Probearbeit (E-Lehre und Akustik)

Probearbeit Physik
Aufgabe 1: Grundwissen zum Atomaufbau
und physikalischen Größen
[14 Punkte]
Hinweis: Nutze zur Bearbeitung dieser Aufgabe das beigefügte Periodensystem der Elemente (PDE).
(a) Bestimme von den in der Tabelle aufgeführten Elementen jeweils die Elektronen- und
Protonenzahl:
Element
Kohlenstoff (C)
Sauerstoff (O)
Neon (Ne)
Elektronenzahl 𝒏𝒆−
(b) Welches Element hat 28 Elektronen? (Abkürzung genügt)
(3P)
Protonenzahl 𝒏𝒑+
(1P)
______________
(c) Zähle alle Elemente (Abkürzungen reichen) der 1. Hauptgruppe auf.
(2P)
____________________________________________________________________________
(d) Skizziere die Elektronenhülle von Stickstoff (N) samt Elektronen.
Abbildung: Das Periodensystem der Elemente (PDE)
(2P)
(e) Fülle die folgende Tabelle aus:
Physikalische Größe
(2P)
Formelzeichen
Einheit (ohne Vorfaktor!)
kg (Kilogramm)
Zeit
(f) Die folgende Rechnung enthält einen gravierenden Fehler. Finde, begründe und korrigiere
den Fehler.
(2P)
𝑚 = 3 𝑘𝑔 + 4 = 7 𝑘𝑔
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___________________________________________________________________________
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(g) Schreibe die Zahl…
(2P)
•
3 ⋅ 10−7 in Dezimalschreibweise: ________________________________
•
19.000.00.000.000 in wissenschaftlicher Schreibweise: _______________________
Aufgabe 2: Reihenschaltung
[10 Punkte]
(a) Bestimme den Wahrheitsgehalt der folgenden Aussagen zur Reihenschaltung. Eine
Begründung wird weder erwartet noch gewertet.
Aussage
Eine Reihenschaltung besteht aus einer Spannungsquelle und genau zwei
Lampen (oder anderen Verbrauchern).
In einer Reihenschaltung mit zwei gleichartigen Verbrauchern leuchten
beide Lampen gleich hell.
Die Gesamt-Stromstärke 𝐼ges einer Reihenschaltung mit zwei Verbrauchern
berechnet sich aus den Teilstromstärken 𝐼1 und 𝐼2 wie folgt: 𝐼ges = 𝐼1 + 𝐼2 .
(3P)
wahr falsch
(b) Skizziere den Schaltplan einer Reihenschaltung mit drei gleichen Lampen 𝐿1 , 𝐿2 und 𝐿3 , einer
Spannungsquelle und einem Amperemeter hinter Verbraucher 𝐿3 .
(3P)
(c) Das Amperemeter in Aufgabenteil (b) zeigt den Wert 0,1 A an. Welchen Wert zeigt ein
zweites Amperemeter an, das zwischen die Verbraucher 𝐿1 und 𝐿2 geschaltet wird?
Begründe deine Antwort in einem kurzen Satz!
(2P)
Wert: _______________
Begründung:
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____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
(d) Was würde passieren, wenn man die drei Verbraucher und die Amperemeter entfernen
würde?
(2P)
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Aufgabe 3: Elektrische Ladung
[16 Punkte]
(a) Bestimme den Wahrheitsgehalt der folgenden Aussagen zur elektrischen Ladung. Eine
Begründung wird weder erwartet noch gewertet.
Aussage
Atome sind ungeladene Teilchen.
Das einfachste Atom ist das Wasserstoffatom mit nur einem Proton.
Es gibt Elektronen, die das Zweifache der Elementarladung tragen.
(3P)
wahr Falsch
(b) Gegeben sei eine bestimmte Elektronenzahl n. Nenne die Formel zur Berechnung der
elektrischen Ladung Q, in der die Elektronenzahl n auftritt.
(2P)
(c) Stelle die Formel aus Aufgabenteil (b) nach der Elektronenzahl 𝑛 um.
(1P)
(d) Gegeben sei ein Atom mit 𝑛 Elektronen in der Atomhülle. Die Ladung der Atomhülle ist
𝑄Hülle . Berechne für 𝑄Hülle = 1,12 ⋅ 10−18 C die Anzahl 𝑛 an Elektronen. Um welches Atom
handelt es sich? (Hinweis: Nutze zur Beantwortung der Frage das Periodensystem aus
Aufgabe 1). Kommentiere kurz dein Vorgehen!
(6P)
(e) Skizziere in einem I(t)-Diagramm (𝑥-Achse → 𝑡, 𝑦 −Achse → 𝐼) die Stromstärke 𝐼 gegenüber
der Zeit 𝑡 für den Fall = 2 A = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 in einem Zeitraum von 10 Sekunden. Was beschreibt
die Fläche unter dem Graphen?
(4P)
Aufgabe 4: Elektrisches Feld
[8 Punkte]
Du hast an deinem Pullover (in der Skizze links mit „Wand“ bezeichnet) mit einem
Luftballon gerieben. Der Luftballon ist negativ, der Pullover positiv geladen.
(a)
Erkläre, wie es zu der Ladungstrennung kommt.
(2P)
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(b) Wieso sind auf beiden Körpern – Luftballon und Pullover – beide Ladungsträgerarten
vorhanden (siehe Abbildung)?
(2P)
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(c) Was geschieht, wenn man den Luftballon mit dem Pullover in Kontakt bringt?
(2P)
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(d) Wir vereinfachen die Situation von oben dahingehend, dass der Luftballon ausschließlich
negative und der Pullover ausschließlich positive Ladungsträger hat. Skizziere in folgender
Abbildung das elektrische Feld zwischen den beiden Körpern.
(2P)
Aufgabe 5: Akustik
Zum Thema wird es eine einfache, kurze Verständnisaufgabe geben. Zur Vorbereitung sollten die
Grundbegriffe gut sitzen!