Thüringer Kultusministerium

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1 Thüringer Kultusministerium Abiturprüfung 1999 Physik als Grundfach (Haupttermin) 1 Hinweise zur Korrektur Nicht für den Prüfungsteilnehmer bestimmt Die Korrekturhinweise enthalten keine vollständigen Lösungen, sondern nur kurze Angaben zur erwarteten Schülerleistung. Nicht genannte, aber gleichwertige Lösungswege und Begründungsansätze sind gleichberechtigt. Für richtig vollzogene Teilschritte, in die falsche Zwischenergebnisse eingegangen sind, wird im allgemeinen die vorgegebene Anzahl der Bewertungseinheiten vergeben, jedoch ist bei sinnlosem Ergebnis eine Bewertungseinheit abzuziehen. Die den einzelnen Aufgabenabschnitten zugeordneten Bewertungseinheiten bringen das relative Gewicht der einzelnen Aufgabenabschnitte innerhalb einer Aufgabe zum Ausdruck. Die Einschätzung der erbrachten Schülerleistung hat sich an der jeweils festgelegten maximal erreichbaren Zahl an Bewertungseinheiten zu orientieren. Bei jeder Aufgabe sind maximal 60 Bewertungseinheiten (BE) erreichbar.

2 Hinweise zur Bewertung Aufgabe z.b.: 7 BE Mindestinhalt der Schülerantwort: - Metallkörper wird hinreichend lange in siedendes Wasser eingetaucht (zur Festlegung einer definierten Anfangstemperatur) - Einbringen des erwärmten Metallkörpers in das wassergefüllte Kalorimeter (zur Bestimmung der Mischtemperatur nach dem Wärmeaustausch) 1. z.b.: ( C c m c Kal + W W) ( ϑmisch ϑkal) MK = mmk ( ϑmisch ϑmk) zu messende Größen: - Masse des Metallkörpers m MK - Masse der Kalorimeterflüssigkeit m W - Temperatur des Metallkörpers (des siedenden Wassers) ϑ MK - Anfangstemperatur der Kalorimeterflüssigkeit ϑ Kal - Mischungstemperatur ϑ Misch.1 Qges = QErw/ Eis + QS + QErw/ Wasser + QV Qges = 1, 13 MJ 7 BE. Qges R 5 BE t = η U t = 133 min 3.1 m p A V A = RS TA m = 7,5 g 3. Berechnungen () 3 VB = VC = 4, 5 dm 11 BE TC = TD = 60 K p 1, 7 bar V-T-Diagramm ( BE) p-t-diagramm () p p B C D 1, bar 3, 7 bar

3 3 3.3 WNutz = WAB + WCD z.b.: V V WNutz = m RS TA ln B m RS T D C ln W VA V Nutz 10 J C 3.4 Qzu = WAB η 0, Prinzipielle Wirkungsweise: Wärmetransport von einem System niedriger Temperatur zu einem System höherer Temperatur unter Aufwendung von mechanischer Arbeit 3.5. Nennen des zweiten Hauptsatzes BE Der Prozess läuft nicht von selbst ab, sondern nur durch Energiezufuhr von außen. 4.1 Ekin 3 k T Ekin 4, J 4. N p = V E kin Ekin << 0, 14 MeV ausreichende Erklärung: Maxwellverteilung p =, Pa 1.1 F = F grav v = M R rad Erde Erde γ + h Aufgabe v = 7, 8 km s π ( R h T = Erde + ) v T = 88 min 1. Hohlzylinder: J = 1 m ( r + r ) J = 9, 10 kg m 1.3 b f, da g >> f a G G = B g 1 = 9, 6 km G = 14, 4 km b.1 1 f = π L C. Antenne, Abstimmkreis, Demodulator, Verstärker, Lautsprecher i A = 138 km f = 110 MHz

4 4.3 Erklärung.4 (Parallel-)Schwingkreis mit Reihenschaltung und Parallelschaltung beider Kondensatoren Entscheidung: (Parallel-)Schwingkreis mit Cges = 7, 0 pf Reihenschaltung Begründung: z.b. 1 C C Cges = = 1 4π f L C1 + C 3.1 A-B und C-D: - geradlinig gleichmäßig beschleunigte Bewegung - Proton wird entlang einer Feldlinie des elektrischen Feldes beschleunigt (konstante Feldkraft) - entsprechende Polung der Duanten B-C und D-E: - gleichförmige Kreisbewegung - Ablenkung durch Lorentzkraft, Drei- Finger- Regel der rechten Hand 10 BE Diagramm Frad = FL mit m E v kin = r = Ekin mp e B BC = r =, cm Frad = FL π m 5 BE T = e B T unabhängig von r und v Po α + 8 Pb + Energie ln 0, 08 t = T1 ln t = 510 d Aufgabe Exp. 1:(gekoppelte gleichlange Pendel) - Auslenkung eines Pendels - vollständige Übertragung des Schwingungszustandes an das zweite Pendel und

5 zurück Exp. : (ungekoppelte gleichlange Pendel) - Auslenkung eines Pendels - keine Übertragung des Schwingungszustandes Exp. 3: (gekoppelte ungleichlange Pendel) - Auslenkung eines Pendels - unvollständige Übertragung des Schwingungszustandes an das zweite Pendel und zurück 1. Exp. 1: - Energieübertragung durch Kopplung - da Resonanzbedingung erfüllt, vollständige Energieübertragung Exp. : - keine Kopplung, keine Energieübertragung Exp. 3: - Energieübertragung durch Kopplung - da Resonanzbedingung nicht erfüllt, keine vollständige Energieübertragung λ = 1.3. g T l = 4π.1 - vom Lautsprecher ausgesandte Schallwelle wird am geschlossenen Ende reflektiert (Phasensprung von 180 ) - ausgesandte Welle und reflektierte Welle überlagern sich zu einer stehenden Welle - die Abfolge von hohen und niedrigen Flammen spiegelt die Abfolge von Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen wider Eine differenziertere Betrachtung (Druckbzw. Schnelleknoten) ist nicht zu erwartender Bestandteil der Schülerantwort. 5 c = 14 4 cm T = 1, 7 s f cm s = 0, 59 Hz l = 7 cm

6 . Ein stabiles Flammenbild entsteht erst nach Ausbildung der stehenden Welle. Begründung durch die λ Formel l = ( k 1) oder 4 6 BE verbale Erläuterungen.3 c = l f c = 460 m s 3.1 z.b.: Beugung, Interferenz, Polarisation, Dispersion 3. Beschreibung: z.b. Nachweis der Polarisierbarkeit n λ W λ L λ = L W = 476 nm nw 3.3. Farbe bleibt erhalten, da die Frequenz BE konstant bleibt 3.4 s tan α 1 5 BE 1 = e λ b = sin α1 b = 1, 6 µ m 4.1 U = U U USp = 0 V Sp ges La 4. L U Sp U La = π f P L = 0,71 H La 4.3 Spannungszeigerdiagramm ϕ = 75

7 3 Tabelle zur Ermittlung der Gesamtnote Bewertungseinheiten Notenpunkte Note