Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1994/95

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1 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Schriftliche Abchluprüfung Phyik 994/95 Löungen Autor: Dirk Hein, Freital Hinweie:. Die vorliegenden Löungen ind Muterlöungen von Dirk Hein, Freital, und keine offiziellen Löungen de Sächichen Staatminiterium für Kultu. Der Autor garantiert nicht für die Volltändigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Löungen.. Wir freuen un über jeden Hinwei zur Verbeerung dieer Muterlöungen. Bitte enden Sie eine an: phyikm@marvin.n.chule.de, Betreff: Prüfung 995 Teil I Pflichtaufgaben Löung Aufgabe Schwingungen und Wellen. Da erte Pendel vollführt nahezu ungedämpfte Schwingungen, während da zweite Pendel ehr chnell abgebremt wird und zur Ruhe kommt.. Beim erten Pendel wird die mechaniche Energie nur ehr langam durch auftretende Reibung in thermiche Energie umgewandelt. Da zweite Pendel dagegen erfährt eine tarke Wechelwirkung mit der Umgebung (Reibung). Dehalb wird die mechaniche Energie, die da Pendel beitzt, in kurzer Zeit aufgrund der Reibung in Wärmeenergie umgewandelt und an die Umgebung abgegeben. Somit teht ie dem Pendel für den Schwingungvorgang nicht mehr zur Verfügung..3 Beim Echolotverfahren wird die Reflexion mechanicher Wellen angewendet..4 geg.: v 400 m/ t 0,7 (Zeit für den Hin- und Rückweg) ge.: im m Löung: vs t 400 m/ 07, 980 m 490 m Die Meeretiefe beträgt 490 m.

2 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Löung Aufgabe Elektrizitätlehre. Schaltplan:. Am Vorwidertand mu eine Spannung von 8,5 V anliegen. Da in einem unverzweigten Stromkrei die Geamtpannung gleich der Summe aller Teilpannungen it, ergibt ich für die Ermittlung der Spannung am Vorwidertand U V V - 3,5V 8,5V.. 3 geg.: U V 8,5V I 00 ma 0, A ge.: R V in Ω Löung: UV RV I 85, V RV 0, A RV 4, 5 Ω Der Vorwidertand hat einen elektrichen Widertand von 4,5 W.. 4 E mu der techniche Widertand 47 Ω gewählt werden, da eine Größe dem berechneten Wert am nächten kommt bzw. etwa größer it, um ein Durchbrennen der Lampe zu vermeiden.. 5 geg.: U L 3,5V I 00 ma 0, A ge.: P el in W

3 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Löung: P U I P 35, V 0, A P el el el L 07, W Die elektriche Leitung der Glühlampe beträgt 0,7 W. Löung Aufgabe 3 Thermodynamik 3. geg.: m 800 kg ϑ 66 K c kj 49, kg K ge.: Q in kj Löung: Q c m ϑ Löung: kj Q 49, 800 kg 66 K kg K Q 3 kj Die erforderliche Wärme beträgt 3 kj. 3. E gibt u.a. folgende Möglichkeiten, um im Hauhalt Wärmeverlute gering zu halten: - Verwendung von Dämmmaterialien (Styropor, Glawolle), alo Baumaterialien mit geringem Wärmeleitvermögen - Außenwände mit Wärmedämmputz verehen - gut abgedichtete Fenter mit Wärmechutz-Ioliergla - Fenter mit Doppelverglaung und Vakuum zwichen den Scheiben Löung Aufgabe 4 Energie 4. Im Dampferzeuger wird durch da Verbrennen der Kohle heißer Waerdampf erzeugt. Au chemicher Energie der Kohle wird thermiche (und kinetiche) Energie de Waerdampfe. Der Dampf wird unter hohem Druck in die Dampfturbine geleitet und treibt diee an. Da Turbinen- und Generatorwelle fet miteinander verbunden ind, dreht ich auch der Rotor im Generator. Die thermiche Energie de Dampfe wird in kinetiche Energie der Turbine bzw. de Generator umgewandelt und die kinetiche Energie de Dampfe auf die Turbine bzw. den Generator übertragen. Durch da Drehen de Rotor im Generator tritt Induktion auf und an den Enden de Rotor wird eine Wechelpannung erzeugt. E wird alo kinetiche Energie in elektriche Energie umwandelt.

4 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Der Generator liefert Spannungen von etwa 0 kv, die mit Hilfe de Tranformator noch einmal bi 380 kv erhöht werden, um geringere Stromtärken und damit weniger Wärmeverlute in den Fernleitungen zu erreichen. 4. Diee Auage bedeutet, da nur 4% der bei der Verbrennung der Kohle frei werdenden Energie in elektriche Energie umgewandelt werden und damit nutzbar ind. 58% der aufgenommenen chemichen Energie wird unerwüncht in andere Energieformen (z. B. thermiche Energie) umgewandelt bzw. Bei Kraftwerken mit Wärme-Kraft-Kopplung al Abwärme (z. B. Fernwärme) für Heizzwecke verwendet Gültigkeitbedingungen für den Energieerhaltungatz der Mechanik: Da Sytem mu abgechloen ein (keine Wechelwirkung mit der Umwelt). E wird keine mechaniche Energie in andere Energieformen (inbeondere in thermiche Energie durch Reibung) umgewandelt. Teil II Wahlaufgaben Löung Aufgabe 5 5. Vorauetzungen für den elektrichen Stromflu ind: - Da Vorhandenein frei beweglicher elektriche Ladungträger und - Die Exitenz eine elektrichen Felde bzw. einer Spannungquelle 5.. a) Der elektriche Widertand wird kleiner. b) Die Stromtärke wird größer. Begründung: Bei höherer Temperatur chwingen einereit die Atome und Ionen de Halbleiter tärker um ihre Ruhelage und behindern o die Bewegung der freien Elektronen. Anderereit können ich mehr Außenelektronen au ihren Bindungen löen. Somit tehen ehr viele frei bewegliche Ladungträger und Defektelektronen für den elektrichen Leitungvorgang zur Verfügung. Dieer Vorgang überwiegt. 5.. Ein Halbleiterwidertand kann al temperaturabhängiger Mefühler oder al lichtabhängiger Fotowidertand genutzt werden Bedingungen für die elektromagnetiche Induktion: - Die Induktionpule wird im Magnetfeld eine Dauermagneten oder einer anderen tromdurchfloenen Spule bewegt. - Ein Dauermagnet oder eine tromdurchfloene Spule werden in der Umgebung einer fettehenden Induktionpule bewegt. - Die Stärke de Magnetfelde der Spule, die ich in der Nähe der Induktionpule befindet, wird geändert, zum Beipiel durch Ein- und Auchalten de Spulentrom oder Ändern der Stromtärke.

5 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Da heißt: Die Stärke de von der Induktionpule umchloenen Magnetfelde mu ich ändern Aufbau de Tranformator: Quelle: Phyik 9/0 Sachen; Paetec Verlag 998 Ein Tranformator beteht au zwei Spulen, die ich auf einem gechloenen Eienkern befinden. Die Spulen ind nicht elektrich miteinander verbunden Wirkungweie de Tranformator: An die Primärpule wird eine elektriche Wechelpannung angelegt, die in der Spule ein tändig wechelnde Magnetfeld erzeugt. Über den gechloenen Eienkern wird da magnetiche Wechelfeld auf die Sekundärpule übertragen. Damit umfat die Sekundärpule ein ich tändig ändernde Magnetfeld, o da in der Sekundärpule (nach dem Induktiongeetz) eine Wechelpannung induziert wird geg.: N 000 N 5 U 48 V ge.: U in V Löung: E gilt die Spannungüberetzung für den unbelateten Tranformator: U N U N

6 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 U U U N U N 5 48 V V E kann eine Sekundärpannung von 6 V abgegriffen werden Vorbereitung:. Schaltplan:. Mewerttabelle: Lfd. Nr. Stromart U in V I in A R in W Gleichtrom Wecheltrom Durchführung:. Aufbau der Schaltung und Kontrolle durch den Lehrer. Meen der Spannung und Stromtärke bei Verwendung von Gleich- und Wechelpannung (U 6 V) 3. Notieren der Mewerte: Lfd. Nr. Stromart U in V I in A R in Ω Gleichtrom 6,0 0,4 4,3 Wecheltrom 6,0 0,04 48,6 Auwertung:

7 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95. Berechnen de elektrichen Widertande der Spule (iehe Tabelle): R U I. Vergleich der beiden Widertände: Der elektriche Widertand der Spule it im Gleichtromkrei kleiner al der Widertand beim Verwenden einer Wechelpannung. Begründung: Beim Anlegen einer Wechelpannung tritt in der Spule Selbtinduktion auf. E gilt da Induktiongeetz: In einer Spule wird eine Spannung induziert, olange ich da von der Spule umchloene Magnetfeld ändert. Die Induktionpannung it tet o gerichtet, da ie ihrer Urache entgegen wirkt (Lenzche Regel). Daher wird der Stromflu behindert, d.h. bei gleicher Spannung mu der Widertand größer ein. Löung Aufgabe Skizzieren de weiteren Strahlenverlauf: 6.. iehe Skizze (6.. ) Der einfallende und der au dem Winkelpiegel autretende Strahl liegen zueinander parallel. 6.. geg.: α 40 c c km km (Lichtgechwindigkeit in Luft) (Lichtgechwindigkeit in Polytyrol) ge.: β Löung: Anwendung de Brechunggeetze:

8 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 in in α β c c in α c in β c in in β km in β 0405, β 3, 9 km Der Brechungwinkel beträgt 3, Zeichnen de volltändigen Strahlenverlauf: Der Einfallwinkel α mu 0 betragen, d.h. der Lichttrahl mu enkrecht auf die Oberfläche der Platte treffen, damit da Licht nicht gebrochen wird.

9 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/ Kontruktion de Bilde vom Gegentand: (Maßtab auf dem Millimeterpapier: :) Da Bild it genau 5,5 cm von der Line entfernt Da Bild it kleiner al der Gegentand. Diee Art der Bildenttehung wird zum Beipiel beim Fotoapparat oder beim menchlichen Auge genutzt Im Katen können ich befinden: - ein ebener Spiegel - eine Zertreuungline - ein Prima Zeichnen eine möglichen Strahlenverlauf bei Verwendung eine Spiegel:

10 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 Löung Aufgabe geg.: a, m/² t 6 ge.: v in km/h Löung: v a t v, m/ ² 6 v, 6 m/ v 45, 36 km/ h Die Höchtgechwindigkeit de PKW beträgt 45,36 km/h. 7.. geg.: a, m/² t 6 ge.: in m Löung: a t, m/ ( 6 ) 37, 8 m Der PKW legt während der Bechleunigung einen Weg von 37,8 m zurück geg.: v,6 m/ t 5 ge.: in m Löung: v t, 6 m/ 5 63, 0 m Da Auto legt einen Weg von 63,0 m mit kontanter Gechwindigkeit zurück geg.: a 4, m/² v,6 m/

11 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 ge.: 3 in m Löung: 3 a t v a v t 3 und a Einetzungverfahren: a ) v a (, 6 m/ ) 4, m/ 8, 9 m Der Bremweg beträgt 8,9 m geg.: 37,8 m 63,0 m 3 8,9 m ge.: in m Löung: , 8 m + 63, 0 m + 8, 9 m 9, 7 m Die Entfernung zwichen den Ampeln beträgt 9,7 m.

12 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/ Weg-Zeit-Diagramm: 7.. Ableen au dem Diagramm: Nach,5 hat der Körper einen Weg von 4,8 m zurückgelegt E liegt eine gleichmäßig bechleunigte Bewegung vor Jeder Körper etzt aufgrund einer Mae einer Bewegungänderung einen Widertand entgegen (Trägheitgeetz). Vor dem Anfahren befindet ich der Fahrgat zunächt in Ruhe. Setzt ich der Bu in Bewegung, verucht der Oberkörper, in Ruhe zu verharren. Die Füße bewegen ich aber mit dem Bu nach vorn, weil ie mit dem Boden verbunden ind. Vor dem Bremen befindet ich der Fahrgat in Bewegung. Dieen Zutand verucht er auch beim Bremen beizubehalten. Seine Füße aber werden mit dem Bu abgebremt, und der Oberkörper bewegt ich weiter nach vorn geg.: h 0 m g 9,8 m/² (Der Sprung vom 0-m-Turm kann al freier Fall aufgefat werden ge.: v in km/h.) Löung:

13 Schriftliche Abchluprüfung Phyik Sachen- Realchulabchlu - Schuljahr 994/95 h g t v g v g t und g (Einetzungverfahren: h ) v g h v 9, 8 m/ 0 m v 4, 0 m/ v 50, 4 km/ h Die Gechwindigkeit de Waerpringer beim Eintauchen beträgt 50,4 km/h Die Rakete mu eine Schubkraft aufbringen, die mindeten o groß it wie deren Gewichtkraft (Wechelwirkunggeetz). Dehalb berechnet man die Gewichtkraft der Rakete. geg.: m 00 t kg g 9,8 m/² ge.: F in N Löung: F m g G FG kg 9, 8 m/ F N 98 kn G Die Rakete mu mindeten eine Schubkraft von 98 kn haben, damit ie vom Erdboden abheben kann.