FIZIKA NÉMET NYELVEN

Transkript

1 ÉRETTSÉGI VIZSGA május 18. FIZIKA NÉMET NYELVEN EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA május 18. 8:00 Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc Pótlapok száma Tisztázati Piszkozati EMBERI ERŐFORRÁSOK MINISZTÉRIUMA Fizika német nyelven emelt szint írásbeli vizsga 1412

2 Wichtige Hinweise Es stehen Ihnen 240 Minuten Arbeitszeit zur Verfügung. Lesen Sie die Instruktionen vor den Aufgaben gründlich durch und teilen Sie Ihre Zeit sorgfältig ein. Die Reihenfolge der Bearbeitung der Aufgaben ist beliebig. Zur Lösung der Aufgaben sind Taschenrechner und Tafelwerke zugelassen. Wenn Sie für die Lösung einer Aufgabe zu wenig Platz haben, dann verlangen Sie ein Ersatzblatt! Die Aufgabennummer sollten Sie auf dem Blatt unbedingt angeben. írásbeli vizsga / május 18.

3 ERSTER TEIL Von den unten angegebenen Antworten ist immer nur genau eine richtig. Tragen Sie den Buchstaben der richtigen Antwort in die weißen Kästchen an der rechten Seite ein! Wenn Sie es für nötig halten, können Sie kleinere Rechnungen, Skizzen auf dem Aufgabenblatt fertigen. 1. Ein Schiff fährt mit einer geradlinigen, gleichförmigen Bewegung auf dem offenen Meer. Zu gleicher Zeit fliegt auch ein Albatros mit einer in Bezug auf das Meer geradlinigen, gleichförmigen Bewegung in der Luft. Wie bewegt sich der Albatros in Bezug auf das Schiff? A) Der Vogel führt in Bezug auf das Schiff eine gleichförmige, geradlinige Bewegung aus. B) In bestimmten Fällen kann die Bahn des Vogels in Bezug auf das Schiff auch krummlinig sein, aber seine Geschwindigkeit hat einen konstanten Betrag. C) Die Bahn des Vogels ist geradlinig, aber seine Geschwindigkeit in Bezug auf das Schiff ist nicht konstant. D) Abhängig vom Winkel der zwei Geschwindigkeitsvektoren kann die Bahn des Vogels sowohl krummlinig, als auch geradlinig sein und auch seine Geschwindigkeit in Bezug auf das Schiff kann veränderlich sein. 2. Ein quaderförmiger Metallkasten mit gleichmäßiger Wanddicke wird erwärmt bis sich seine Kanten um 0,1% vergrößern. Um wie viel Prozent erhöht sich der Rauminhalt des Kastens (das Volumen seines Inneren)? A) Die Wand des Kastens dehnt sich auch nach Innen aus, so wird der Rauminhalt des Kastens kleiner. B) Der Rauminhalt des Kastens nimmt um ca. 0,3% zu. C) Der Rauminhalt des Kastens bleibt unverändert. D) Der Rauminhalt des Kastens nimmt um ca. 0,1% zu. 3. Wählen Sie die wahre Aussage über die Geschichte der Physik. A) Das Elektron wurde von Albert Einstein entdeckt. B) Die Elektronhülle des Atoms wurde von Niels Bohr entdeckt. C) Die Kernspaltung des Atomkerns wurde von Leó Szilárd entdeckt. D) Der Atomkern wurde von Ernest Rutherford entdeckt. írásbeli vizsga / május 18.

4 4. Drei Batterien der elektromotorischen Kraft von 1,5 V und mit vernachlässigbarem innerem Widerstand werden gemäß A B der Abbildung mit drei identischen Widerständen in Reihe geschaltet. Wie groß ist die Spannung zwischen den Punkten A und B? A) 0 V B) 1,5 V C) 4,5 V 5. Wann kann man den Merkur von Ungarn aus gegen Mitternacht auf dem Nachthimmel sehen? A) Nur im Sommer. B) Nur im Winter. C) In jeder Jahreszeit. D) Nie. 6. Ein an eine Feder gehängter Körper wird aus seiner Gleichgewichtslage die gestrichelte Linie in der Abbildung ausgelenkt, nach dem Loslassen fängt er entlang einer senkrechten Geraden zu schwingen an. Zum in der Abbildung dargestellten Zeitpunkt bewegt sich der Körper und er befindet sich unterhalb der Gleichgewichtslage. Welche Abbildung gibt zu diesem Zeitpunkt die möglichen Richtungen der Federkraft (F r ), der Geschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) richtig an? A) Die Abbildung (A). B) Die Abbildung (B). C) Die Abbildung (C). írásbeli vizsga / május 18.

5 7. Stoffe mit verschiedenen Brechzahlen werden aufeinander geschichtet. Ein monochromatischer Lichtstrahl trifft auf die so entstandenen parallelen Schichten, sein Weg wird durch die Abbildung gezeigt. Was kann man über das Verhältnis der einzelnen absoluten Brechzahlen behaupten? 1. A) n 1 < n2 < n3 < n4 B) n 4 < n3 < n1 < n2 C) n 2 < n1 < n3 < n4 D) n 3 < n2 < n1 < n4 8. Ein homogener Zylinder auf einer waagerechten Unterlage wird in zwei Positionen untersucht. Der Radius des Zylinders beträgt 8 cm, seine Höhe ist 15 cm. In welcher Position hat er in Bezug auf die waagerechte Unterlage eine höhere potenzielle Energie: wenn er auf seine Grundfläche oder wenn er auf seinen Mantel gestellt wird? A) Wenn er auf seine Grundfläche gestellt wird. B) Wenn er auf seinen Mantel gestellt wird. C) Die potenzielle Energie ist in beiden Positionen gleich groß. 9. Das Fluorisotop mit der Massenzahl 18 ist radioaktiv. Seine Halbwertszeit beträgt 110 Minuten. In ein gut verschließbares Gefäß wird eine Probe mit 2 g Fluor-18 gelegt dann wird das Gefäß auf eine Laborwaage gestellt. Die Waage zeigt eine Masse von 52 g an, das ist die Gesamtmasse des Gefäßes und der Probe in ihm. Welche Masse wird von der Waage nach 220 Minuten angezeigt? A) Ganz genau 51 g. B) Ungefähr 51 g. C) Ungefähr 52 g. írásbeli vizsga / május 18.

6 10. In der Meteorologie werden oft mit Helium oder Wasserstoff gefüllte Ballons verwendet, um verschiedene Messgeräte in große Höhe zu heben. Diese Ballons werden meistens nicht vollgefüllt, sondern die werden halb leer nach oben gelassen. Aus welchem Grund? A) Der Ballon fliegt in der Nähe der Sonne, so wird er durch die Sonnenstrahlung stark erwärmt und kann platzen, wenn er schon auf der Erdoberfläche vollgefüllt ist. B) Der Wind greift den vollgefüllten Ballon leichter an, so entfernt er sich sehr weit vom Startort. C) Das Füllgas ist sehr teuer, deshalb füllt man den Ballon nicht ganz voll, wenn es durch das Gewicht der Messgeräte nicht begründet wird, weil dies überflüssig wäre. D) In großer Höhe gibt es einen kleineren Druck, das Gas dehnt sich aus und kann den Ballon zerreißen, wenn er schon auf der Erdoberfläche vollgefüllt ist. 11. In welchem Fall erscheinen Farben als Folge der Dispersion? A) Auf der Oberfläche einer Pfütze schillert ein Ölfleck in Regenbogenfarben. B) Ein Schmuckstein aus Diamant schillert im Sonnenlicht in Regenbogenfarben. C) Ein optisches Gitter zerlegt das weiße Licht in seine farbigen Bestandteile. 12. Ein sich bewegender Körper stößt einen stehenden Körper. Der Stoß ist zentral und geradlinig. Kann es vorkommen, dass der Betrag des Impulses des am Anfang stehenden Körpers größer wird als der Betrag des Impulses des am Anfang sich bewegenden Körpers. A) Es ist nur dann möglich, wenn sich die zwei Körper nach dem Stoß zusammen bewegen. B) Es ist nur dann möglich, wenn sich die zwei Körper nach dem Stoß in entgegengesetzten Richtungen bewegen. C) Wegen des Impulserhaltungssatzes ist es in keiner Weise möglich. írásbeli vizsga / május 18.

7 13. Die folgenden Aussagen beziehen sich auf die gesteuerte Kettenreaktion. Wählen Sie die wahre Aussage. A) Während der Kettenreaktion entstehen aus den gespalteten Atomkernen neue Isotope. Die neuen Isotope spalten weitere Atomkerne. B) Die Neutronen, die in der Kettenreaktion freigesetzt werden, hindern die Kettenreaktion. C) Zur Steuerung der Kettenreaktion werden auch neutronenabsorbierende Stoffe verwendet. D) Die Kettenreaktion kann nur mit der Brennstoffmenge im Reaktor gesteuert werden. 14. Bei einem weit entfernt liegenden Planet ist die Bewohnbarkeit auch davon abhängig, ob er ein Magnetfeld besitzt. Aus welchem Grund? A) Besitzt der Planet kein Magnetfeld, dann funktioniert auf ihm kein Kompass und die Navigation ist unmöglich. B) Besitzt der Planet kein Magnetfeld, dann kann er sich nicht um seine eigene Achse drehen, so entstehen riesige Temperaturunterschiede zwischen den beiden Hälften des Planeten. C) Das Magnetfeld lenkt die aus dem Weltall kommenden geladenen Teilchen ab, so schützt es den Planeten vor den auf den menschlichen Organismus schädlichen Wirkungen. 15. Wie groß ist der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, die in jedem Zyklus eine Arbeit von 120 J verrichtet und eine Wärme von 360 J abgibt? A) 33% B) 25% C) 75% D) 50% írásbeli vizsga / május 18.

8 ZWEITER TEIL Von den nachfolgenden drei Themen wählen Sie eins aus und arbeiten Sie es in anderthalb bis zwei Seiten, in Form eines zusammenhängenden Essays aus! Achten sie auf die genaue, klare Formulierung des Konzeptes, auf den logischen Gedankengang, auf die Rechtschreibung, denn dies zählt bei der Bewertung auch mit! Ihre Erklärung muss nicht unbedingt der Reihenfolge der angegebenen Anhaltspunkte folgen. Die Lösung schreiben Sie auf die nachfolgenden Seiten. 1. Die Entdeckung des Elektrons Auf diese Weise stellen die Kathodenstrahlen einen neuen Zustand des Stoffes dar. Einen Zustand, in dem die Aufspaltung des Stoffes in seine Bestandteile auf viel höherem Grad steht als im gewöhnlichem Gaszustand: das ist ein Zustand, in dem alle Stoffe stammten sie aus Wasserstoff, Sauerstoff oder aus beliebiger anderen Quelle schon von ein und derselben Art sind. J. J. Thomson Phil. Magazine 1897 (Károly Simonyi: Kulturgeschichte der Physik) A B B D C E C D Erläutern Sie mit Hilfe der Abbildung den Aufbau und die Funktion des Kathodenstrahlrohrs. Benutzen Sie dabei die in der Abbildung angegebenen Buchstaben. Beschreiben Sie, welche Richtung das elektrische Feld besitzt, das den Elektronenstrahl im Versuch gemäß der Abbildung ablenkt. Erklären Sie, welche Richtung das Magnetfeld haben sollte, mit dem die Ablenkung der Elektronen kompensiert werden könnte. (Zeichnen Sie es auch in die Abbildung ein.) Welche physikalische Eigenschaft des Elektrons kann mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohrs gemessen werden? Erklären Sie, mit welchem Versuchsgerät und wie genau Millikan die Ladung des Elektrons bestimmen konnte. Fertigen Sie auch eine Skizze zur Erklärung. Schildern Sie, welcher Zusammenhang zwischen den Eigenschaften des Elektrons und den Elektrolysegesetzen von Faraday sowie zwischen den Eigenschaften des Elektrons und der Faraday-Konstante besteht. (Es ist keine ausführliche, mit Gleichungen unterstützte Schilderung nötig es reicht aus, die Prinzipien anzugeben.) írásbeli vizsga / május 18.

9 2. Das Lebenswerk von Einstein Meine vergeblichen Versuche, das Wirkungsquantum irgendwie der klassischen Theorie einzugliedern, erstreckten sich auf eine Reihe von Jahren und kosteten mich viel Arbeit. Manche Fachgenossen haben darin eine Art Tragik erblickt. Ich bin darüber anderer Meinung. Denn für mich war der Gewinn, den ich durch solch gründliche Aufklärung davon trug, um so wertvoller. Max Planck: Ausgelesene Studien Wann und wo lebte Einstein u.a.? Wofür hat er den Nobelpreis bekommen? Erläutern Sie die lichtelektrische Erscheinung (Photoeffekt). Wie hat Einstein den Photoeffekt gedeutet? Schildern Sie die Messungen mit der Photozelle und erklären Sie die Messergebnisse. Gehen Sie auch auf die Eigenschaften des Lichts ein, von denen die Geschwindigkeit des austretenden Elektrons abhängt bzw. nicht abhängt. In den Abbildungen 1 und 2 wurde die Strom-Spannung- Charakteristik einer Photozelle für je drei verschiedene Lichtquellen dargestellt. In welcher Eigenschaft unterscheiden sich die Lichtquellen in den beiden dargestellten Fällen? (3) (2) (1) Abbildung 1 Abbildung 2 Was bedeutet die Masse-Energie-Äquivalenz nach Einstein? Schreiben Sie die Gleichung auf, mit der diese Äquivalenz erfasst wird. Schildern Sie die Erscheinung des Massendefekts am Beispiel des Aufbaus und der Masse des U-235-Atomkerns. Schildern Sie, wie man den Zusammenhang für die Masse-Energie-Äquivalenz für die Bestimmung der Bindungsenergie des Atomkerns anwenden kann. írásbeli vizsga / május 18.

10 3. Galilei und die Jupitermonde In der Anzahl der Planeten ist auch heute noch der Jupiter am größten Er besitzt vier Monde, die kurz nach der Erfindung des Fernrohrs von Galilei entdeckt worden sind. Alle bewegen sich von Westen nach Osten und sie haben verschiedene Umlaufzeiten. Sie verstecken sich oft im Schatten ihres Vaters. Márton Varga: Vorlesung und Erklärung von der Natur über den Sternenhimmel und die Erdkugel mit ihren Erscheinungen. 1809, Großwardein Geben Sie an, wann und wo Galilei lebte. Welchen Zusammenhang hat er zwischen dem Weg und der dazu nötigen Zeit festgestellt, wenn Kugeln aus dem Ruhezustand auf einer Schiefen Ebene nach unten rollen? Galilei hat ein Fernrohr gebaut, mit dem er unter anderem die vier größten Monde des Jupiters beobachtete. Diese nennt man heute Galilei-Monde. Schildern Sie den Aufbau eines beliebigen Fernrohrs. Fertigen Sie auch eine Skizze zur Erklärung an. Galilei hat erkannt, dass die Keplerschen Gesetze nicht nur auf die Planeten des Sonnensystems sondern auch auf die Jupitermonde anzuwenden sind. Geben Sie die Gesetze an und zeigen Sie anhand der beigelegten Tabelle, dass sie auch für die Jupitermonde gelten. Mittlere Entfernung vom Jupiter (km) Umlaufzeit (irdische Tage) Io ,77 Europa ,55 Ganymed ,16 Kallisto ,69 írásbeli vizsga / május 18.

11 Inhalt Stil Insgesamt 18 Punkte 5 Punkte 23 Punkte írásbeli vizsga / május 18.

12 DRITTER TEIL Lösen Sie die nachstehenden Aufgaben! Begründen Sie Ihre Behauptungen abhängig von der Aufgabe mit Text, mit Zeichnung oder mit Rechnung! Achten Sie darauf, dass die Bezeichnungen eindeutig sind! 1. Man möchte an die Hauswand über der Tür eines neu eröffneten Uhrgeschäftes ein Aushängeschild aushängen. Dazu wird ein 1 m langer Stab an der Wand befestigt, dessen unteres Ende ein Gelenk besitzt und das andere Ende mit Hilfe eines dünnen Drahtes an der Wand befestigt wird. Am Ende des Stabes wird das Aushängeschild der Masse m = 8 kg mit Hilfe eines zweiten Fadens aufgehängt. Der Stab schließt mit der Hauswand einen Winkel von 45 ein. Das Gewicht des Stabes und des Fadens ist im Vergleich zum Gewicht des Aushängeschildes vernachlässigbar. a) Wie groß sind die Kräfte, die der Faden bzw. der Stab auf die Wand weiterleiten? b) Man nehme an, dass man statt des waagerechten Drahtes einen anderen Draht verwendet, dessen Länge gleich der Länge des Stabes ist. Auch in diesem Fall hat der Stab die vorige Position an der Hauswand. Wie groß sind jetzt die Kräfte, die der Faden bzw. der Stab auf die Wand weiterleiten, wenn der Draht zum Stab genau senkrecht liegt? m ( g = 9,8 ) 2 s írásbeli vizsga / május 18.

13 a) b) Insgesamt 5 Punkte 5 Punkte 10 Punkte írásbeli vizsga / május 18.

14 2. Die Hubmaschine in der Abbildung besteht aus zwei Arbeitszylindern, die mit einer kleinen Öffnung verbunden sind. Der Kolben im Arbeitszylinder mit dem Durchmesser von D 1 = 25 cm hebt die Last der Masse M = 500 kg hoch. Der Bediener der Maschine schiebt den Kolben im Zylinder des Durchmessers D 2 = 8 cm langsam rein. Die Höhe des Kolbens im ersten Arbeitszylinder beträgt am Anfang h 0 = 1 cm; es wird durch kleine Stoßblöcke gesichert, dass der Kolben nicht weiter nach unten rutscht. Die Entfernung des Kolbens von der Öffnung, die die zwei Zylinder verbindet, ist am Anfang im zweiten Arbeitszylinder L 0 = 100 cm. Der Druck des Gases in den Zylindern ist am Anfang p 0 = 10 N/cm 2, seine Temperatur ist während des ganzen Vorgangs als konstant zu betrachten. (Das Gewicht der Kolben in den Arbeitszylindern sowie das Gewicht des Brettes und der Stäbe, die diese verbinden, ist vernachlässigbar, g = 9,8 m/s 2, der äußere Luftdruck beträgt p ä = 10 N/cm 2.) M L 0 h 0 D 1 D 2 F a) Wie weit ist der Kolben von der Öffnung im Arbeitszylinder D 2, die die Zylinder verbindet, zum Zeitpunkt, wenn sich die Last zu heben beginnt? Wie groß ist die Kraft, mit der man zu diesem Zeitpunkt den Kolben zu drücken hat? b) Wie viel hebt sich die Last, bis der Kolben im Zylinder D 2 die Öffnung, die die zwei Zylinder verbindet, erreicht? c) Bestimmen Sie die Arbeit, die das in der Hebemaschine eingeschlossene Gas am Kolben des Arbeitszylinders D 1 verrichtet, von dem Zeitpunkt an, in dem sich die Last zu heben beginnt bis zum Ende des Vorgangs. Um wie viel ändert sich währenddessen die potenzielle Energie der Last? Gibt es einen Unterschied zwischen den beiden Größen (der verrichteten Arbeit und der Änderung der potenziellen Energie) und wenn ja, aus welchem Grund gibt es ihn? írásbeli vizsga / május 18.

15 a) b) c) Insgesamt 6 Punkte 3 Punkte 11 Punkte írásbeli vizsga / május 18.

16 3. Man möchte unter Verwendung von vier identischen Widerständen eine geschlossene Schleife fertigen. Alle Widerstände haben eine Leistung von 6 W, wenn sie an eine Spannungsquelle mit U = 9 V angeschlossen werden. Man hat die abgebildeten Schaltungen zusammengestellt. a) Zuerst wird gemäß der linken Abbildung zwischen den Punkten A und B eine Spannungsquelle mit U = 9 V angeschlossen. Wie groß ist die von den vier Verbrauchern abgegebene Gesamtleistung in dieser Schaltung? Wie groß wird die Gesamtleistung der vier Verbraucher, wenn die Spannungsquelle gemäß der rechten Abbildung zwischen den Punkten A und C angeschlossen wird und wie ändert sie sich gegenüber der linken Abbildung? b) Vergleichen Sie die Gesamtleistung der vier Verbraucher in den zwei abgebildeten Schaltungen, wenn der Verbraucher 1. durch einen anderen Verbraucher ersetzt wird, dessen Leistung an der Spannungsquelle von U = 9 V angeschlossen 3 W beträgt. A D A D B C B C írásbeli vizsga / május 18.

17 a) b) Insgesamt 7 Punkte 7 Punkte 14 Punkte írásbeli vizsga / május 18.

18 4. In der Abbildung ist die Zerfallsreihe des Thorium-232 angegeben mit fehlenden Informationen. Die Pfeile zeigen die einzelnen Umwandlungen. Der Buchstabe über (neben) den Pfeilen gibt an, um welche Umwandlung es sich handelt. 232 Th α 228 Ra 228 Ac β - α 224 Ra 212 Po 212 Bi 212 Pb α 220 Rn α 208 Pb a) Welche Isotope bzw. Zerfallsarten gibt es an den mit leeren Kästchen gekennzeichneten Stellen? Tragen Sie in den Kästchen der Abbildung die fehlenden Angaben ein. b) Wie viele Male kommt es in der abgebildeten Zerfallsreihe vor, dass ein Isotop eines Elements nach einem Zerfall entsteht und dieses entstandene Element schon früher in der Zerfallsreihe vorkam? Geben Sie diese Elemente an. c) Der Thorium-Atomkern wandelt sich in der Zerfallsreihe schließlich in Blei- Atomkern um, während des Vorgangs werden α- und β-teilchen emittiert. Um wie viel ist die Gesamtmasse des Blei-Atomkerns und der emittierten α- und β-teilchen kleiner als die ursprüngliche Masse des Thorium-Atomkerns? Wie viel Joule Energie wird freigesetzt, bis sich ein Thorium-Atomkern in einen Blei-Atomkern umwandelt? 4 M 232 Th = 232, 04 u, M 208 Pb = 207, 98 u M α = 4 u, M e = 5,49 10 u, wo u die atomare Masseneinheit ist, 1 u 1, kg. írásbeli vizsga / május 18.

19 a) b) c) Insgesamt 4 Punkte 6 Punkte 1 írásbeli vizsga / május 18.

20 Achtung! Diese Tabelle füllt der Korrektor aus! maximale Punktzahl I. Testfragen 30 II. Essay: Inhalt 18 II. Essay: Stil 5 III. Zusammengesetzte Aufgaben 47 Punktzahl des schriftlichen Teils 100 erreichte Punktzahl Korrektor Datum:... I. Feleletválasztós kérdéssor/ Testfragen II. Esszé: tartalom / Essay: Inhalt II. Esszé: kifejtés módja / Essay: Stil III. Összetett feladatok / Zusammengesetzte Aufgaben elért pontszám egész számra kerekítve / erreichte Punktzahl auf ganze Zahl gerundet programba beírt egész pontszám / ins Programm eingetragene ganze Punktzahl javító tanár / Korrektor jegyző / Protokollführer Dátum / Datum:... Dátum/Datum:... írásbeli vizsga / május 18.