Physik. Hauptschulabschlussprüfung Saarland. Name: Vorname: Bearbeitungszeit: 120 Minuten

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1 Hauptschulabschlussprüfung 2011 Schriftliche Prüfung für Nichtschülerinnen und Nichtschüler Saarland Physik Ministerium für Bildung Name: Vorname: Bearbeitungszeit: 120 Minuten

2 Fach: Physik Sie müssen zwischen zwei Aufgabengruppen wählen. Damit Ihnen die Entscheidung leichter fällt, finden Sie hier eine Themenübersicht. Aufgabengruppe A Aufgabe...Thema... Punkte 1...Allgemein Elektrizitätslehre Mechanik Optik...10 Aufgabengruppe B Aufgabe...Thema... Punkte 1...Allgemein Mechanik Elektrizitätslehre Magnetismus...5 Lesen Sie nun beide Aufgabengruppen gründlich durch, entscheiden Sie sich für eine und bearbeiten Sie deren Aufgaben.

3 Hauptschulabschlussprüfung 2011 Schriftliche Prüfung für Nichtschülerinnen und Nichtschüler Aufgabengruppe A Saarland Physik Ministerium für Bildung Bearbeitungszeit: 120 Minuten

4 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 4 von 21 Aufgabe 1 8 Punkte Kreuzen Sie an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind. richtig falsch Die Maßeinheit der elektrischen Stromstärke ist Volt. Eine übliche Haushaltsschere ist ein einseitiger Hebel. Gleichnamige Pole von Magneten stoßen sich ab. Bei einer Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen Sonne und Erde. Wasser schmilzt bei 37 C. Die Federkonstante ist ein Maß für die Härte einer Feder. Ein Joule ist die Einheit für die Arbeit. Je größer die Fläche, auf die eine Kraft wirkt, desto größer ist der Druck auf die Unterlage. Wenn ein Dauermagnet in zwei kleinere Teile zerbricht, entstehen zwei neue kleinere Dauermagnete. Der Mond ist ein selbstleuchtender Körper. Die Masse eines Astronauten ist auf dem Mond kleiner als auf der Erde. Eisen hat eine größere Dichte als Aluminium. Mit einem Flaschenzug lässt sich Arbeit einsparen. Je größer der Leiterquerschnitt, desto größer der elektrische Widerstand. Je stärker die Linse gekrümmt ist, desto kürzer ist die Brennweite. Die Sicherung springt heraus, wenn die Stromstärke zu groß wird.

5 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 5 von 21 Aufgabe 2 6 Punkte Federblech Anker Klöppel Klingel Stromquelle Klingelknopf Eisenkern Spule Vervollständigen Sie den Lückentext. So funktioniert eine Klingel. Durch Drücken des Klingelknopfes wird der Stromkreis. Strom fließt durch die Spule. Die Spule und der Eisenkern werden. Der so entstandene Elektromagnet den Anker an, sodass der Klöppel auf die Glocke schlägt. Gleichzeitig wird der Kontakt am Federblech geöffnet. Der Stromkreis wird. Die Spule und der Eisenkern sind jetzt nicht mehr. Der Klöppel schwingt in seine Ausgangsposition zurück. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der wird.

6 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 6 von 21 Aufgabe 3 6 Punkte In einer Messreihe hat man an verschiedene Widerstandsdrähte eine feste Spannung angelegt. Die Stromstärken wurden gemessen und die Widerstandswerte berechnet. Die ermittelten Daten sind in den beiden folgenden Tabellen notiert. Welche Schlüsse können Sie aus den Daten ziehen? Ergänzen Sie dazu die Sätze. Drahtlänge Stromstärke I Widerstandswert R (gerundet) 50 cm 240 ma 8,3 Ω 100 cm 120 ma 16,7 Ω 150 cm 80 ma 25,0 Ω a) Je länger der Draht ist, desto ist sein Widerstand. Je größer der Widerstand des Drahtes ist, desto ist die Stromstärke. Wenn man einen 200 cm langen Draht verwendet hätte, würde ein Strom von fließen. Drahtquerschnitt Stromstärke I Widerstandswert R (gerundet) 0,03 mm ma 8,3 Ω 0,06 mm ma 4,2 Ω 0,09 mm ma 2,8 Ω b) Je größer der Querschnitt des Drahtes ist, desto ist sein Widerstand. Um einen hohen Strom durch einen Draht fließen zu lassen, muss sein Querschnitt möglichst sein. Wenn man einen Draht von 0,18 mm² Querschnitt verwendet hätte, würde ein Strom von fließen

7 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 7 von 21 Aufgabe 4 4 Punkte Bei welchen Stellungen der Schalter S 1 bis S 3 (oben, unten, beliebig) der drei Umschalter wird erreicht, dass a) nur Lampe L 1 leuchtet S 1 S 2 S 3 b) nur Lampe L 2 leuchtet c) nur Lampe L 3 leuchtet d) Lampe L 2 und Lampe L 3 leuchten

8 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 8 von 21 Aufgabe 5 6 Punkte In dem unten skizzierten Stromkreis sollen Spannung und Stromstärke gemessen werden. Die Schaltsymbole für die beiden Messgeräte sind jedoch noch leer. a) Vervollständigen Sie die Schaltsymbole für die beiden Messgeräte. V Spannungsquelle A Glühlampe Schalter b) Notieren Sie die passenden Fachbegriffe. Ein Spannungsmessgerät nennt man Ein Stromstärkemessgerät nennt man.. c) Beschriften Sie die restlichen Schaltsymbole in Aufgabe a).

9 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 9 von 21 Aufgabe 6 6 Punkte a) Zeichnen Sie in den abgebildeten Flaschenzug den Verlauf des Zugseils ein. b) Welche Kraft müssen Sie aufwenden und wie viel Meter Seil müssen Sie einholen, um bei diesem Flaschenzug eine Last von 60 kg um 3 m zu heben? Die Gewichtskraft der losen Rollen soll hierbei vernachlässigt werden. Anmerkung: 1 kg Masse entspricht auf der Erde einer Gewichtskraft von etwa 10 N. c) Jede lose Rolle verteilt die Kraft auf zwei Seile. Der Kraftaufwand wird also halbiert. Schätzen Sie ab, ob Sie es schaffen, mit einem Flaschenzug, der aus 100 losen Rollen aufgebaut ist, mit Hilfe Ihrer Muskelkraft eine Lokomotive von 50 Tonnen zu heben. Stellen Sie dazu eine Berechnung an. A B d) Die lose Rolle wird von 2 Kraftmessern gehalten. Kreuzen Sie die richtige(n) Aussage(n) an. Kraftmesser A zeigt mehr an als B. Beide Kraftmesser zeigen gleich viel an. Kraftmesser B zeigt mehr an als A. Last Jeder Kraftmesser zeigt genau die Gewichtskraft an, die auf die Last wirkt.

10 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 10 von 21 Aufgabe 7 2 Punkte Sie müssen einen ziemlich dicken Draht durchtrennen. Kreuzen Sie die Zange an, mit der Sie weniger Kraft brauchen. Aufgabe 8 4 Punkte Die folgenden Abbildungen zeigen Darstellungen von Sammel- und Zerstreuungslinsen Kreuzen Sie an, ob die jeweilige Abbildung eine Sammel- oder eine Zerstreuungslinse zeigt. Linsenart Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Sammellinse Zerstreuungslinse

11 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 11 von 21 Aufgabe 9 2 Punkte Von einer Lichtquelle geht ein Lichtstrahl aus. Der Lichtstrahl trifft auf eine Wasseroberfläche. Kreuzen Sie an, welche Zeichnung den richtigen Weg des Lichts wiedergibt. Lichtquelle Lichtquelle Lichtquelle Wasser Wasser Wasser Aufgabe 10 4 Punkte Zwei parallele Lichtstrahlen treffen hier auf zwei Spiegel, die in einem Winkel von 90 zueinander stehen. Zeichnen Sie ein, wie die beiden Lichtstrahlen an dem Winkelspiegel reflektiert werden? Spiegel

12 Fach: Physik Aufgabengruppe A Seite 12 von 21

13 Hauptschulabschlussprüfung 2011 Schriftliche Prüfung für Nichtschülerinnen und Nichtschüler Aufgabengruppe B Saarland Physik Ministerium für Bildung Bearbeitungszeit: 120 Minuten

14 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 14 von 21 Aufgabe 1 6 Punkte Vervollständigen Sie die folgende Tabelle. zu messende Größe Messgerät Maßeinheit Länge Balkenwaage Volt Kraft Amperemeter Grad Celsius [ C]

15 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 15 von 21 Aufgabe 2 6 Punkte Maschinen erleichtern uns die Arbeit. Hier sind drei einfache Maschinen dargestellt, mit deren Hilfe eine Last um 3 m angehoben werden soll: Flaschenzug, feste Rolle und lose Rolle. a) Tragen Sie in die drei leeren Felder die fehlenden Gewichtskräfte bzw. Zugkräfte ein. Das Gewicht der losen Rollen wird bei der Rechnung nicht berücksichtigt. 600 N 3 m 600 N 600 N b) Berechnen Sie die Arbeit, die verrichtet werden muss, um die Last mit Hilfe der festen Rolle 3 m hochzuheben. (Formel, Zahlengleichung, Maßeinheiten) c) Kreuzen Sie an, ob die folgenden Aussagen richtig (r) oder falsch (f) sind. r f An der festen Rolle wird die meiste Arbeit verrichtet. Am Flaschenzug wird die wenigste Arbeit verrichtet. An der losen Rolle muss genauso viel Seil gezogen werden wie am Flaschenzug.

16 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 16 von 21 Aufgabe 3 7 Punkte In einem Versuch werden gleichartige Wägestücke an eine Feder angehängt. Folgende Messwerte wurden aufgenommen: Anzahl der Wägestücke Gewichtskraft [N] Ausdehnung [cm] 1 2 1, , , ,0 a) Tragen Sie die Messwerte in ein Koordinatensystem ein und verbinden Sie die Punkte miteinander. [cm] [N] b) Ergänzen Sie den Lückentext Je größer die Gewichtskraft ist, desto wird die Feder. Die doppelte Gewichtskraft verlängert die Feder um. Die Zuordnung von Gewichtskraft und Ausdehnung der Feder ist. Daher ist der Graph der Zuordnung. Um die Feder um 9 cm zu dehnen, benötigt man Wägestücke.

17 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 17 von 21 Aufgabe 4 3 Punkte Auf dem Bild sehen Sie zwei Personen, die im Schnee unterwegs sind. Obwohl die Frau nur 60 kg wiegt, ist sie mit ihren Wanderschuhen im Schnee eingesackt. Der 75 kg schwere Skifahrer sinkt nicht ein. a) Begründen Sie physikalisch, woran es vermutlich liegt, dass die leichtere Frau einsinkt, der schwerere Mann aber nicht. b) Die Sohlenfläche der Wanderschuhe beträgt 500 cm 2, die Skier haben eine Fläche von 3000 cm 2 Der Mann müsste -mal so schwer sein wie die Frau, um genauso tief einzusinken.

18 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 18 von 21 Aufgabe 5 4 Punkte Die folgende Tabelle gibt die Dichte von verschiedenen Stoffen bei 20 C an. Stoff Dichte in Styropor 0,015 g 3 cm Holz 0,4 bis 0,8 Aluminium 2,7 Messing 8,2 Gold 19,3 Quecksilber 13,55 a) Eine Kugel aus Messing hat eine ca. -mal so große Masse wie eine gleich große Kugel aus Aluminium. b) Die Maßeinheit für die Masse ist folgendermaßen festgelegt: 1 kg ist die Masse von 1 dm 3 Wasser bei 4 C. D. h. Wasser hat bei 4 C die Dichte g 3 cm. c) Geben Sie die Wortgleichung oder die Formel an, mit der man die Dichte eines Körpers berechnen kann. Auf der linken Seite liegt der Würfel aus. d) Auf der Waage liegen ein Würfel aus Aluminium und ein Würfel aus Gold.

19 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 19 von 21 Aufgabe 6 4 Punkte Hinweis: Das rechte Bild zeigt, wie der gleiche Eisenklotz wie im Bild links in ein Wasserbecken getaucht ist. a) Warum zeigt der Kraftmesser im rechten Bild weniger an als links? b) Um zu erklären, warum der Kraftmesser im Wasser genau 10 N weniger anzeigt, ergänzen Sie den folgenden Lückentext: Der Eisenklotz hat ein Volumen von. Wenn er ins Wasser eingetaucht wird, verdrängt er genau Wasser. Die Masse des vom Eisenklotz verdrängten Wassers beträgt, d. h. die Gewichtskraft des verdrängten Wassers beträgt. Daher zeigt der Kraftmesser nicht mehr 78 N an sondern. Würde man einen gleich großen Klotz aus Aluminium in Wasser eintauchen, wäre der scheinbare Gewichtsverlust. Aufgabe 7 5 Punkte a) Kreuzen Sie die Stoffe an, die den elektrischen Strom leiten können. Aluminium destilliertes Wasser Eisen Glas Gold Kupfer Porzellan trockenes Holz b) Wie heißt der Fachbegriff für einen Stoff, der den elektrischen Strom nicht leitet?

20 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 20 von 21 Aufgabe 8 2 Punkte Betrachten Sie den folgenden Stromkreis. Kreuzen Sie in der Tabelle an, ob, die Lampe leuchtet oder nicht. Schalter S 1 geöffnet Schalter Die Lampe leuchtet. S 2 ja nein geöffnet S 1 S 2 geschlossen geöffnet geschlossen geschlossen geöffnet geschlossen Aufgabe 9 6 Punkte Jede der abgebildeten einzelnen Batteriezellen liefert eine Spannung von 1,5 V. Welche Spannung kann man jeweils zwischen den Drahtenden A und B messen?

21 Fach: Physik Aufgabengruppe B Seite 21 von 21 Aufgabe 10 5 Punkte Kompassnadel N S In das Magnetfeld eines Stabmagneten werden an verschiedenen Stellen kleine, drehbar gelagerte Kompasse gebracht. a) Zeichnen Sie die Kompassnadeln an den drei mit einem x markierten Punkten in das Feldlinienbild ein. Markieren Sie jeweils den Nordpol. b) Begründen Sie, warum Sie den Nordpol der Kompassnadel 1 so markiert haben. c) Auf welche der Kompassnadeln wirkt die geringste Kraft?