. Und es schneit wie bekloppt: 5cm pro
Stunde! Hannelore kann sich aber einfach nicht aufrappeln, um Schnee zu fegen.
Um wie viel Uhr bricht ihr die Bude über dem Kopf zusammen?
3
Schnee hat eine Dichte von 0,2 g/cm .
A: 10.00 Uhr
B: 11.00 Uhr
C: 13.00 Uhr
D: 14.00 Uhr
E: 16.00 Uhr
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11
Ein Auto steigert seine Geschwindigkeit gleichmäßig von v1= 0 km⋅h–1 auf
v1= 30 km⋅h–1 . Wie groß ist der zurückgelegte Weg, wenn die Geschwindigkeitserhöhung in der Zeit von 10 Sekunden erfolgt?
A:
22,7 m
B:
41,5 m
C:
65,1 m
D:
73,2 m
E:
112,5 m
12
Warum benutzt man zum Braten Öl und nicht Wasser?
A: Öl hat eine kleinere Wärmekapazität und wird deshalb schneller heiß.
B: Öl hat eine höhere Siedetemperatur und wird deshalb heißer.
C: Die Wärmeleitfähigkeit von Öl ist besser.
D: Öl hat ein besseres Kriechvermögen und dringt besser in das Fleisch ein.
E: Öl ist gesünder als Wasser.
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13
Wie viel Umdrehungen pro Minute macht ein „28er-Rad“ eines Fahrrades bei einer
Geschwindigkeit von 25 km⋅h–1 ?
(Bei einem 28er-Fahrrad beträgt der Durchmesser eines Rades 28 Zoll = 711 mm.)
A:
211 U/min
B:
96 U/min
C:
78 U/min
D:
125 U/min
E:
187 U/min
14
Auch der Mond übt, aufgrund seiner Masse von 7,4 ⋅1022 kg, noch eine Gravitationskraft auf Körper aus, die sich auf der Erdoberfläche befinden. Damit hängt die
Gewichtskraft eines Menschen auch von der Stellung des Mondes ab: sie ist am
kleinsten, wenn der Mond genau darüber steht.
Um welchen Wert wird dann die Gewichtskraft eines 75 kg schweren Menschen durch
den Einfluss des Mondes kleiner?
Masse mMond= 7,4⋅1022 kg,
Abstand aMond-Erdoberfläche= 3,8⋅108 m,
Gravitationskonstante G= 6,7⋅10–11 m3/(kg⋅s2)
A:
2,5 N
B:
0,49 N
C:
0,0025 N
D:
0,035 N
E:
8,5 N
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15
Ein Schlitten der Masse 60kg startet aus der Ruhe von einem Hügel aus 5m Höhe und
erreicht den Fuß des Hügels mit einer Geschwindigkeit von 6m⋅s–1.
Welchen Betrag an Energie hat er durch Reibung usw. verloren?
A:
1863 J
B:
2127 J
C:
2910 J
D:
197 J
E:
376 J
16
Eine Eiskunstläuferin beginnt eine Pirouette, in dem sie für eine Umdrehung 0,4 s
benötigt. Durch Heranziehen der Arme verringert sich das Trägheitsmoment um 22%.
Welche Drehzahl hat sie nun?
A:
2,5 s–1
B:
3,2 s–1
C:
8,2 s–1
D:
2,2 s–1
E:
0,4 s–1
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17
Ein LC-Schwingkreis mit einem leeren Plattenkondensator hat die Eigenfrequenz
f
= 120 kHz. Wird der Raum zwischen den Platten des Kondensators vollständig mit
ohne
Transformatorenöl gefüllt, sinkt die Eigenfrequenz auf f
mit
= 82,8 kHz.
Wie groß ist die Dielektrizitätszahl (Permittivität) εr?
A:
2,1
B:
4,2
C:
3,5
D:
1,4
E:
0,2
18
Im Abstand 1 m von einem punktförmigen radioaktiven γ–Strahler beträgt die
Dosisleistung in Luft 8 µJ⋅kg–1⋅h–1.
Wie groß ist etwa die aufgenommene Dosis bei 3m Abstand und 4stündigem
Aufenthalt? (Die Schwächung durch Luft sei vernachlässigbar klein.)
A:
0,9 µJ⋅kg–1
B:
1,8 µJ⋅kg–1
C:
3,6 µJ⋅kg–1
D:
7,2 µJ⋅kg–1
E:
14,4 µJ⋅kg–1
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19
Die Energiedosis ionisierender Strahlung ist definiert als
A: die auf einen Patienten eingestrahlte Energie ionisierender Teilchen
B: die in einem Tumor absorbierte Energie ionisierender Teilchen
C: Quotient aus der in einem Volumen auf Materie übertragenen Energie
ionisierender Teilchen und der Masse des Volumens
D: Produkt aus der in einem Volumen absorbierten Energie ionisierender Teilchen
und der Masse des Volumens
E: die Anzahl der durch Strahlung in einem Luftvolumen erzeugten Ionen
20
Als kürzeste Wellenlänge (Grenzwellenlänge λG) des kontinuierlichen Röntgenspek-
trums, das von einer Röntgenröhre bei Betriebsspannung von 40 kV ausgestrahlt wird,
misst man 3,1 ⋅10–11m. Daraus ergibt sich das PLANKsche Wirkungsquantum h zu
A:
2,1 ⋅10–36 J⋅s
B:
9,5 ⋅10–37 Nm⋅s
C:
4,1 ⋅10–34 W⋅s
D:
6,6 ⋅10–34 J⋅s
E:
3,5 ⋅10–30 J⋅s
2
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21
Welche Gesamtkapazität ergibt sich, wenn man die nachfolgende Schaltung von drei
Kondensatoren mit gleicher Kapazität C zweimal hintereinander in Reihe schaltet?
A:
1 /4 C
B:
1 /3 C
C:
3 /4 C
D:
4 /3 C
E:
3C
C
C
C
22
Ein zunächst an eine Batterie angeschlossener Kondensator wird von ihr getrennt und
der Plattenabstand wird verdoppelt.
Was ist zu erwarten?
1. Die Spannung bleibt konstant.
2. Die Ladung bleibt konstant.
3. Die Kapazität bleibt konstant.
4. Die Kapazität wird halbiert.
5. Die Spannung wird verdoppelt
A: Nur 1 und 4 sind richtig
B: Nur 2, 4 und 5 sind richtig
C: Nur 1, 2 und 3 sind richtig
D: Nur 1, 2 und 4 sind richtig
E: Nur 3 und 5 sind richtig
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Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 78,5A bei 230V Spannung betrieben werden.
In welcher Zeit kann er 9l Wasser liefern, wenn dieses von 14°C auf 65°C erhitzt
werden soll?
A:
0,5 min
B:
1 min
C:
1,5 min
D:
2 min
E:
2,5 min
24
Ein Spiegel ausreichender Höhe S soll an der Wand eines Raumes so aufgehängt
werden, dass sich eine im Raum stehende Person darin gerade in ihrer vollen Größe G
sehen kann. Die Augenhöhe über dem Fußboden sei a.
Wie groß darf der Abstand der Unterkante des Spiegels zum Fußboden höchstens sein?
A:
a/2
B:
(a + S)/2
C:
(a – S)
D:
(a – S)/2
E:
1,5⋅a
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Um welchen Winkel ändert sich die Ausbreitungsrichtung des Lichtes beim Übertritt
von Wasser in Diamant, wenn der Einfallswinkel αW= 50° beträgt?
Die Brechzahlen von Wasser und Diamant gegenüber Luft sind 1,333 bzw. 2,417.
A:
12,5°
B:
37,5°
C:
– 25,0°
D:
– 9,2°
E:
45,0°
26
Eine Lichtwelle der Wellenlänge λL= 750nm (in Luft) trifft unter dem Einfallswinkel
α L= 45° auf eine Glasscheibe mit der Brechzahl n= 1,5 und geht durch sie hindurch.
Welche Frequenz f und Wellenlänge λ hat die Welle in der Scheibe?
A:
f = 2,7⋅1014 Hz
λ = 750 nm
B:
f = 4⋅1014 Hz
λ = 750 nm
C:
f = 2,7⋅1014 Hz
λ = 330 nm
D:
f = 6⋅1014 Hz
λ = 500 nm
E:
f = 4⋅1014 Hz
λ = 500 nm
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Der Abstand zwischen einem Gegenstand und seinem Bild, das durch eine
Sammellinse von f = 20cm Brennweite entworfen wird, beträgt d = 83,3cm.
Wie groß ist der Abstand des Gegenstandes von der Linse?
A:
4,1 cm
B:
33,3 cm
C:
15,9 cm
D:
50 cm
E:
63,3 cm
28
Paralleles Licht der Wellenlänge λ = 694,3nm (das rote Licht eines Rubin-Lasers) fällt
senkrecht auf einen Spalt in einem Hindernis. Die Spaltbreite beträgt b = 0,2mm
Das durch den Spalt hindurchgehende gebeugte Licht wird auf einem Schirm in der
Entfernung e = 2,30m hinter dem Spalt beobachtet.
Wie groß ist auf dem Schirm der Abstand des ersten Beugungsminimums vom nullten
Maximum?
A:
22,4 mm
B:
8,0 mm
C:
12,9 mm
D:
16,3 mm
E:
4,1 mm
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1g Kohlenstoff eines lebenden Organismus hat eine Aktivität von 12,9 Bq. Wie groß ist
das Alter der Mumie Tutanchamuns, wenn die Aktivität von 1g Kohlenstoff dieser
Mumie nur noch 8,7 Bq beträgt?
(Halbwertszeit 5700 Jahre)
A:
3409 Jahre
B:
2837 Jahre
C:
2956 Jahre
D:
3517 Jahre
E:
3239 Jahre
30
Am Lichtmikroskop kann man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier
Objektpunkte verkleinern, indem man
1. die Wellenlänge des benutzten Lichtes verkleinert,
2. die Apertur (Winkel) verkleinert,
3. die Brechzahl des Immersionsmediums zwischen Objekt und Objektiv verkleinert,
4. ein stärker vergrößerndes Objektiv mit gleich großem Aperturwinkel wählt,
5. ein stärker vergrößerndes Okular wählt.
A: nur 1 ist richtig
B: nur 2 und 3 sind richtig
C: nur 4 und 5 sind richtig
D: nur 1, 2 und 3 sind richtig
E: 1 – 5 = alle sind richtig
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