1.Klausur LK Physik Sporenberg Q1 Schuljahr 2012/

Transkript

1 .Klausu LK Phsik Spnbg Q Schuljah /3...ufgab: a) Litn Si i Bahnglichung fü n waagchtn Wuf i Plattnknnsat h. Lgn Si n Eintitt s Elktns in i Mitt s Plattnknnsats. (Vsuchsskizz!) b) Estzn Si i nfangsgschwinigkit uch i Bschlunigungsspannung. (Vsuchsskizz!) c) Ein Elktn bwgt sich paalll zu n Plattn ins hizntaln Plattnknnsats it in Gschwinigkit n 3,6 4 k s. Di Flstäk i Knnsat btägt 3,7 3 V. Di Knnsatplattn sin c lang. wi il schibt sich as Elktn wähn sin Bwgung i Knnsat unt Einfluss s lktischn Fls. I bstan n En s Plattnknnsats bfint sich in Schi, auf n Elktnnstahl auftifft. Litn Si fü i blnkung aus hizntaln Richtung auf Schi in allgin Bzihung h (Skizz). Gbn Si auch n Zahlnwt blnkung fü as Zahlnbispil an. ) Ein Ptn fligt it in Gschwinigkit n, 5 s paalll zu n Plattn ins hizntaln Plattnknnsats hinin. Di Flstäk i Knnsat btägt 3 3 V, i Läng s Knnsats c. Wi gß ist i Gschwinigkit in x- bzw. in -Richtung bi Vlassn s Knnsats? Wlchn Winkl bilt austtn Ptnnstahl it Hizntaln? Wi lang ist as Ptn i Plattnknnsat untwgs? ) Nhn Si an, in Baunschn Röh bwgn sich anstatt Elktnn Tilchn it I. ppltn Mass, II. ppltn Laung, III. ppltn Laung un ppltn Mass. Wi wün sich i Bchnungn fü is Tilchn änn. in Bzug auf i Bahnku un. in Bzug auf n zitlichn blauf? Di Egbniss sin zu bgünn. f) Ein infach psitis Wassstff-In (H + -In) uchläuft i Hchakuu i Bschlunigungsspannung n 5 kv un titt ann snkcht zu n Fllinin ins Plattnknnsats n 6, c Läng un Plattnabstan in. n n Plattn ligt in Spannung n 4 V. H+,67-7 kg D+ 3,34-7 kg. Mit wlch Gschwinigkit titt as In in as Knnsatfl in?. Bchnn Si i Kaft, wlch auf as In i Knnsatfl ausgübt wi. Eläutn Si, b bi is Üblgung i Schwkaft bücksichtigt wn uss. Bgünn Si Ih ntwt. 3. Wlch Spannung ist nötig, ait in infach psiti glans Dutiu-In (D + -In) islb Bahn uchläuft wi as H + -In (unt snst glichn Bingungn)?.ufgab: I. Ein st Plattnknnsat hat i Plattnfläch 4,5* - un n Plattnabstan,. Zwischn n Plattn bfint sich in Kunststffplatt, i n Rau zwischn n Plattn llstänig ausfüllt. Di Dilktizitätsknstant s Kunststffs ist,5. a) Bchnn Si i Kapazität s Knnsats. b) Wlch Spannung uss an i Plattn glgt wn, ait Knnsat i Laung Q 4,* -7 C aufnit? c) Wi gß ist i lktisch Flstäk E i glann Knnsat? ) D Knnsat wi n Spannungsqull gtnnt, blibt glan. Ein zwit, nch unglan Plattnknnsat sll zu stn Knnsat paalll gschaltt wn, ait i Spannung u 5% sinkt. D zwit Knnsat hat i Plattnfläch,3* -, zwischn sinn Plattn bfint sich Luft. Di Dilktizitätsknstant Luft ist.

2 uf wlchn Plattnabstan uss is Knnsat ingstllt wn? ) wi il Pznt sinkt i Flstäk i stn Knnsat, wnn zwit Knnsat paalll gschaltt wi? II. Zwischn n kisföign Plattn (Duchss 4 c) ins Knnsats it Plattnabstan 5 bfint sich Luft ( ). a) D Knnsat wi uch in Spannungsqull it Spannung 3 V aufglan. Bchnn Si i Kapazität s Knnsats, i aufgbacht Laung un i Flstäk. b) D glan Knnsat wi n Spannungsqull gtnnt un ann an in Elktt angschlssn. Diss zigt in Spannung n 3 V an. Wi gß ist i Kapazität s Elktts? Skizz! c) nschlißn (Spannungsqull blibt abgtnnt) wi Rau zwischn n Plattn n inn Platt bis zu Mitt it Gli ( 7) un n t bis zu ann it Plxiglas ( 3) ausgfüllt. Wi änt sich i Kapazität s Knnsats? Skizz! Bchnn Si i Spannung, i nun Elktt angzigt wi? Wi gß ist i Laung auf Elktt? nhang: Bahnglichung s Elktnnstahls in in Baunschn Röh a En s blnkknnsats ( x) x 4 b blnkung in in Baunschn Röh auf in Schi, in Entfnung a blnkknnsat ntfnt ist. l ( l + ) 4 a x g 9,8 Ptnnass: P,6-7 kg 8,85 - Elktnnass: 9, -3 kg Elktnnlaung Ptnnlaung :,6-9 C Vil Eflg!

3 Lösung.ufgab: a) un b) sih PwPint-Einfühung (E_lh). c) Man uss hi i Glichung fü i Bahnku it Flstäk E un Gschwinigkit bnutzn: E l,468 c l Di blnkung auf Schi gibt sich ntspchn Fl fü auf in Schi E l l ( l + a),5, 5 c ) In x-richtung blibt i Gschwinigkit knstant, ait kann i Zit bchnt wn, i as Elktn bnötigt, u n Knnsat zu uchqun. 7 t l / 8,33 s Di Gschwinigkit in x-richtung änt sich nicht: x,* 5 /s Fü i Gschwinigkit in -Richtung gilt (glichäßig bschlunigt Bwgung): E a t t P tn Fü n Winkl hält an i Bzihung: s x tan α α 6,6 ) Di Gschwinigkit ins Elktns Eintitt in n blnkknnsat si. Nach Glichung fü i Gsatablnkung gibt bi knstantn B pplt Mass ging Gschwinigkit, ab läng ufnthaltszit i blnkknnsat un sit unänt Bahn bi längt zitlichn blauf; pplt Laung gibt göß Gschwinigkit, ab küz ufnthaltszit i blnkknnsat un sit unänt Bahn bi küzt zitlichn blauf; pplt Mass un pplt Laung gbn glich Gschwinigkit, glich ufnthaltszit i blnkknnsat un sit unänt Bahn bi unänt Dau.

4 f) ) ufzulösn ist i Glichung nach : P tn s ) Man bnötigt i Glichung fü i lktisch Kaft: F F l G P tn 6,48 g 5 N,648 6 N Man siht, ass i Gwichtskaft ungfäh u n Fakt klin ist. 3) Bi Bahnglichung spilt i Mass s Ins kin Rll. Dait as Dutiu- In i glich Bahn uchläuft wi as Wassstff-In, baucht an i Spannungn nicht zu änn..ufgab: I. a) Man bnötigt i Glichung fü i Kapazitätsbchnung un hält: C 5 F 5 pf b) Di Glichung Q C* gibt fü i Spannung: 799,599 V. c) Di lktisch Flstäk gibt sich aus E / V/. ) Di bin Knnsatn sin paalll gschaltt. Sit gibt sich fü i Glichung, i nach aufglöst wn uss: Q ( C + ), ,7, 7 ) Di pzntual bwichung bchnt sich wi flgt: ( ),5 5% 3998 Es sin als bnfalls 5%. II. a) Man bnötigt i Glichung zu Bchnung Kapazität: C,55 F, 5 Di aufgbacht Laung btägt: pf Q C * 6,67575* -7 C Das lktisch Fl hat i Göß:

5 E / 6 V/ b) Es hanlt sich u in Paalllschaltung n Knnsatn. Hi gilt i Glichung: Q (C + C Elktt ) * aufglöst nach C Elktt gibt sich: C ELktt,73* -9 C nf c) Wnn an i Dilktika s infüht, hanlt s sich u in Rihnschaltung zwi it in Dilktiku gfülltn Knnsatn it jwils bstan /,5. C Esatz ( / ) + ( / ) Ft an is Glichung s u, ass an nach C Esatz auflöst, s gibt sich: C Esatz 9,346* - F 934,6 pf Di Spannung 3 bchnt an nach bkanntn Glichung: Q C Gsat ( 934,6 pf+,73 pf)*3 Es gibt sich: 3 7,73 V Fü i Laung auf Elktt gilt: Q C* * -9 C * 7 V 4,55* -7 C