Klausur Nr. 2, WS 2009/2010

Transkript

1 Physikalisches Praktikum für Studierende der Zahnmedizin Klausur Nr., WS 009/00 Name: Vorname: Matr. Nr.: (Bitte in Blockschrift) Anschrift: Gruppe: (Unterschrift) Für die vollständige Beantwortung einer Frage wird ein Punkt gegeben. Bitte Buchstaben der richtigen Antwort ins Kästchen schreiben.

2 Bitte übertragen Sie die Ergebnisse in die folgende Tabelle. Im Zweifelsfall gelten die Lösungsangaben bei den Aufgaben Aufgabe Lösung Aufgabe Lösung Aufgabe Lösung C B B B B B 3 D 3 E 3 D 4 C 4 C 4 A 5 B 5 A 5 C 6 C 6 B 6 E 7 C 7 A 7 B/D 8 D 8 C 8 B 9 A 9 C 9 E 0 E 0 D 30 A

3 Formeln C L f is Schwingkre I L Drehimpuls d m m G F Gravitatio n const p p Theorem Bernoulli const T V p Gasgleichu ng Ideale T c m Q ie Wärmeenerg V g F raft Auftriebsk g l T l Fadenpende h g p Schweredru ck A F p Druck t a s Bewegung gte Beschleuni stau stat K Fl Fl S +.. π ω ω ρ π ρ ( ) b g f Abbildungsgleichung v m W Energie Kinetische h g m W Energie Potentielle n n Gesetz Snellius e N N t Zerfall Radioaktiver m b Minimum am Spalt Beugung t U I W Energie Elektrische s A e Elemantarladung f h W Röntgenquant Energie d A C Plattenkondensator Kapazität kin pot t r sin sin sin ) (, 0, α α λ α ε ε λ 3

4 4 Warum heißt ein Schnellkochtopf Schnellkochtopf? A: Die Siedetemperatur im Topf ist geringer als in herkömmlichen Töpfen. Deshalb kocht es eher, also schneller. B: Die Bezeichnung ist die Idee pfiffiger Topfverkäufer und eigentlich irreführend, da das Kochen immer gleich schnell geht. C: Die Siedetemperatur im Topf ist höher und dadurch werden Speisen schneller gar. D: Der Schnellkochtopf hat mehrere Etagen. Damit können mehrere Dinge gleichzeitig gekocht werden (Gemüse, Kartoffeln, Fleisch). Welche Anfangstemperatur hat eine glühende Kupferkugel von der Masse 63g, die, in 300g Wasser von 8 C geworfen, dieses auf 37 C erwärmt? c Cu 0,39 kjkg K c H O 4,9 kjkg K A: 857 C B: 009 C C: 7 C D: 985 C E: 6 C

5 5 3 Bei welcher Temperatur in C nimmt ein Gas unter konstantem Druck das doppelte Volumen ein, wenn das Gas eine Anfangstemperatur von 5 C hat? A: 73, C B: 45,8 C C: 97,7 C D: 303, C E: 56,4 C 4 Zwei Kerzen werden nebeneinander auf einen Tisch gestellt und in der Mitte wird kräftig hindurch geblasen. Wie verhalten sich die Flammen? A: Sie bewegen sich nicht. B: Sie bewegen sich in Richtung des Luftstromes, also nach hinten. C: Sie bewegen sich beide zum Luftstrom hin, also in Richtung Mitte. D: Sie bewegen sich vom Luftstrom weg, also nach außen.

6 6 5 Ein Ziegelstein mit den Maßen 4cm x cm x 7cm wird ins Wasser geworfen. Welche Kraft muss man aufbringen, um den Stein unter Wasser anzuheben? Dichte Ziegelstein,4 g/cm 3 A: 6,5 N B: 7,9 N C: 0, N D: 3,7 N E: 36, N 6 Wie groß ist der Auflagedruck eines Würfels mit der Kantenlänge von 8cm, der aus Holz gefertigt wurde (Dichte 0,8 g/cm 3 )? A: 65,9 Pa B: 37, N/m C: 68 Pa D: 9,7 N/m E: 4 Pa

7 7 7 Ein U-Boot hat eine Ausstiegsöffnung mit einem Durchmesser von 0,6 m. Mit welcher Kraft drückt das Wasser in 0 m Tiefe auf den Verschlussdeckel? A: 98, N B: 4,5 kn C: 55,5 kn D: 9,7 kn E: 3, kn 8 30cm unter dem Aufhängepunkt eines 50cm langen Fadenpendels befindet sich ein fester Stift S, an den sich der Faden während des Schwingens vorübergehend anlegt. Wie viel Schwingungen führt das Pendel in einer Minute aus? (Die Gesamtschwingungsdauer setzt sich aus zwei Anteilen zusammen) A: 4,3 min B: 3,7 min C: 65, min D: 5,8 min E: 7,3 min S

8 8 9 Ein Auto soll auf einer 500 m langen Straße einen Höhenunterschied von 0 m überwinden. Welche Zugkraft muss der Motor des Wagens mit,5 t Masse dafür aufbringen? A: 589 N B: N C: 367 N D: 475 N E: 89 N 0 Auf dem Flachdach von Hannelores modernem Kuhstallbungalow liegt am Montagmorgen um 8.00 Uhr schon eine m hohe Schneeschicht. Das m x 5m große Dach trägt maximal eine Last von 8 kn. Und es schneit wie bekloppt: 5cm pro Stunde! Hannelore kann sich aber einfach nicht aufrappeln, um Schnee zu fegen. Um wie viel Uhr bricht ihr die Bude über dem Kopf zusammen? Schnee hat eine Dichte von 0, g/cm 3. A: 0.00 Uhr B:.00 Uhr C: 3.00 Uhr D: 4.00 Uhr E: 6.00 Uhr

9 9 Ein Auto steigert seine Geschwindigkeit gleichmäßig von v 0 kmh auf v 30 kmh. Wie groß ist der zurückgelegte Weg, wenn die Geschwindigkeitserhöhung in der Zeit von 0 Sekunden erfolgt? A:,7 m B: 4,5 m C: 65, m D: 73, m E:,5 m Warum benutzt man zum Braten Öl und nicht Wasser? A: Öl hat eine kleinere Wärmekapazität und wird deshalb schneller heiß. B: Öl hat eine höhere Siedetemperatur und wird deshalb heißer. C: Die Wärmeleitfähigkeit von Öl ist besser. D: Öl hat ein besseres Kriechvermögen und dringt besser in das Fleisch ein. E: Öl ist gesünder als Wasser.

10 0 3 Wie viel Umdrehungen pro Minute macht ein 8er-Rad eines Fahrrades bei einer Geschwindigkeit von 5 kmh? (Bei einem 8er-Fahrrad beträgt der Durchmesser eines Rades 8 Zoll 7 mm.) A: U/min B: 96 U/min C: 78 U/min D: 5 U/min E: 87 U/min 4 Auch der Mond übt, aufgrund seiner Masse von 7,4 0 kg, noch eine Gravitationskraft auf Körper aus, die sich auf der Erdoberfläche befinden. Damit hängt die Gewichtskraft eines Menschen auch von der Stellung des Mondes ab: sie ist am kleinsten, wenn der Mond genau darüber steht. Um welchen Wert wird dann die Gewichtskraft eines 75 kg schweren Menschen durch den Einfluss des Mondes kleiner? Masse m Mond 7,40 kg, Abstand a Mond-Erdoberfläche 3,80 8 m, Gravitationskonstante G 6,70 m 3 /(kgs ) A:,5 N B: 0,49 N C: 0,005 N D: 0,035 N E: 8,5 N

11 5 Ein Schlitten der Masse 60kg startet aus der Ruhe von einem Hügel aus 5m Höhe und erreicht den Fuß des Hügels mit einer Geschwindigkeit von 6ms. Welchen Betrag an Energie hat er durch Reibung usw. verloren? A: 863 J B: 7 J C: 90 J D: 97 J E: 376 J 6 Eine Eiskunstläuferin beginnt eine Pirouette, in dem sie für eine Umdrehung 0,4 s benötigt. Durch Heranziehen der Arme verringert sich das Trägheitsmoment um %. Welche Drehzahl hat sie nun? A:,5 s B: 3, s C: 8, s D:, s E: 0,4 s

12 7 Ein LC-Schwingkreis mit einem leeren Plattenkondensator hat die Eigenfrequenz f ohne 0 khz. Wird der Raum zwischen den Platten des Kondensators vollständig mit Transformatorenöl gefüllt, sinkt die Eigenfrequenz auf f mit 8,8 khz. Wie groß ist die Dielektrizitätszahl (Permittivität) ε r? A:, B: 4, C: 3,5 D:,4 E: 0, 8 Im Abstand m von einem punktförmigen radioaktiven γ Strahler beträgt die Dosisleistung in Luft 8 µjkg h. Wie groß ist etwa die aufgenommene Dosis bei 3m Abstand und 4stündigem Aufenthalt? (Die Schwächung durch Luft sei vernachlässigbar klein.) A: 0,9 µjkg B:,8 µjkg C: 3,6 µjkg D: 7, µjkg E: 4,4 µjkg

13 3 9 Die Energiedosis ionisierender Strahlung ist definiert als A: die auf einen Patienten eingestrahlte Energie ionisierender Teilchen B: die in einem Tumor absorbierte Energie ionisierender Teilchen C: Quotient aus der in einem Volumen auf Materie übertragenen Energie ionisierender Teilchen und der Masse des Volumens D: Produkt aus der in einem Volumen absorbierten Energie ionisierender Teilchen und der Masse des Volumens E: die Anzahl der durch Strahlung in einem Luftvolumen erzeugten Ionen 0 Als kürzeste Wellenlänge (Grenzwellenlänge λ G ) des kontinuierlichen Röntgenspektrums, das von einer Röntgenröhre bei Betriebsspannung von 40 kv ausgestrahlt wird, misst man 3, 0 m. Daraus ergibt sich das PLANKsche Wirkungsquantum h zu A:, 0 36 Js B: 9, Nms C: 4, 0 34 Ws D: 6, Js E: 3, Js

14 4 Welche Gesamtkapazität ergibt sich, wenn man die nachfolgende Schaltung von drei Kondensatoren mit gleicher Kapazität C zweimal hintereinander in Reihe schaltet? A: /4 C B: /3 C C: 3 /4 C D: 4 /3 C E: 3 C C C C Ein zunächst an eine Batterie angeschlossener Kondensator wird von ihr getrennt und der Plattenabstand wird verdoppelt. Was ist zu erwarten?. Die Spannung bleibt konstant.. Die Ladung bleibt konstant. 3. Die Kapazität bleibt konstant. 4. Die Kapazität wird halbiert. 5. Die Spannung wird verdoppelt A: Nur und 4 sind richtig B: Nur, 4 und 5 sind richtig C: Nur, und 3 sind richtig D: Nur, und 4 sind richtig E: Nur 3 und 5 sind richtig

15 5 3 Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 78,5A bei 30V Spannung betrieben werden. In welcher Zeit kann er 9l Wasser liefern, wenn dieses von 4 C auf 65 C erhitzt werden soll? A: 0,5 min B: min C:,5 min D: min E:,5 min 4 Ein Spiegel ausreichender Höhe S soll an der Wand eines Raumes so aufgehängt werden, dass sich eine im Raum stehende Person darin gerade in ihrer vollen Größe G sehen kann. Die Augenhöhe über dem Fußboden sei a. Wie groß darf der Abstand der Unterkante des Spiegels zum Fußboden höchstens sein? A: a/ B: (a + S)/ C: (a S) D: (a S)/ E:,5a

16 6 5 Um welchen Winkel ändert sich die Ausbreitungsrichtung des Lichtes beim Übertritt von Wasser in Diamant, wenn der Einfallswinkel α W 50 beträgt? Die Brechzahlen von Wasser und Diamant gegenüber Luft sind,333 bzw.,47. A:,5 B: 37,5 C: 5,0 D: 9, E: 45,0 6 Eine Lichtwelle der Wellenlänge λ L 750nm (in Luft) trifft unter dem Einfallswinkel α L 45 auf eine Glasscheibe mit der Brechzahl n,5 und geht durch sie hindurch. Welche Frequenz f und Wellenlänge λ hat die Welle in der Scheibe? A: f,70 4 Hz λ 750 nm B: f 40 4 Hz λ 750 nm C: f,70 4 Hz λ 330 nm D: f 60 4 Hz λ 500 nm E: f 40 4 Hz λ 500 nm

17 7 7 Der Abstand zwischen einem Gegenstand und seinem Bild, das durch eine Sammellinse von f 0cm Brennweite entworfen wird, beträgt d 83,3cm. Wie groß ist der Abstand des Gegenstandes von der Linse? A: 4, cm B: 33,3 cm C: 5,9 cm D: 50 cm E: 63,3 cm 8 Paralleles Licht der Wellenlänge λ 694,3nm (das rote Licht eines Rubin-Lasers) fällt senkrecht auf einen Spalt in einem Hindernis. Die Spaltbreite beträgt b 0,mm Das durch den Spalt hindurchgehende gebeugte Licht wird auf einem Schirm in der Entfernung e,30m hinter dem Spalt beobachtet. Wie groß ist auf dem Schirm der Abstand des ersten Beugungsminimums vom nullten Maximum? A:,4 mm B: 8,0 mm C:,9 mm D: 6,3 mm E: 4, mm

18 8 9 g Kohlenstoff eines lebenden Organismus hat eine Aktivität von,9 Bq. Wie groß ist das Alter der Mumie Tutanchamuns, wenn die Aktivität von g Kohlenstoff dieser Mumie nur noch 8,7 Bq beträgt? (Halbwertszeit 5700 Jahre) A: 3409 Jahre B: 837 Jahre C: 956 Jahre D: 357 Jahre E: 339 Jahre 30 Am Lichtmikroskop kann man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier Objektpunkte verkleinern, indem man. die Wellenlänge des benutzten Lichtes verkleinert,. die Apertur (Winkel) verkleinert, 3. die Brechzahl des Immersionsmediums zwischen Objekt und Objektiv verkleinert, 4. ein stärker vergrößerndes Objektiv mit gleich großem Aperturwinkel wählt, 5. ein stärker vergrößerndes Okular wählt. A: nur ist richtig B: nur und 3 sind richtig C: nur 4 und 5 sind richtig D: nur, und 3 sind richtig E: 5 alle sind richtig