Orientierungshilfen für die Zugangsprüfung Physik

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1 Orientierungshilfen für die Zugangsprüfung Physik Anliegen der Prüfung Die Zugangsprüfung dient dem Herausstellen der Fähigkeiten des Prüflings, physikalische Zusammenhänge zu erkennen. Das physikalische Wissen sollte auf dem Bildungsstand eines Grundkurses Physik am Gymnasium liegen. Inhalt der Prüfung In einem schriftlichen Teil sollen Rechenaufgaben zu verschiedenen Fragestellungen aus den physikalischen Teilgebieten gelöst werden. In einem mündlichen Teil werden aus der Korrektur des schriftlichen Teils erkennbare Wissenslücken hinterfragt um Rückschlüsse auf das prinzipielle physikalische Verständnis zu erhalten.. Vorbereitung Folgende Literatur gilt als empfehlenswert: Abiturvorbereitungsbücher zum Grundkurs Physik Physikbücher der Gymnasialklassen Bücher von Fach- und Hochschulen mit Physik als Nebenfach (bspw. Physik für Ingenieure, Physik für Mediziner, ) sehr empfehlenswert ist außerdem das Leifi Physikportal Auf folgende Schwerpunkte sollte bei der Vorbereitung gründlich eingegangen werden: Mechanik Kinematik o geradlinig gleichförmige Bewegung o gleichmäßig beschleunigte Bewegung o waagerechter und senkrechter Wurf o Zusammenhang zwischen Beschleunigung, Geschwindigkeit und Weg o Kreisbewegung Mechanik Dynamik o Newton sche Axiome o Federkraft o Zentralkraft o Reibungskraft zwischen starren Körpern o Energieerhaltungssatz

2 o Impulserhaltungssatz Wärmelehre o thermische Ausdehnung fester Körper o Zustandsgleichung für ideale Gase o isochore, isobare und isotherme Zustandsänderungen Elektrizitätslehre o elektrisches Feld eines Plattenkondensators o Strom, Spannung, ohmsches Gesetz o Induktionsgesetz mit Anwendung (Trafo, Generator) o Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen zugelassene Hilfsmittel Schultafelwerk, Taschenrechner Dauer der Prüfung 2 h schriftlich, ca. 2 h Pause (Korrektur des schriftlichen Teils), ca. 20 Minuten mündlich pro Person in Dreiergruppen Ansprechpartner Prof. Dr. Johannes Heitmann Fakultät für Chemie und Physik (Fakultät 2), Institut für angewandte Physik Leipzigerstraße 23 (Gellert-Bau), Raum EG Freiberg' + 49 (0) * johannes.heitmann@physik.tu-freiberg.de Anhang Zugangsprüfung, Schriftlicher Teil vom

3 Zugangsprüfung, Schriftlicher Teil, Experimentalphysik am ) Beim so genannten Elefantenrennen überholt ein Lkw mit Anhänger der Gesamtlänge L = 20 m auf der Autobahn mit 103 km/h einen anderen Lastzug der gleichen Länge und einer Geschwindigkeit von 100 km/h? Wie lange dauert der Überholvorgang und welche Strecke legt der überholende Lastzug während des Überholvorganges zurück, wenn der Abstand der Fahrzeuge vor und nach dem Überholvorgang jeweils 10 m beträgt? 2) Ein Ball der Masse m = 100 g wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit von v 0 = 20 m/s senkrecht nach oben geworfen. Die Luftreibung soll vernachlässigt werden. Berechnen Sie mittels Energieerhaltungssatz die Steighöhe des Balles? Stellen Sie die Gesamtenergie E G und die kinetische Energie E kin des Balles über der Steighöhe h zwischen Start und maximaler Steighöhe grafisch dar (h Start = 0) 3) Folgende Kräfte in Komponentenschreibweise F 1 = (5, 4, 0) N, F 2 = (5, 1, 0) N und F 3 = ( 6, 0, 0) N greifen in einem gemeinsamen Punkt an. Geben Sie die resultierende Kraft in Komponentenschreibweise, ihren Betrag und ihre Winkel mit der x- und y-achse an. 4) Eine Kiste rutscht eine schiefe Ebene, die einen Winkel von α = 30 mit der Horizontalen einschließt, mit konstanter Geschwindigkeit hinunter. Wie groß ist der Gleitreibungskoeffizient zwischen Kiste und Ebene? 5) Ein Thermometer, das mit 2 ml Quecksilber (Volumenausdehnungskoeffizient γ = 1, K -1 ) gefüllt ist, hat ein Messröhrchen mit einer Skala. Der Abstand der Skalenteilstriche pro Kelvin beträgt 1,2 mm. Wie groß ist der innere Querschnitt des Messröhrchens unter der Voraussetzung, dass man die Ausdehnung des Vorratsgefäßes und des Messröhrchens vernachlässigen kann? 6) Ein See ist 80 m tief. Wie groß ist der Druck am Boden des Sees (Luftdruck p L = 1 bar, ρ Wasser = 1 g/cm 3, T = const.)? 7) Ein ideales Gas expandiert isotherm (Anfangsdruck 120 kpa, Ausgangsvolumen 10 l). Nach der Expansion beträgt der Druck 100 kpa. Welches Volumen nimmt das Gas jetzt ein? Zeichnen Sie den prinzipiellen Verlauf dieser Zustandsänderung in ein p-v-diagramm ein 8) Die Temperatur von 2 kmol eines idealen Gases (c V = 12,85 J mol -1 K -1 ) erhöht sich bei einer isochoren Zustandsänderung um 100 K. Berechnen Sie die zugeführte Wärme

4 9) Mit einer Gleichspannungsquelle U 0 = 12 V sind ein Widerstand R 1 = 10 Ω und eine Glühlampe (Widerstand R L = 14 Ω) in Reihe geschaltet (siehe Skizze). a) Wie groß ist die Stromstärke I durch die Glühlampe? b) Welche Spannung U L fällt über der Glühlampe ab? c) Welche Leistung verbraucht die Glühlampe? U 0 R=10 1 Ω 10) Der Plattenabstand eines geladenen Plattenkondensators wird bei geöffnetem Stromkreis verdoppelt. Um welchen Faktor ändert sich die Spannung zwischen den Kondensatorplatten? (2 Zusatzpunkte für Gleichung U(d) ) Bitte für jede Lösung ausführlich den Rechenweg und eine Einheitenbetrachtung angeben. Jedes Blatt mit Namen und Vornamen versehen

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