Aufgaben zur Vorbereitung der Klausur zur Vorlesung Einführung in die Physik für Natur- und Umweltwissenschaftler v. Issendorff, WS2013/

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1 Aufgaben zur Vorbereitung der Klausur zur Vorlesung inführung in die Physik für Natur- und Umweltwissenschaftler v. Issendorff, WS213/ Aufgabe 1 Zwei Widerstände R 1 =1 Ω und R 2 =2 Ω sind in Reihe geschaltet und mit einer Spannungsquelle verbunden. Der Pluspol der Spannungsquelle, der mit R 1 verbunden ist, liegt auf dem Potential U=1V. Der Minuspol, der mit R 2 verbunden ist, ist geerdet. Auf welchem Potential liegt der Kontaktpunkt, an dem R 1 und R 2 verbunden sind? A. 6,67 V B. 1,6 V C. 3,33 V D. 5 V Aufgabe 2 In einem Plattenkondensator (Plattenabstand 4 cm, angelegte Spannung 1 V) wird ein lektron (Ladung q= C) von der positiven Platte zu der negativen Platte bewegt. Welche Arbeit muß dafür aufgewendet werden? A. 1 J B. 1.6*1-19 J C. 1.6*1-16 J D. -1.6*1-19 J Aufgabe 3 ine Wechselspannung U = U sin (ω t) mit U = 22 V und ω = 314 1/s wird an einen Widerstand mit R=1 Ohm angeschlossen. Welcher Strom fließt zum Zeitpunkt t =.25 s? A..1 A B. 2.2 A C..77 A D..3 A Aufgabe 4 in lektromotor hebt in 2 s eine Masse von 1 kg auf eine Höhe von 1 m. Der Motor wird mit 2 V Gleichspannung betrieben welcher Strom fließt während des Vorgangs? Nehmen Sie einen idalen Motor ohne Verluste an. A. 2.5 A B..1 A C. 1 A D. 28 A Aufgabe 5 in Liter Wasser hat eine Wärmekapazität von C = 42 J/K. Wenn man einen Tauchsieder mit einer Leistung von 1 W verwendet, wie lange dauert es, einen Liter Wasser um 5 K zu erwärmen? A. 1 s B. 2 s

2 C. 21 s D. 21 s Aufgabe 6 In Helium beträgt die Schallgeschwindigkeit 981 m/s. Wie hoch ist die Frequenz der niedrigsten Schwingungsmode in einem beidseitig geschlossenen, mit Helium gefüllten Rohr der Länge 2 m? A. f = 2 Hz B. f = 3 Hz C. f = 45 Hz D. f = 245 Hz Aufgabe 7 Welche Formel beschreibt das elektrische Feld einer elektromagnetischen Welle (zu einem festen Zeitpunkt) korrekt? = sin( k ) r, mit A. = k = B. = k = b b C. = a k = D. = k = b Aufgabe 8 in Goldion (Masse kg, Ladung C) fliegt mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s durch ein Magnetfeld der Stärke 1 T. Wie groß ist der Radius der Kreisbahn? A. 2m B. 1 m C..2 m D..2 m Aufgabe 9 In einem Widerstands-Netzwerk sind zwei Widerstände mit 1 Ohm und 5 Ohm parallel geschaltet, und in Serie zu den beiden ein weiterer Widerstand von 2 Ohm. Wenn an dieses Netzwerk eine Spannung von 1 V angelegt wird, welche elektrische Leistung wird dann verbraucht? A. 4 W B. 2 W C. 43 W D. 5 W

3 Aufgabe 1 Im interstellaren Raum herrscht eine Temperatur von T=3 K und ein extrem hohes Vakuum. Der Gasdruck ist um den Faktor 4, geringer als auf der rde (Luftdruck = 1 bar). Wie viele Gasteilchen enthält ein cm 3 im interstellaren Raum? Nehmen Sie das Gas als ideal an. A. ca. 1 Gasteilchen B. ca Gasteilchen C. ca. 1 6 Gasteilchen D. ca.,1 Gasteilchen Aufgabe 11 in gasgefüllter Kolben wird auf zwei Arten zusammengedrückt: einmal in Kontakt mit einem Wärmebad, einmal adiabatisch (also isoliert, ohne Möglichkeit zum Wärmeübertrag). Wie verhalten sich die erreichten nddrücke zueinander? (gleiche Anfangstemperatur, gleiche Volumenänderung, gleiche Gasmenge). A. isotherm: Druck bleibt gleich adiabatisch: Druck nimmt zu B. Druck nimmt im adiabatischen Fall stärker zu als im isothermen C. isotherm: Druck nimmt zu adiabatisch: Druck bleibt gleich D. Druck nimmt im isothermen Fall stärker zu als im adiabatischen Aufgabe 12 in Transformator habe 1 Windungen auf der Primär- und 1 Windungen auf der Sekundärspule. Wenn an die Primärspule eine Wechselspannung (5 Hz) der ffektivspannung U eff =23 V angelegt wird, wie hoch ist die ffektivspannung an der Sekundärspule? A. 23 V B. 23 V C. 53 V D. 115 V Aufgabe 13 ine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von λ = 1 cm trifft senkrecht auf einen Spiegel die Überlagerung von ein- und auslaufender Welle bildet hier eine stehende Welle aus. Für den Betrag der elektrischen Feldstärke gilt also ( z, t) = sin( kz) cos( ωt). Hier sei =1 V/m. Mit welchen Konstanten beschreibt die folgende Formel die elektrische Feldstärke in einem Abstand von 1 mm zum Spiegel korrekt? ( t) 1 cos( ωt) = mit A. 1 = 1 V/m ω=1.9*1 11 1/s B. 1 = 58.8 V/m ω=3*1 1 1/s C. 1 = 1.1 V/m ω=1.9*1 11 1/s D. 1 = 58.8 V/m ω=1.9*1 11 1/s. 1 = 1.1 V/m ω=3*1 1 1/s

4 Aufgabe 14 Wie stark sinkt in einem Auto mit geöffnetem Seitenfenster der Druck gegenüber dem normalen Luftdruck ab, wenn es mit einer Geschwindigkeit von 1 km/h fährt? (es wird angenommen, der Druck im Auto entspricht genau dem in der vom Auto aus betrachtet - strömenden Luft) A. P = 6454 Pa B. P = 277 Pa C. P = 655 Pa D. P = 123 Pa. P = 498 Pa Aufgabe 15 Durch eine lange Spule mit einer Länge von 2 m und 2 Windungen sowie einem Durchmesser von 1 cm fließt ein gleichmäßig ansteigender Strom, der pro Sekunde um 1 A stärker wird ( I(t) = ct mit c = 1A/s). Um die Spule ist dicht aufliegend eine Drahtschleife gewickelt (eine Windung). Welche Spannung wird in dieser Schleife induziert? A. 3.1*1-2 V B. 9.9*1-7 V C. 3.1*1-5 V D. 6.3*1-9 V. 9.9*1-9 V Aufgabe 16 in lektron befinde sich (im Vakuum) zwischen zwei Kondensatorplatten im Abstand von 5 cm, zwischen denen eine elektrische Potentialdifferenz von 3 V besteht. Wie groß ist die Beschleunigung des lektrons? A. a = 6.6*1 33 m/s 2 B. a = 1.*1 6 m/s 2 C. a = 9.81 m/s 2 D. a = 1.1*1 15 m/s 2. a = 5.5*1 1 m/s 2 Aufgabe 17 ine Metallstange habe einen elektrischen Widerstand von 1 Ohm und eine Wärmekapazität von C = 1 J/K. Durch die Stange fließt für 1 Sekunden ein Strom von 1 A. Wie stark ändert sich dadurch die Temperatur der Stange? (sie sei perfekt isoliert, d.h. es gibt keinen Wärmetransport zur Umgebung) A. K B. 1 K C. 1 K D. 1 K K

5 Aufgabe 18 Zwei Plattenkondensatoren mit einer Plattenfläche von jeweils 1 cm 2 und einem Plattenabstand von 1 cm (Kondensator 1) und 3 cm (Kondensator 2) sind auf die abgebildete Weise über einen Widerstand mit R = 1 Ohm miteinander verschaltet. Wenn im Kondensator 1 eine Feldstärke von = 1 V/m herrscht, wie groß ist dann die Feldstärke im Kondensator 2? C 1 R C 2 A. 3 V/m B. 1 V/m C. 333 V/m D. 2 V/m V/m Aufgabe 19 in Beugungsgitter mit 2 Strichen pro mm wird mit einem Laser der Wellenlänge λ=632 nm beleuchtet. Wie groß ist der Abstand zwischen dem nullten und dem ersten Beugungsmaximum auf einem Schirm, der 1 m hinter dem Gitter steht? A. 1,6 cm B.,16 cm C.,66 m D. 1,6 mm. 3,33 cm Aufgabe 2 Die Zusammenschaltung eines Kondensators der Kapazitat C=1 μf und einer Spule der Induktivität L=1 mh ergibt einen Schwingkreis. Welche Formel beschreibt den Stromverlauf I(t) als Funktion der Zeit, der durch den Schwingkreis fließt, richtig? A. I *cos(3,2 khz*t) B. I *exp(3,2 khz *t) C. I *sin(3,2 Hz *t) D. I *cos(19,8 khz *t). I *t 2 + I *t + 3,2 khz