Abitur 2010 Physik 2. Klausur Hannover, arei LK 1. Semester Bearbeitungszeit: 90 min

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Abitur 2010 Physik 2. Klausur Hannover, arei LK 1. Semester Bearbeitungszeit: 90 min"

Viktoria Schmidt
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Tha: wgung on Elktronn in Flrn ufgab Dr Luchtschir inr Elktronnstrahlablnkröhr ist c brit un 5c hoch Er bfint sich zwischn n waagrcht angorntn Plattn ins blnkkonnsators, an in ariabl Spannung anglgt wir Di Elktronn wrn it r nonspannung 5 kv bschlunigt un trtn i Punkt P (0 / 0) s Schirs ins onnsatorfl in Di Spannung wir so ingstllt, 0 ass i Elktronn i Punkt P ( c /, 5 c ) as Fl bzw n Schir rlassn E Skizzir un rläutr in Vorrichtung zur Erzugung ins gut gbünltn Elktronnstrahls! Di Elktronn trtn in as onnsatorfl it r Gschwinigkit Lit is Forl bgrünt hr un bsti i Elktronngschwinigkit! ( : Elntarlaung; : Mass s Elktrons) 3 Dr auf r Luchtschicht s Schirs sichtbar Vrlauf r Elktronnbahn ght urch i in Tab rfasstn Punkt (Matrialsit) Zig it ilf s GTR, ass y proportional zu x ist, un bsti i Proportionalitätskonstant k! 4 Di Glichung r ahnkur lautt sti it ilf on 3 i onnsatorspannung! y 4 x in ufgab -Strahlung ins raioaktin Präparats ( Q, 6, kg ) urchläuft nachinanr in lktrischs un in agntischs Fl (Matrialsit, bb) schrib un rläutr i ahn, auf r sich in -Tilchn in n bin Flrn bwgt! Das En r ahnkur ligt in r Entfrnung Magntfl! Lit is Glichung bgrünt hr! obrhalb s Eintrittspunkts in as 3 rchn i Flussicht s Magntfls, wnn kv un 0c btragn! ufgab 3 Ein allson it Elktronnlitung hat in quaratisch Grunfläch it r Sitnläng a 5 un in Dick on 8 Di quaratisch Grunfläch wir snkrcht on in hoognn Magntfl r Flussicht 0, T urchstzt i in Stro r Stärk 5 wir in allspannung on 8, 8 V gssn 3 Erklär anhan inr anzufrtign Skizz i Entsthung r allspannung! 3 Für i Laungsträgricht i Matrial r allson gilt: Lit is Forl bgrünt hr un brchn n! n 33 Diskutir i zu rwartn Vränrung r allspannung in bnutztn Plättchn, wnn a) statt r Elktronn positi Laungsträgr r Laung q b) sowohl Elktronn als auch positi Laungsträgr r Laung q glichraßn bwglich wärn! Sit on 6

2 Matrial zur ufgab Tab x / c y / c 0 0,6 0,9,,4,7,,5 Matrial zur ufgab bb Tilchn const kv Sit on 6

3 Lösungn ufgab Dr Luchtschir inr Elktronnstrahlablnkröhr ist c brit un 5c hoch Er bfint sich zwischn n waagrcht angorntn Plattn ins blnkkonnsators, an in ariabl Spannung anglgt wir Di Elktronn wrn it r nonspannung 5 kv bschlunigt un trtn i Punkt P (0 / 0) s 0 Schirs ins onnsatorfl in Di Spannung P ( c /, 5 c ) as Fl bzw n Schir rlassn E wir so ingstllt, ass i Elktronn i Punkt Skizzir un rläutr in Vorrichtung zur Erzugung ins gut gbünltn Elktronnstrahls! G WZ n r Glühkato (G) ligt i izspannung ( ) Glühkato un Whnltzylinr sin itinanr litn rbunn Dr Whnltzylinr uschlißt sowohl i Glühkato als auch i Lochano, i sich snkrcht zur chs s Zylinrs or r ato bfint Das Loch in r no bfint sich auf r Zylinrachs Zwischn no un ato ligt i schlunigungsspannung us r Glühkato trtn auf Grun s glühlktrischn Effkts Elktronn aus, i zunächst in iffus Wolk u n Glühraht hru biln n schlunigungsfl zwischn Glühkato un no wrn i Elktronn in Richtung no bschlunigt un zusätzlich urch as raialsytrisch Fl s uschlißnn Whnltzylinrs auf sin chs grängt Di Elktronn, i sich in chsnäh bfinn, passirn auf Grun ihrr Träghit as nonloch un rlassn als gut gbünltr Strahl i no Di Elktronn trtn in as onnsatorfl it r Gschwinigkit bgrünt hr un bsti i Elktronngschwinigkit! ( : Elntarlaung; : Mass s Elktrons) in Lit is Forl lktrischn Fl wir an n Elktronn schlunigungsarbit W rrichtt Dis Enrgi b- sitzn i Elktronn i nonloch als kintisch Enrgi W Glichstzn un uflösn nach kin lifrt V , % c s Für i Gschwinigkit folgt aus n ggbnn Datn: 3 Dr auf r Luchtschicht s Schirs sichtbar Vrlauf r Elktronnbahn ght urch i in Tab rfasstn Punkt (Matrialsit) Zig it ilf s GTR, ass y proportional zu x ist, un bsti i Proportionalitätskonstant k! L: x in ; L: x² in ²; L3: y in Plot: x-list: L; y-list: L3 LinRg L, L3, y k / 5 y, 785 x, Glichung r ahnkur: y, 785 N ullpunktsfhlr k / x k hat i Einhit Sit 3 on 6

4 4 Di Glichung r ahnkur lautt y 4 x sti it ilf on 3 i onnsatorspannung! k, 785, , V 78, 5V 4 4 0, V ufgab -Strahlung ins raioaktin Präparats ( Q, kg ) urchläuft nachinanr in lktrischs un in agntischs Fl (Matrialsit, bb) 6, schrib un rläutr i ahn, auf r sich in -Tilchn in n bin Flrn bwgt! lktrischn Fl wir as -Tilchn on links nach rchts bschlunigt un fligt glichförig bschlunigt graaus ins atonloch (rcht Elktro, angschlossn an n Minuspol) Passirt as Tilchn as atonloch, tritt s in as Magntfl it r Flussicht in, un s wirkt i Lorntzkraft Mit r Dri-Fingr-Rgl r rchtn an (Daun in Strorichtung nach rchts, Zigfingr in Magntflrichtung in i Zichnbn hinin, Mittlfingr in Richtung r Lorntzkraft nach obn) rgibt sich in blnkung nach obn Da i Lorntzkraft ir snkrcht auf r Gschwinigkit stht, bschribt as Tilchn in halbkrisförig ahn, bis s auf i Rücksit r ato aufschlägt 6 Das En r ahnkur ligt in r Entfrnung Lit is Glichung bgrünt hr! obrhalb s Eintrittspunkts in as Magntfl! Magntfl wirkt i Lorntzkraft F un wirkt als Zntralkraft, i as Tilchn auf in L risbahn bschlunigt: r r r bschribn wir, rgibt sich als bstan F Z r Stzt an i Tr glich un löst nach r auf, so rgibt sich: Da in albkris it Durchssr 7 rchn i Flussicht s Magntfls, wnn kv un 0c btragn! 0, Für gilt: 0, (so) lso: 000V 64, 39 T 0, 0, Sit 4 on 6

5 ufgab 3 Ein allson it Elktronnlitung hat in quaratisch Grunfläch it r Sitnläng a 5 un in Dick on 8 Di quaratisch Grunfläch wir snkrcht on in hoognn Magntfl r Flussicht 0, T urchstzt i in Stro r Stärk 5 wir in allspannung on a a - + F L F l 8, 8 V gssn 3 Erklär anhan inr anzufrtign Skizz i Entsthung r allspannung! Dr Stro flißt on links nach rchts (Daun) un as Magntfl ist in i Zichnbn hinin grichtt (Zigfingr) Dr Mittlfingr r rchtn an zigt ann nach obn in Richtung r Lorntzkraft, i as F L Elktron nach obn bschlunigt n r obrn Sit s allplättchns ntstht ait in Minuspol urch i nrichrung on Elktronn i obrn rich, un an r ntrsit in Pluspol urch i Vrarung an ngatin Laungn Di Laungsrschibung wir bgrnzt urch i lktrisch Flkraft Fl, i r Lorntzkraft ntggn wirkt Si ntstht urch as lktrisch Fl zwischn r obrn un untrn Sit s Plättchns Zwischn Obrun ntrsit ist ann i allspannung ssbar, i ihrn Minuspol obn un Pluspol untn hat 3 Für i Laungsträgricht i Matrial r allson gilt: Lit is Forl bgrünt hr un brchn n! n us r trachtung zu 3 folgt: F F E a Für i Strostärk gilt: L l a Q z n V n a a, wobi z i nzahl r Elktronn ist, i in r Zit t urch as Volun V a a flißn st i Elktronnicht n i nzahl r Elktronn pro Voluninhit, so t t t t gilt: z n V Da a t i Driftgschwinigkit r Elktronn ist, gilt: n a obig Glichung ingstzt, folgt: a n n a n n a n i rchnung: n 5 0, T 9 T, , 8 0 V 8 0 V C [ Einhit: T N J N ] 3 V C V s V s J Sit 5 on 6

6 33 Diskutir i zu rwartn Vränrung r allspannung in bnutztn Plättchn, wnn a) statt r Elktronn positi Laungsträgr r Laung q b) sowohl Elktronn als auch positi Laungsträgr r Laung q glichraßn bwglich wärn! a) Wnn statt r Elktronn positi Laungn urch as Plättchn flißn, wirkt witrhin i raft nach obn, a r Stropfil auch witrhin nach rchts zigt Es ntstht obn r Pluspol un untn r Minuspol r allspannung b) Flißn sowohl ngati Laungsträgr on rchts nach links als auch positi on links nach rchts, so wirkn auf bi Laungsträgrartn Lorntzkräft nach obn Es ntstht wr in Übrschuss an ngatir noch an positir Laung auf r obrn bzw untrn Sit an kann kin allspannung ssn Sit 6 on 6

Ähnliche Dokumente

6. Bewegung geladener Teilchen in homogenen Feldern. 6.1 Bewegung eines Elektrons im homogenen Längsfeld

6. Bewegung geladener Teilchen in homogenen Feldern. 6.1 Bewegung eines Elektrons im homogenen Längsfeld 6. Bwgung ganr Tichn in hoognn Frn 6. Bwgung ins Ektrons i hoognn ängsf - F - E - Ein fris Ektron bfint sich an r ngatin Patt ins Konnsators. Durch i Fkraft F rfährt as Ektron wgn sinr ngatin aung in Bschunigung