Physikalisches Praktikum für Studierende der Medizin Klausurabschrift Lösungen ohne Gewähr Aufgabe Lösung Aufgabe Lösung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 D E D A E C B E C E B C C D D 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 A E A B C C B E C A C E D C C –2– Klausur Nr. 2, SS 2010 Formeln Beschleunigte Bewegung 1 s= a⋅t 2 2 Schweredruck pS=FL⋅g⋅h Wärmeenergie Q=m⋅c⋅ T spezifische Wärmeenergie von H2O cH Ideale Gasgleichung p⋅V =const. T Schwingkreis =2 ⋅f = Kapazität Plattenkondensator A C = r⋅0⋅ d Elektrischer Widerstand R=⋅ Energie Röntgenquant W =h⋅f Elementarladung e = 1,6⋅10−19 A⋅s Elektrische Energie W =I⋅U⋅t Beugung am Spalt (Minimum) b⋅sin =m⋅ Radioaktiver Zerfall N t =N 0⋅e−⋅t Snellius-Gesetz n1⋅sin 1 =n2⋅sin 2 Potentielle Energie W pot =m⋅g⋅h Abbildungsgleichung 1 1 1 = f g b PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN 2O = 4,2 J g⋅K 1 L⋅C l A . –3– Klausur Nr. 2, SS 2010 1 Welche Aussage trifft zu? Eine anfangs ruhende Masse von 1kg wird 5s lang mit einer Kraft von 6N beschleunigt. Sie erreicht dabei eine Geschwindigkeit von A: 1,3 m⋅s –1 B: 1,2 m⋅s –1 C: 15 m⋅s –1 D: 30 m⋅s –1 E: 75 m⋅s –1 2 Wann gilt für die ungedämpfte Schwingung eines Fadenpendels die folgende Beziehung zwischen kinetischer Energie E kin und potentieller Energie E pot: E kinE pot =const. A: nur in den Umkehrpunkten B: nur im Durchgang durch die Ruhelage C: nur im Moment des halben Vollausschlags D: nie E: immer PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . –4– Klausur Nr. 2, SS 2010 3 Ein Mensch mit der Masse m = 50kg besteigt einen Berg mit der Höhe h = 1000m. Die von ihm verrichtete Hubarbeit W ist ungefähr: –3 A: W = 50 ⋅ 10 J B: W = 5000 N C: W = 500 N/m D: W = 500 kJ E: W = 50.000 J 4 An einem zweiarmigen Hebel wirkt an dem einen Arm mit der Länge l1= 20cm eine Kraft von F 1 = 5N. Welche parallel zu F 1 gerichtete Kraft F 2 muss an dem anderen Hebelarm mit der Länge l2= 100cm angreifen, damit das gesamte Drehmoment Null ist? F1 F2 l1 A: F 2 = 1N B: F 2 = 5N l2 C: F 2 = 25 N D: F 2 = 100 N E: F 2 = 500 N PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . –5– Klausur Nr. 2, SS 2010 5 Welches Diagramm gibt quantitativ den Zusammenhang zwischen Luftdruck und Höhe über der Erde richtig wieder (beide Achsen sind linear geteilt) ? Druck 0 (A) Höhe 0 0 (B) Druck 0 (D) Druck Druck Höhe Höhe (C) Druck Höhe 0 (E) Höhe 6 2 Der Bodendruck (gemessen in N/m ) ist 1. im Gefäß I kleiner als im Gefäß I I 2. im Gefäß I I kleiner als im Gefäß I 3. im Gefäß I I I am größten I II III A: Nur 1 ist richtig. B: Nur 2 ist richtig. C: Nur 3 ist richtig. A = 200 cm2 cm2 E: Keine der obigen Aussagen trifft zu. D: Nur 1 und 3 sind richtig. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN A = 160 cm2 2 A = 40 cm . –6– Klausur Nr. 2, SS 2010 7 Durch welche der Darstellungen (A) bis (E) wird die Funktion s=v⋅ts0 , mit v0 ; s 00 dargestellt ? s 0 t 0 s 0 s (A) t 0 t 0 s (D) 0 0 s (B) 0 (C) 0 t (E) 0 t 8 Eine Kugel sinkt in einer viskosen Flüssigkeit nach einer gewissen Fallzeit mit konstanter Geschwindigkeit. Dieses Phänomen ist wie folgt zu begründen: A: Die Kugel erfährt einen Auftrieb. B: Die Adhäsionskräfte sind größer als die Kohäsion. C: Der Schweredruck der Flüssigkeit wird nach unten größer. D: Bei der Bewegung der Kugel nimmt die Viskosität der Flüssigkeit zu. E: Die auf die Kugel wirkenden Kräfte sind im Gleichgewicht, d. h. ihre Resultierende ist Null. 9 Eine Schallwelle trifft auf eine Wand und wird reflektiert. An der Wand entsteht der erste Schwingungsknoten, der nächste Schwingungsknoten entsteht 16 cm vor der Wand. Die Wellenlänge der reflektierten Welle ist dann: A: 8 cm B: 16 cm C: 32 cm D: 64 cm E: Ohne Frequenzangabe ist die Berechnung nicht möglich. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Klausur Nr. 2, SS 2010 –7– 10 Die Schallgeschwindigkeit beträgt in Luft etwa 300 m/s und in Wasser etwa 1500 m/s. Pflanzt sich eine Schallwelle der Frequenz 500 Hz in beiden Medien fort, so gilt für das Verhältnis der Wellenlänge im Wasser λ w zu derjenigen in Luft λ : L A: λ w/λ L = 0,2 B: λ w/λ L = 0,6 C: λ w/λ L = 1,0 D: λ w/λ L = 1,6 E: λ w/λ L = 5,0 11 Welche Antwort trifft zu? Das Volumen eines idealen Gases werde bei konstanter Temperatur vervierfacht. Wie ändert sich dabei der Druck? A: Der Enddruck ist das 4-fache des Anfangsdruckes. B: Der Enddruck ist ¼ des Anfangsdruckes. C: Die Druckänderung kann nicht berechnet werden, da der Anfangsdruck unbekannt ist. D: Die Druckänderung kann nicht berechnet werden, da der Zahlenwert der Temperatur nicht bekannt ist. E: Der Druck ändert sich nicht. 12 Wasser der Masse m 1 = 2 kg und der Temperatur T 1 = 310 K wird mit Wasser der Masse m 2 = 1 kg und der Temperatur T 2 = 370 K vermischt. Die resultierende Temperatur nach der Mischung ist ungefähr: A: T = 300 K B: T = 320 K C: T = 330 K D: T = 340 K E: T = 350 K PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . –8– Klausur Nr. 2, SS 2010 13 Die mittlere kinetische Energie der Moleküle eines idealen Gases ist proportional zu (T ist die Temperatur in Kelvin) A: dem Quadrat der Temperatur E∝ T 2 B: der Quadratwurzel aus der Temperatur E∝ T C: der Temperatur (E ∝ T ) D: dem Kehrwert der Temperatur(E ∝ 1/T ) 2 E: dem Kehrwert des Quadrates der Temperatur (E ∝ 1/T ) 14 Eine gleichförmig beschleunigte Bewegung A: ist im Weg-Zeit-Diagramm ein linearer Graph. B: führt ein Körper aus, wenn keine Kraft auf ihn wirkt. C: ist durch eine gleichmäßig zunehmende Kraft zu erreichen. D: ist im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ein linearer Graph. E: ist durch eine konstante Geschwindigkeit gekennzeichnet. 15 Eine Zentrifuge rotiert mit rund 12.000 Umdrehungen je Minute. Die Kreisfrequenz beträgt etwa: A: 200 s B: 314 s C: 628 s D: 1257 s E: 1200 s –1 –1 –1 –1 –1 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Klausur Nr. 2, SS 2010 –9– 16 Ein Kondensator sei an eine Batterie angeschlossen. Was ist zu erwarten, wenn der Plattenabstand verdoppelt wird? 1. Die Spannung über dem Kondensator bleibt konstant. 2. Die Ladung des Kondensators 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. 17 Am Lichtmikroskop kann man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier Objektpunkte verkleinern, indem man 1. die Wellenlänge des benutzten Lichtes verkleinert, 2. den Aperturwinkel 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: 1 – 5 = alle sind richtig B: nur 4 und 5 sind richtig C: nur 2 und 3 sind richtig D: nur 1, 2 und 3 sind richtig E: nur 1 ist richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Klausur Nr. 2, SS 2010 – 10 – 18 Ein LC-Schwingkreis mit einem luftgefüllten 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 = 56,6 kHz. Wie groß ist die Dielektrizitätszahl (Permittivität) εr? A: 4,5 B: 4,0 C: 3,5 D: 3,0 E: 2,5 19 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 + S)/2 B: a/2 C: 1,5⋅a D: (a – S) E: 2a PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Klausur Nr. 2, SS 2010 – 11 – 20 Der Abstand zwischen einem Gegenstand und seinem Bild, das durch eine Sammellinse von f = 18,2cm Brennweite entworfen wird, beträgt d = 73,3cm. Wie groß ist der Abstand des Gegenstandes von der Linse? A: 53,3 cm B: 4,7 cm C: 39,7 cm D: 12,6 cm E: 49,3 cm 21 Paralleles Licht der Wellenlänge λ = 573nm fällt senkrecht auf einen Spalt in einem Hindernis. Die Spaltbreite beträgt b = 0,15mm. Das durch den Spalt hindurchgehende gebeugte Licht wird auf einem Schirm in der Entfernung e = 1,8m hinter dem Spalt beobachtet. Wie groß ist auf dem Schirm der Abstand des ersten Beugungsminimums vom nullten Maximum? A: 22,4 mm B: 16,3 mm C: 6,9 mm D: 8,9 mm E: 4,4 mm 22 Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 50,0A bei 230V Spannung betrieben werden. In welcher Zeit kann er 2l Wasser liefern, wenn dieses von 12°C auf 94°C erhitzt werden soll? A: 2 min B: 1 min C: 0,5 min D: 1,5 min E: 2,5 min PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . – 12 – Klausur Nr. 2, SS 2010 23 Eine Lichtwelle der Wellenlänge λL= 750nm (in Luft) trifft unter dem Einfallswinkel α L= 45° auf eine Glasscheibe mit der Brechzahl n= 2,0 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 = 1500 nm C: f = 2,7⋅1014 Hz λ = 330 nm D: f = 6⋅1014 Hz λ = 500 nm E: f = 4⋅1014 Hz λ = 375 nm 24 Eine Baustelle ist 670m 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 25A, 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: 121 V B: 188 V C: 200 V D: 223 V E: 229 V 25 Bei der Absorption von γ–Strahlung in der medizinischen Therapie kann es zur Paarbildung kommen. Aus einem Gammaquant entstehen dabei A: ein Positron und ein Elektron B: ein Positron und ein Neutron C: ein Proton und ein Neutron – D: ein β –Teilchen und ein Neutrino E: ein Proton und eine Elektron PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . – 13 – Klausur Nr. 2, SS 2010 26 Die Härte einer Röntgenstrahlung (Quantenenergie) hängt von der Anodenspannung der Röhre ab. Welche Anodenspannung ist mindestens notwendig, um die Quantenenergie von 0,5 ⋅ 10–14 J im Bremsspektrum der Strahlung zu erzeugen? (Die Elementarladung beträgt 1,6 ⋅ 10–19 C .) A: 314 kV B: 209 kV C: 31 kV D: 62 kV E: 15 kV 27 In nebenstehender Skizze ist der Strom durch den 5 Ω-Widerstand 250 mA. Wie groß ist die Potentialdifferenz zwischen den Punkten 1 und 2 ? A: 1,2 V B: 8,0 V 3Ω 1 5Ω 2 C: 3,5 V D: 12,7 V E: 2,0 V PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . – 14 – Klausur Nr. 2, SS 2010 28 Die Einheit Gray gehört zu einer Größe, die folgendes beschreibt: A: die Fähigkeit von Photonen eines Gamma-Strahls, Ionen in Materie zu erzeugen B: den Zerfall (die Zerfallsrate) einer radioaktiven Quelle C: den biologischen Effekt von Strahlung D: die Übertragung von Energie auf Masse durch Strahlung E: keine der Antworten A – D ist richtig 29 In nebenstehender Skizze ist ein Teil einer elektrischen Schaltung gezeigt, wobei die Ströme einiger Zweige (mit Richtung) angegeben sind. ↓7A ↑2A → 5A ↑9A I ↑3A Wie ist die Richtung und Stromstärke von I ? A: ↓ , 6A B: ↑ , 4A C: ↓ , 4A D: ↑ , 6A E: ↓ , 2A 30 Die Brechzahl von Diamant ist 2,5. Welche der Beziehungen ist richtig für die gezeigte Situation (siehe Skizze) ? Lot A: α γ = 2,5 B: C: D: E: ( sin β ) ( sin δ ) = 2,5 ( sin α ) ( sin γ ) = 1 2,5 ( sin α ) ( sin β ) = 2,5 ( cos α ) ( cos γ ) = 2,5 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN β α Diamant γ δ Luft . Physikalisches Praktikum für Studierende der Medizin Klausurabschrift Lösungen ohne Gewähr Aufgabe Lösung Aufgabe Lösung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 E A B A D E B D A D A A E C B 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 E B B B D C A B E C D C C E B Beispielklausuren 16 1 Welche der folgenden Aussagen über Wärmestrahlung treffen zu? 1. Jeder warme Körper strahlt elektromagnetische Strahlung (Wärmestrahlung) ab. 2. Infolge der Wärmestrahlung ist ein Wärmetransport auch ohne materielle Verbindung, also auch im Vakuum möglich. 3. Je höher die Temperatur eines Körpers wird, desto intensiver wird die von ihm ausgehende Wärmestrahlung. A: Nur 1 ist richtig. B: Nur 2 ist richtig. C: Nur 1 und 3 sind richtig. D: Nur 2 und 3 sind richtig. E: 1 – 3, alle sind richtig. 2 Das Volumen eines idealen Gases wird bei konstanter Temperatur vervierfacht. Wie ändert sich dabei der Druck? A: Der Enddruck ist ¼ des Anfangsdruckes. B: Der Enddruck ist das 4fache des Anfangsdruckes. C: Die Druckänderung kann nicht berechnet werden, da der Anfangsdruck unbekannt ist. D: Die Druckänderung kann nicht berechnet werden, da der Zahlenwert der Temperatur nicht bekannt ist. E: Der Druck ändert sich nicht. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 17 3 Die Temperaturdifferenz zweier Körper beträgt 260°C. Bei Gebrauch der Kelvin-Skala beträgt dieselbe Temperaturdifferenz A: 13 K B: 260 K C: 273 K D: 533 K E: Keine der Angaben trifft zu. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 18 Beispielklausuren 4 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: ist konstant und beträgt 0,5 m/s. B: ist konstant und beträgt 0,75 m/s. C: wächst linear bis auf 1,0 m/s. D: beträgt zu Beginn 2,0 m/s. E: nimmt mit wachsender Zeit ab. 5 Die Frequenz des dargestellten periodischen Vorganges errechnet sich zu physikalische Größe A: 1 B: 1 C: 1 ( t2 − t1 ) D: 1 ( t3 − t1 ) E: 1 ( t3 − t2 ) t3 t2 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN 0 t1 t2 t3 Zeit . Beispielklausuren 19 6 Eine Pumpe fördert pro Sekunde 20 Wasser 15 m hoch. Die dabei aufzubringende Hubleistung beträgt etwa A: 150 W B: 300 W C: 600 W D: 1500 W E: 3000 W 7 m Ein Eisenbahnwagen wird aus dem Stand mit a = 0 ,1 2 beschleunigt. s Welche Geschwindigkeit hat er nach 500 m erreicht? A: 50 m/s B: 10 m/s C: 1 m/s D: 5 m/s E: Keine Antwort ist richtig. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 20 Beispielklausuren 8 An einem zweiarmigen Hebel mit den Armen l1 = 2 m und l2 = 0 ,4 m greifen die Kräfte F1 und F2 unter einem Winkel von 90° zum Hebel an. Die Kraft F1 beträgt 2N. Im Gleichgewicht der Waage beträgt F2: 1 A: 2 N 2 B: 4 N C: 6 N D: 10 N F1 F2 E: 12 N 9 Der Bodendruck (gemessen in N/m2) ist 1. im Gefäß I kleiner als im Gefäß II. 2. im Gefäß II kleiner als im Gefäß I. 3. im Gefäß III am kleinsten. I II III A: Keine Aussage trifft zu. B: Nur 1 ist richtig. C: Nur 2 ist richtig. D: Nur 3 ist richtig. E: Nur 1 und 3 sind richtig. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN A = 200 cm2 A = 160 cm2 A = 40 cm2 . Beispielklausuren 21 10 Ultraschall unterscheidet sich vom hörbaren Schall prinzipiell durch 1. eine höhere Frequenz. 2. eine größere Intensität. 3. eine größere Wellenlänge. A: 1 – 3, alle sind richtig. B: Nur 1 und 2 sind richtig. C: Nur 2 und 3 sind richtig. D: Nur 1 ist richtig. E: Nur 3 ist richtig. 11 Das Hagen-Poiseuille-Gesetz der Strömung durch Rohre gilt A: nur für laminare Strömungen von viskosen Flüssigkeiten. B: nur für turbulente Strömungen von viskosen Flüssigkeiten. C: nur für ideale (reibungsfreie) Flüssigkeitsströmungen. D: für viskose Flüssigkeiten unabhängig von der Art der Strömung. E: für beliebige Flüssigkeiten bei beliebigen Strömungen. 12 In einer Flüssigkeit der Dichte ρ = 0,9 g/cm3 ist ein Körper mit dem Volumen 30 cm3 ganz untergetaucht. Dabei erfährt er etwa folgende Auftriebskraft: A: 0,27 N B: 2,7 N C: 3,0 N D: 27 N E: 30 N PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 22 Beispielklausuren 13 Wann gilt für die ungedämpfte Schwingung eines Fadenpendels die Beziehung Ekin + Epot = const. zwischen kinetischer Energie Ekin und potentieller Energie Epot? A: Nur in den Umkehrpunkten. B: Nur im Durchgang durch die Ruhelage. C: Nur im Moment des halben Vollausschlages. D: nie E: immer 14 Ultraschall der Frequenz 150 kHz bildet im Wasser eine stehende Welle. Wie groß ist etwa der Abstand zwischen benachbarten Druckbäuchen? (Schallgeschwindigkeit im Wasser cW =1484 m/s) A: 9,9 mm B: 7,42 mm C: 4,9 mm D: 74,2 mm E: Keine Aussage ist richtig. 15 Ein Wohnanhänger der Masse 1200 kg werde von einem PKW auf ebener Straße mit 0,8 m/s2 beschleunigt. Mit welcher Kraft zieht der PKW an dem Anhänger? A: 0 N B: 960 N C: 1200 N D: 1500 N E: aus obigen Daten nicht anzugeben. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 23 Beispielklausuren 16 Wie viel Wärme wird im nachstehenden Schaltkreis in 20 Minuten erzeugt? 3Ω 7Ω 9Ω 2Ω 7Ω 5Ω A: 0,7 kJ 10 V B: 1325 Ws C: 3,7 kJ D: 4210 Ws E: 6,0 kJ 17 Die Wellenlänge der charakteristischen Röntgenstrahlung einer Röntgenröhre hängt ab von 1. der Energie der Elektronen, die die Anode der Röntgenröhre verlassen. 2. vom Material, aus dem die Kathode besteht. 3. vom Material, aus dem die Anode besteht. A: Nur 2 ist richtig. B: Nur 3 ist richtig. C: Nur 1 und 2 sind richtig. D: Nur 2 und 3 sind richtig. E: 1 – 3, alle sind richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 24 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 2 m Abstand und 5stündigem Aufenthalt? (Die Schwächung durch die 1m bzw. 2m dicke Luftschicht sei vernachlässigbar klein.) A: 5 µJ ⋅ kg–1 B: 10 µJ ⋅ kg–1 C: 20 µJ ⋅ kg–1 D: 40 µJ ⋅ kg–1 E: 80 µJ ⋅ kg–1 19 1g Kohlenstoff eines lebenden Organismus hat eine Aktivität von 12,9 Bq. Bestimmen Sie das Alter der Mumie Tutenchamuns, wenn die Aktivität von 1g Kohlenstoff dieser Mumie nur noch 8,7 Bq beträgt. (Halbwertszeit: 5700 a) A: 2815 a B: 3239 a C: 3410 a D: 3617 a E: 3815 a PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 25 20 Welche Aussage trifft für einen Stromdurchflossenen Leiter zu? A: Außerhalb des Leiters gibt es kein magnetisches Feld. B: Außerhalb des Leiters befindet sich ein Magnetfeld, das die gleiche Richtung hat wie der Strom. C: Außerhalb des Leiters befindet sich ein homogenes Magnetfeld mit kreisförmigen geschlossenen Feldlinien. D: Außerhalb des Leiters befindet sich ein Magnetfeld mit kreisförmigen geschlossenen Feldlinien, dessen Feldstärke mit wachsendem Abstand vom Leiter abnimmt. E: Außerhalb des Leiters befindet sich ein radiales magnetisches Feld. 21 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 auf ein Materievolumen übertragenen Energie ionisierender Teilchen und der Masse des Materievolumens. 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. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 26 22 Am Lichtmikroskop kann man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier Objektpunkte verkleinern, indem man 1. die Wellenlänge des benutzten Lichts verkleinert. 2. den Aperturwinkel verkleinert. 3. die Brechzahl des Immersionsmediums zwischen Objekt und Objektiv verkleinert. 4. bei gleichbleibendem Aperturwinkel ein stärker vergrößerndes Objektiv 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, 3 sind richtig. E: 1 – 5, alle sind richtig. 23 Bei einer Abbildung mit einer dünnen Linse (f = 4cm) erhält man 10cm von der Linse entfernt ein 3cm hohes reelles Bild. Wie groß ist die Gegenstandshöhe? A: 1 cm B: 2 cm C: 3 cm D: 4 cm E: 5 cm PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 27 Beispielklausuren 24 Der Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf eine ebene Grenzfläche beträgt α = 55°. Wie groß ist der Winkel zwischen dem reflektierten und dem gebrochenen Strahl, wenn die Brechzahl 1,5 ist? A: 33° B: 22° α C: 74° D: 82° n Luft= 1 • E: 92° n Medium= 1,5 β 25 Ein Lichtstrahl fällt unter einem Winkel α = 40° gegen das Einfallslot auf eine planparallele Glasplatte der Dicke d = 6 mm. Wie groß ist die Querverschiebung q zwischen dem eintretenden und dem aus der Glasplatte wieder austretenden Lichtstrahl? d = 6 mm, α = 40° , n = 1,5 A: 0,8 mm d B: 1,3 mm α C: 1,7 mm • β D: 2,1 mm E: 2,4 mm n Luft= 1 n Luft= 1 • q n Glas= 1,5 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 28 Beispielklausuren 26 Zwei punktförmige Lampen sind 3cm voneinander entfernt. 3 cm vor den Lampen steht mittig ein 2cm breiter, lichtundurchlässiger Gegenstand. Wie breit ist das Kernschattengebiet, das auf einem 5cm vor den Lampen befindlichen Schirm entsteht? A: Es gibt keinen Kernschatten. 2cm C: 0,9 cm 3cm B: 0,5 cm D: 1,3 cm E: 1,7 cm 3cm 5cm 27 Eine Baustelle ist 670m von einer Spannungsquelle entfernt und wird durch eine Zuleitung aus Kupferdraht mit Strom versorgt. (spezifischer Widerstand von Kupfer ρ = 0,0175 Ω⋅mm2/m) Der Stromfluss durch den Kupferdraht beträgt 25 A, der Drahtdurchmesser ist 5 mm. Die Spannungsquelle liefert 230 V. Wie groß ist die Spannung an der Baustelle? A: 121 V B: 188 V C: 200 V D: 223 V E: 229 V PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 29 28 Eine Lampe mit der Aufschrift 230V/60W wird mit einer zweiten Lampe mit der Aufschrift 6V/5W in Reihe geschaltet und an 230 V Spannung angeschlossen. Was passiert? A: Beide Lampen leuchten nicht. B: Die 6V-Lampe brennt durch, der Stromkreis ist unterbrochen, Experiment beendet. C: Die 230V-Lampe leuchtet normal, die 6V-Lampe nicht oder ganz schwach. D: Die 6V-Lampe leuchtet normal, die 230V-Lampe nicht oder ganz schwach. E: Beide Lampen leuchten schwach. Hinweis: Dieses Experiment bitte nicht zu Hause ausprobieren. Die Spannung aus der Steckdose ist lebensgefährlich. 29 Ein Trafo soll aus der Netzspannung 230V eine Niederspannung von 6V erzeugen. Damit wird ein Motor betrieben, durch den bei dieser Spannung ein Strom von 100 mA fließt. Welcher Primärstrom fließt? A: 600 mA B: 5 mA C: 6 A D: 38 mA E: 2,6 mA PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 30 30 Eine Autobatterie mit einer Quellenspannung von 13,2 V habe einen Innenwiderstand von 0,03 Ω. Beim Anlassen fließt ein Strom von 240 A. Wie hoch ist dann die Klemmenspannung? A: 4,4 V B: 6,0 V C: 8,1 V D: 10,3 V E: 12,5 V PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 31 Beispielklausuren Klausurabschrift Lösungen ohne Gewähr Aufgabe Lösung Aufgabe Lösung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A E B D D A C C C B E C A E D 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 C C A B A D B B E A E D C B D PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 1 Bei einem zweiarmigen Hebel wirkt an dem einen Arm mit der Länge 1 = 20 cm eine Kraft F 1 = 5 N. Welche parallel zu F 1 gerichtete Kraft F 2 muss an dem anderen Hebelarm mit der Länge 2 = 100 cm angreifen, damit das gesamte Drehmoment Null ist? (Alle Kräfte wirken senkrecht zum Hebelarm) A: F 2 = 1 N B: F 2 = 5 N C: F 2 = 25 N D: F 2 = 100 N E: F 2 = 500 N 2 Eine Person hebt eine Kugel vom Boden auf und legt sie auf einen Tisch. Wenn man die Gewichtskraft der Kugel kennt, benötigt man, um die an der Kugel verrichtete Arbeit zu berechnen, noch folgende Informationen: A: Die Kraft, mit der die Kugel angehoben wurde B: Wie schnell die Kugel angehoben wurde C: Auf welchem Weg die Kugel angehoben wurde D: Nichts weiter E: Keine der obigen Aussagen ist richtig 33 Beispielklausuren 3 v Gegeben sei das nebenstehende Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm (1): Welches der aufgeführten Weg-Zeit-Diagramme (A) – (E) gehört zu diesem GeschwindigkeitsZeit-Diagramm? (Abszissen und Ordinaten linear geteilt; gleiche Achsenteilung der Abszissen in allen sechs Teilbildern) t 1 s s s t t A B s t C s t D PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN t E . Beispielklausuren 34 4 Ein Körper wird vollständig in eine Flüssigkeit getaucht. Er erfährt eine Auftriebskraft. Welche Größen müssen Sie kennen, um die Auftriebskraft zu berechnen. A: Volumen und Dichte des Körpers B: Volumen und Gewichtskraft des Körpers C: Volumen des Körpers und Volumen der Flüssigkeit D: Volumen des Körpers und Dichte der Flüssigkeit E: Volumen der Flüssigkeit und Dichte des Körpers 5 Zwei PKW rufen an einem bestimmten Ort jeweils den gleichen Schallstärkepegel P1 = 80dB und P2 = 80dB hervor. Wie groß ist der Schallstärkepegel, der von beiden Schallquellen gemeinsam am selben Ort hervorgerufen wird? A: 160 dB B: 100 dB C: 86 dB D: 83 dB E: 80 dB 6 Die Schallgeschwindigkeit in Wasser betrage c S = 1500 m/s. Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 1500 kHz haben in Wasser die Wellenlänge von etwa A: 10-3 m B: 2⋅10-3 m C: 5⋅10-3 m D: 10-2 m E: 2⋅10-2 m PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 35 7 Etwa welchen Wert hat für die beiden Temperaturen t 1 = 127°C und t 2 = 47°C das Verhältnis T 1 / T 2 ihrer zugehörigen absoluten Temperaturen? A: 1/3 B: 4/5 C: 5/4 D: 5 E: keiner der Werte (A) – (D) trifft zu 8 Um 2 Liter Wasser von t 1 = 20°C auf t 1 = 40°C zu erwärmen, benötigt man eine Energie von etwa: ( Die spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4187 J/(kg⋅K) ) A: 42 kJ B: 84 kJ C: 168 kJ D: 336 kJ E: 420 kJ 9 Bei einem horizontal schwingenden, ungedämpften Federpendel gelten für die potenzielle Energie der Elastizität und die kinetische Energie der Bewegung: 1. In jedem Punkt der Schwingung ist die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie konstant. 2. Bei Durchgang durch die Ruhelage ist die potenzielle Energie der Schwingung gleich Null. 3. Im Umkehrpunkt der Schwingung ist die kinetische Energie maximal. 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 – 3 = alle sind richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 36 Beispielklausuren 10 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 t (E) (D) 11 Durch zwei Rohre wird Wasser gepumpt. Die Rohre haben folgende Maße: Rohr 1: Länge 1 = 2 m Radius r 1 = 2 cm Rohr 2: Länge 2 = 1 m Radius r 2 = 1 cm Der Druckabfall sei an beiden Rohren derselbe, die Strömung laminar. In welchem Verhältnis stehen die Volumenstromstärken V 1 und V 2 ? A: V 1 : V 2 = 1 : 1 B: V 1 : V 2 = 2 : 1 C: V 1 : V 2 = 4 : 1 D: V 1 : V 2 = 16 : 1 E: V 1 : V 2 = 8 : 1 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 37 Beispielklausuren 12 In einem senkrecht stehenden U-Rohr mit konstantem Querschnitt befinden sich zwei Flüssigkeiten I und II. Die Dichte der Flüssigkeit I ist 12 g/cm3. Die Dichte der Lösung II beträgt: II 6 cm 2 cm A: 1 g/cm3 B: 2 g/cm3 I C: 4 g/cm3 D: 6 g/cm3 E: 12 g/cm3 13 Das Volumen V eines Körpers dehnt sich bei steigender Temperatur t nach der Gleichung V = V0 (1 + α ⋅ t ) aus. Welche der Darstellungen (A) – (E) gibt dieses Verhalten wieder? (Abszisse und Ordinate linear geteilt) V V V 0 0 t 0 0 t 0 0 t (B) (A) V V 0 0 t 0 0 t (D) PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN (C) (E) . 38 Beispielklausuren 14 Ein Rohr mit Einschnürung (s. Skizze) wird von einer Flüssigkeit durchströmt. Ihre Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt 1 sei v 1 . Wie groß ist die Strömungsgeschwindigkeit v 2 in der Engstelle 2, die die Querschnittsfläche A 2 besitzt? 1 2 A 2 = 1cm 2 2r 1 = 4 cm A: v 2 = 4 ⋅v 1 B: v 2 = π ⋅v 1 C: v 2 = v 1 / 4 D: v 2 = v 1 / 4 π E: v 2 = 4 π ⋅v 1 15 Eine anfangs ruhende Masse von 1 kg wird 5 s lang mit einer Kraft von 6 N beschleunigt. Sie erreicht dabei eine Geschwindigkeit von A: 1,3 m/s B: 1,2 m/s C: 15 m/s D: 30 m/s E: 75 m/s PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 39 Beispielklausuren 16 Zwei Wagen mit den Massen m 1 = 2 t und m 2 = 3 t rollen mit den Geschwindigkeiten v 1 = 5 m/s und v 2 = 4 m/s aufeinander zu. Wie groß ist der Betrag des Gesamtimpulsvektors der beiden Wagen? v1 v2 m1 = 2 t m2 = 3 t v1 = 5 m/s v2 = 4 m/s A: 0 1000 kg ⋅ m s C: 2000 kg ⋅ m s B: D: 22000 kg ⋅ m s 45000 kg ⋅ m s E: 17 Die Röntgenstrahlung werde in einer Bleischicht von 8 mm Dicke zur Hälfte absorbiert, zur Hälfte durchgelassen. Welcher Anteil der Strahlung wird dann von einer Bleischicht von 24 mm Dicke durchgelassen? A: 1/3 B: 1/6 C: 1/8 D: 1/16 E: 1/27 PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 40 Beispielklausuren 18 Bei der PET (Positron-Emissions-Tomografie) werden unter anderem folgende ß+-Strahler verwendet: 11 C 13 N (Halbwertzeit (Halbwertzeit ) = 10 min ) T1 = 20 min 2 T1 2 Wie viele 11C bzw. 13N Atomkerne sind eine Stunde nach ihrer Produktion noch übrig? A: 1 der 11C − Kerne 8 1 der 13N − Kerne 64 B: 1 der 11C − Kerne 3 1 der 13N − Kerne 6 C: 1 e 3 der 11C − Kerne 1 e 6 der 13N − Kerne D: 1 e 3 der 11C − Kerne 1 e 6 der 13N − Kerne − − E: Ohne die Anfangsmengen zu kennen, kann man keine sinnvolle Aussage machen. 19 Bei einer Ganzkörper-CT erhält ein Mensch (80kg) eine Energiedosis von ca. 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: 1, 3 und 4 sind richtig B: Nur 1 und 3 sind richtig C: Nur 5 ist richtig D: Nur 2 und 3 sind richtig E: Nur 4 und 5 sind richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . Beispielklausuren 41 20 Welche Aussagen über eine Röntgenröhre sind richtig? 1. Wenn man die Heizspannung erhöht, erhöht sich die Wellenlänge der Röntgenstrahlung. 2. Wenn man die Heizspannung erhöht, erhöht sich die Frequenz der Röntgenstrahlung. 3. Wenn man die Anodenspannung erhöht, erhöht sich die Wellenlänge der Röntgenstrahlung. 4. Wenn man die Anodenspannung erhöht, erhöht sich die Frequenz der Röntgenstrahlung 5. Die Heizspannung hat keinen Einfluss auf die Intensität der Röntgenstrahlung. A: Nur 4 ist richtig B: Nur 4 und 5 sind richtig C: Nur 1 und 3 sind richtig D: Nur 2 und 4 sind richtig E: Nur 4 und 5 sind richtig 21 Von welcher der folgenden Größen hängt das Auflösungsvermögen des Mikroskops ab? A: Von der Brennweite der Okularlinse B: Von der Brennweite der Objektivlinse C: Vom Abstand Objektiv – Okular D: Von der Wellenlänge des verwendeten Lichts E: Von der Intensität des verwendeten Lichts PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 42 Beispielklausuren 22 Eine Linse habe die Brechkraft D = 2,5dpt . Ein Gegenstand sei g = 0,5 m von der Linse entfernt. Welche Aussage ist richtig? A: Die Bildweite beträgt b = 0,5 m B: Die Bildweite beträgt b = 2m C: Die Bildweite beträgt b = 3m D: Es ist keine Aussage möglich E: Es ist kein scharfes Bild möglich 23 Die Lichtgeschwindigkeit in Luft beträgt ca. 300 000 km/s. Die Wellenlänge von Licht aus einer gegebenen Quelle sei 0,6µm in Luft und 0,4µm nach Eintritt in Glas. Welchen Aussagen bezüglich Geschwindigkeit c und Frequenz f stimmen Sie zu? 1. c Glas = 300000km/s 2. c Glas = 200000km/s 3. f Luft = 5 ⋅ 10 14 Hz f Glas = 5 ⋅ 10 14 Hz 4. f Luft = 5 ⋅ 10 14 Hz f Glas = 3,3 ⋅ 10 14 Hz 5. f Luft = 5 ⋅ 10 14 Hz f Glas = 7,5 ⋅ 10 14 Hz A: Nur 1 und 3 sind richtig B: Nur 2 und 3 sind richtig C: Nur 2 und 4 sind richtig D: Nur 2 und 5 sind richtig E: Nur 2 ist richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 43 Beispielklausuren 24 In welchen Einheiten wird die elektrische Arbeit gemessen? 1. J 2. Ws 3. W 4. J/s 5. W/s A: Nur 3 und 4 sind richtig B: Nur 2 und 4 sind richtig C: Nur 5 ist richtig D: Nur 1 ist richtig E: Nur 1 und 2 sind richtig 25 Ein Oszilloskop sei auf 2 V/cm vertikal und 0,5ms/cm horizontal eingestellt. Die abgelesene Spannung sei U = U 0 ⋅ sin ( ω ⋅ t ) . Welche Aussage ist richtig? U=0V Rastermodul: 1cm A: U 0 = 4V f = 250Hz B: U 0 = 8V f = 250Hz C: U 0 = 4V f = 500Hz D: U 0 = 8V f = 500Hz E: U 0 = 4V f = 1570,8Hz PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 44 Beispielklausuren 26 Betrachten Sie eine handelsübliche 60W–Glühlampe (Betriebsspannung 230V). Welche der folgenden Aussagen sind richtig? 1. Der Widerstand der Glühlampe im Dauerbetrieb beträgt ca. 882Ω. 2. Der Strom durch die Glühlampe im Dauerbetrieb beträgt ca. 0,26A. 3. Der Widerstand der Glühlampe im Dauerbetrieb beträgt 13,8kΩ. 4. Der Strom durch die Glühlampe im Dauerbetrieb beträgt ca. 60A. 5. Die genannten Informationen sind nicht ausreichend, um Strom und Spannung zu berechnen. A: Nur 5 ist richtig B: Nur 3 und 4 sind richtig C: Nur 1 ist richtig D: Nur 3 ist richtig E: Nur 1 und 2 sind richtig 27 Betrachten Sie folgende Schaltung: 20 Ω 40 Ω 10 Ω 80 Ω Der Gesamtwiderstand beträgt A: 150,5 Ω B: 70,2 Ω C: 10,8 Ω D: 56,7 Ω E: 80,4 Ω PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 45 Beispielklausuren 28 Zur Zeit t = 0 wird der Schalter in der angegebenen Schaltung (der Kondensator sei ungeladen) geschlossen. Welche der Kurven (A) – (E) in der untenstehenden Abbildung gibt den zeitlichen Verlauf der Spannung U am Kondensator am besten wieder? A B U C E 0 0 D t 29 An einem Kondensator der Kapazität C wird eine Wechselspannung U = U 0 sin ( ω ⋅ t ) angelegt. Überprüfen Sie die folgenden Aussagen. 1. 4. 5. Es fließt ein Wechselstrom, der der angelegten Wechselspannung um ¼ Periode vorauseilt. Es fließt ein Wechselstrom, der in Phase mit der angelegten Wechselspannung ist. Es kann kein Strom fließen, weil die Platten des Kondensators voneinander isoliert sind. Der Wechselstromwiderstand nimmt mit zunehmender Frequenz zu. Der Wechselstromwiderstand nimmt mit zunehmender Frequenz ab. A: B: C: D: E: Nur 3 ist richtig Nur 1 und 5 sind richtig Nur 2 und 4 sind richtig Nur 2 und 5 sind richtig Nur 1 ist richtig 2. 3. PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN . 46 Beispielklausuren 30 Ein Elektron und ein Proton (Masse des Protons ca. 1800 mal größer als die Masse des Elektrons) werde mit jeweils 1000 m/s in ein Magnetfeld eingeschossen, das senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. B Elektron Proton Beurteilen Sie folgende Aussagen: 1. 2. 3. 4. 5. Sowohl Elektron als auch Proton beschreiben Kreisbahnen im Magnetfeld. Der Radius der Protonbahn ist ca. 1800 mal größer als der der Elektronenbahn. Beide Kreisbahnen haben entgegengesetzten Umlaufsinn. Beide Kreisbahnen haben gleichen Umlaufsinn. Nur Elektronen werden abgelenkt, Protonen nicht. A: B: C: D: E: Nur 5 ist richtig Nur 1 und 3 sind richtig Nur 1, 2 und 4 sind richtig Nur 1, 2 und 3 sind richtig Nur 1 und 4 sind richtig PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR STUDIERENDE DER MEDIZIN .