Hinweise zur Korrektur und Bewertung der Abiturprüfungsarbeiten in PHYSIK. als Leistungskursfach. Nicht für den Prüfling bestimmt

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1 Abitupüfung 4 Hinweise zu Koektu un Bewetung e Abitupüfungsabeiten in PHYSIK als Leistungskusfah Niht fü en Püfling bestit Die Koektuhinweise enthalten keine vollstänige Lösung e Aufgaben, sonen nu einen kuzen Abiss es watungshoizonts. Bei Vewenung geunete Kontollegebnisse aus e Aufgabenstellung kann es zu Abweihungen von en angegebenen gebnissen koen. Niht genannte, abe g l e i h w e t i g e Lösungswege un Begünungsansätze sin g l e i h b e e h t i g t. Die Bewetung e ebahten Püfungsleistungen hat sih an e bei jee Teilaufgabe a linken Ran es Angabenblattes veekten, axial eeihbaen Zahl von Bewetungseinheiten (B) zu oientieen.

2 Abitupüfung 4 Uehnung e eeihten Bewetungseinheiten in Notenpunkte Die insgesat eeihten Bewetungseinheiten ween nah e folgenen Tabelle in Notenpunkte ugesetzt: Notenpunkte Notenstufen Bewetungseinheiten Intevalle in %

3 Abitupüfung 4 Physik Leistungskus Aufgabe LPh Aufgabe B Hinweise a) b) 5 ) 4 A C U ε U 8 nc Q Q ε A U ε x x Q ε A U x A U x x Q Q x,5 µ A; U R I,5 V t t I ) 5 Duh ie aufteffenen Shallwellen wi ie Meban in Shwingungen vesetzt. Dauh entstehen Kapazitätsshwankungen i Rhythus e Shwingungen. Diese wieeu ufen a Wiestan R Spannungsshwankungen hevo. e) 4 Notwenig wäe z. B. eine Vekleineung es Konensatos (kleinee Fläheninhalt A) un eine geingee Betiebsspannung U. Beies hätte eine geingee Spannung U an R zu Folge. a) 4 F e, N b) 9 Die Beshleunigung ist niht konstant, a e elativistishe Massenzuwahs eine höhee Tägheit e lektonen zu Folge hat. k + k +, 5 ;, v v ) 5 Auf ein lekton, as sih senkeht zu eine hoogenen Magnetfel bewegt, wikt ie Loentzkaft als Zentipetalkaft; es egeben sih Keisbogen. %

4 4 Abitupüfung 4 ) 9 e) 8 v e v B; v p e B e B elativistishe Rehnung: + p e B kin >> : α ( kin kin e B a + ) e B x-ahse 6,7 a sin α ; α,64 α Maxiale Abstan e lektonenbahn von e x-ahse: 6 a 4 4, v << a: s 4 a ; << : v s 4 a t, s v f) 4 I Unulato efahen ie lektonen eine Zentipetalbeshleunigung. Beshleunigte Laungen eittieen elektoagnetishe Stahlung. 6 Weitee Beispiele: hetzshe Dipol, Röntgenöhe

5 5 Abitupüfung 4 Physik Leistungskus Aufgabe LPh Aufgabe a) 9 b) 8 B Hinweise A C ε ; N L µ A ; f l π L C C C ; L > L ; f < f S : kleinee Fequenz f fü D-Netz, gößee fü -Netz ε f f µ 4 π f AL AC N l L ; L Wegen N N L L 4,4 l µ gilt: AL N l L L; l l l l, ; N ) 4 Möglihe Äneungen: l l - L ehöhen: Länge, Queshnittsflähe oe Winungszahl änen bzw. isenken einfühen - C ehöhen: Abstan oe Plattenflähe änen bzw. Dielektiku einfügen ) 6 Stoveteilungen siehe Lehbuh D ine Antenne eiht aus, wenn i D-Netz-Betieb ie Gunshwingung, i -Netz-Betieb ie. Obeshwingung angeegt wi. l f D D 6,7 In e Dipolitte liegt i -Netz-Betieb ein Stoknoten. 4

6 6 Abitupüfung 4 e) 5 Stehene Welle: siehe Lehbuh kein pfang an en Knoten: Wanabstan k 6,7 ; k,,, optiale pfang in e Mitte azwishen: Wanabstan 8, + k 6,7 ; k,,,... f) 7 geoetishe Gangunteshie (gleihseitiges Deiek): s x 67 D optishe Gangunteshie:,5 D (wegen Phasenspung π) Bei P also nu seh shwahe pfang. a) Möglihe igenshaften: - stake Bünelung - hohe Intensität - onohoatishes Liht - Kohäenz b) 6 siehe Lehbuh un Foelsalung; Aguentation z. B. it Abstahlvehalten eines elektishen Dipols ) 6 sin ε P o n ; ε P ε' 8 sin ε' sin εp sin ε n P tan ε o P ; sin (9 ε ) os ε P ) 6 a tan α a tan α. O. it Kleinwinkelnäheung: α. O. α a b b a a b 7 µ 6 P s o ε o x o P 67, 4 P

7 7 Abitupüfung 4 Physik Leistungskus Aufgabe LPh Aufgabe B Hinweise a) Rashe ntlaung bei negativ gelaene Metallplatte; positive Platte behält Laung (länge). b) 6 in Teil e aus e Metallplatte ausgelösten Photoelektonen gelangt zu Ringelektoe. Diese wi negativ gelaen, ie Metallplatte positiv, a e hohe Voltetewiestan en Laungsausgleih zwishen Metallplatte un Ringelektoe behinet. Je eh lektonen ie Ringelektoe eeihen, esto göße wi ie Spannung U zwishen Metallplatte un Ringelektoe. Mit zunehene U eeihen wenige Photoelektonen ie Ringelektoe, wouh U langsae ansteigt un shließlih einen Maxialwet U eeiht, bei e ie shnellsten Photoelektonen ie Ringelektoe geae niht eh eeihen. ) 4 U bleibt bei höhung e Bestahlungsintensität gleih, weil ie axiale kinetishe negie e Photoelektonen allein uh ie Wellenlänge e Bestahlung bestit wi. Bei wahsene Bestahlungsintensität ween po Zeiteinheit eh Photoelektonen eittiet, U steigt also shnelle an. ) 4 h f W + e ; Cu U W Cu 4,84 ev; f U 6, V e) 5 e v kin,a e v B; e e B kin,a e v f) 7 kin, A ev ; kin,a kin, K + e U U ax V; U in 74 V Mit Liht küzee Wellenlänge ist ie axiale kinetishe negie e Photoelektonen bei K göße als 6, ev; U in ist ann kleine als 74 V, U ax bleibt unveänet.

8 8 Abitupüfung 4 a) 5 siehe Lehbuh b) 8 Maxiale Ipuls un axiale kinetishe negie e Coptonelektonen bei Rükwätssteuung (ϑ 8 ): ax C 4,85 p ax. Ipuls: p e,ax ax. kin. negie: h h + + ax h h +,5 e,ax ax Ns,9 kev ) 5 Bei e Wellenlänge hat ein Röntgenphoton geae ie Minestenegie, u ein Silbeato aus e K-Shale zu ionisieen. Bei Vekleineung von ween soit ab wegen es Photoeffekts zusätzlihe Photonen absobiet, also steigt e Absoptionskoeffizient bei spunghaft an. ) 8 kläung siehe Lehbuh e) 5 6 Moseley-Gesetz fü Z 47: α 57,4 p; h 5,5 kev ; L K α,9 kev k α,6 kev

9 9 Abitupüfung 4 Physik Leistungskus Aufgabe LPh 4 Aufgabe B Hinweise a) Q [ ( Hg) ( Tl) ] 49 kev a a b) 7 s wi auße e lekton auh ein (Anti-)Neutino eittiet. Die kinetishe negie veteilt sih statistish auf beie Teilhen. kin,ax 49 kev 79 kev kev v ges + kin,ax ) 7 Geige-Mülle-Zähloh siehe Lehbuh ) 4 ; v, 78 Vewenung eines Gases it höhee Dihte bzw. höhee Kenlaungszahl. Z' 8 Z ; Z ~ ; ~ ; ' 7 Z 8 e) 8 Absoptionswahsheinlihkeit: p abs e µ e ln D / absobiete Leistung: N N A P γ γ pabs,74 t t 4π f) 6 P t Pb T abs µ g ρ Pb,5 ; Pb, P t T Pb Pb P t A ρ Pb J g K,4 K W ges

10 Abitupüfung 4 a) 4 4 Q [ ( C) ( Ne) ( He) ] 4,6 MeV a a a exothe wegen Q > b) 7 Q Q pot ; kin 4, MeV 4π ε ) in Wegen i 4 πε in (6e) kin C 6, 5 < ist Beühung öglih. k T ; T i, K k ) 4 Maxwell-Veteilung: in Teil e Teilhen hat eine kinetishe negie, ie eutlih übe e Mittelwet i liegt. Tunnel-ffekt: Die Potentialbaiee kann quantenehanish uhtunnelt ween, ahe ist Fusion beeits bei geingeen kinetishen negien öglih. e) 7 6, MeV + 4,6 MeV 6,6 MeV; kin, ges 6 u; 4 u v + v kin,ges; v v kin, kin, ges +,8 MeV

11 Abitupüfung 4 Physik Leistungskus Aufgabe LPh 5 Aufgabe a) 6 B Hinweise Q ε, U π Abweihung: a. 5% As V b) 7 Bei iealen Plattenkonensato ist C popotional zu /. s üsste sih eine Uspungsgeae egeben. ) 7 Mit eine paallel geshalteten konstanten Kapazität C ' egibt A sih C C' a) C ' paallel ve- Das beeutet i / - C- Diaga eine u shobene Geae it e Steigung ε A. ε C C 8,85 π h e 6,9 p. Maxiu: b sin α e ; it Kleinwinkelnäheung: As V x tan α (x: Detektoposition) a a b e x,7 µ b) 5 s uss sih u eine stehene Welle haneln, ie ein Gitte bilet. Die Gittekonstante ist etwa,66 µ.

12 Abitupüfung 4 ) Zahl e Photonen, ie wähen t ns eittiet ween: N P t h 8, 6 zugehöiges Zylinevoluen: V ( ) π t Photonenihte: N V 8 P π h 4,5 a) 6 Gangunteshie nah jeweils zwei Reflexionen: s b) 9 6 Dabei efolgen jeweils zwei Phasenspünge u π, ie zusaengenoen abe keinen influss haben. Konstuktive Intefeenz liegt fü k vo. k k k : 95 n k : 589 n : : s k k 4,. h. fü fü k : k < 8 n ; niht sihtba k 78 n > 75 n ; niht sihtba 9 n ; sihtba fü k 4 : k < 8 n ; niht sihtba k