Beispielaufgaben zur Übung für die Physik-Klausur PDF

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Übungsaufgaben für die Klausurvorbereitung...

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Beispielaufgaben zur Übung für die Klausur 1. Themengebiet: Elektrisches Feld 1. Ein elektrostatischer Kopierer ordnet positive Ladungen auf der Oberfläche einer nichtleitenden Trommel selektiv an (im Muster der Kopie) und sprüht dann negativ geladene Tonerteilchen auf die Trommel. Die Tonerteilchen haften temporär auf dem Muster und werden später auf das Papier übertragen. Nehmen Sie an, jedes Tonerteilchen habe die Masse von 9∙10-16 kg und trage eine Ladung von 20 Elementarladungen. Berechnen Sie d ie elektrische Feldstärke E in der Nähe der Trommeloberfläche unter der Voraussetzung, dass die elektrische Kraft eines Tonerteilchens seine Gewichtskraft (Fg=m∙g) um das Zweifache übertreffen muss, um eine ausreichende Anziehung zu gewährleisten. 2. Ein Elektron (Masse m=9.1∙10-31 kg) wird in einem gleichförmigen elektrischen Feld E=2∙104 N/C zwischen zwei parallelen geladenen Platten beschleunigt. Der Abstand zwischen den Platten betrage 1.5 cm. Das Elektron wird aus der Ruhelage in der Nähe der negativen Platte beschleunigt und fliegt durch ein kleines Loch in der positiven Platte. Mit welcher Geschwindigkeit verlässt es das Loch? (Die Gravitationskraft kann hier vernachlässigt werden.)

2. Themengebiet: Ohmsches Gesetz, Urspannung, Klemmspannung 3. Eine Spannungsquelle habe bei einer Stromabgabe von I=5A eine Klemmenspannung von Uk=218 V. Wird die Stromabgabe auf I=15 A erhöht, so sinkt die Klemmenspannung auf Uk=210 V. Wie groß sind der Innenwiderstand der Spannungsquelle und ihre Urspannung? 4. Die Klemmspannung einer Spannungsquelle hat bei einem äußeren Widerstand von Ra1 = 15 Ω den Wert Uk=4.4 V und bei Ra2 = 8 Ω den Wert Uk=4.3V. a) Wie groß ist der innere Widerstand? b) Wie groß ist die Quellen- oder Urspannung? 5. Wird einer Batterie ein Strom von I=10 A entnommen, so beträgt die Klemmenspannung Uk=42 V. Bei Entnahme von I=20 A sinkt die Klemmenspannung auf Uk=36 V. Wie groß sind Urspannung Uo und innerer Widerstand Ri der Batterie?

3. Themengebiet: Widerstandsnetzwerke (Reihen- und Parallelschaltung) 6. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand der gegebenen Anordnung für R = 11Ω!

7. Wie groß ist der Gesamtwiderstand zwischen x und y?

8. In der folgenden Schaltung sind die vier Widerstände R1=10, R2=100, R3=5 und Rx geschalten. Berechnen Sie den Widerstand für R x so, dass der Gesamtwiderstand Rges = 20 Ω beträgt.

4. Themengebiet: Arbeit und Leistung im Gleichstromkreis 9. Mit 60 Niederspannungs-Glühlampen (11 W bei 0,6 A Betriebsstrom) sollen Lichterketten am 220 V-Netz betrieben werden. Wie viele Lampen pro Stromkreis und wie viele Stromkreise werden benötigt? Welche elektrische Leistung wird verbraucht? 10. Wie viel Lampen mit der Aufschrift „100 W, 220 V“ dürfen bei 220 V höchstens gleichzeitig brennen, wenn die Leitung mit 10 A abgesichert ist? Hinweis: Die Lampen sind parallel geschaltet. 11. Eine Lampe für 6 V wird von einem Strom der Stärke 0,2 A durchflossen. a) Welche Leistung hat die Lampe? b) Die Batterie ist nach 7 Stunden leer. Wie viel Arbeit wurde verrichtet?

5. Themengebiet: Kapazität, Induktivität, kapazitive und induktive Widerstände 12. Ein ohmscher Widerstand mit 250 Ohm, ein Kondensator 1,2 µF und eine Spule 1,8 H sind in Reihe an einer Wechselspannung von 40 V/ 50 Hz angeschlossen. Die Stromstärke beträgt 19 mA. Gesucht sind die Spannungen, die über dem ohmschen Widerstand, über der Spule und über dem Kondensator abfallen?

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13. Ein Plattenkondensator mit Luft besteht aus zwei quadratischen Platten mit der Kantenlänge 7.5 cm. Die Platten haben einen Abstand von 7.0 cm. a) Wie groß ist die Kapazität des Kondensators in pF?

14. Eine Spule hat einen ohmschen Widerstand von R=1  und eine Induktivität von L=0.3 H. Bestimmen Sie den in der Spule fließenden Strom I, wenn a) 120 V Gleichspannung oder b) 120 V Wechselspannung (Effektivwert) bei 60 Hz angeschlossen sind. (Der ohmsche Anteil des Widerstands der Spule kann für Wechselstrom vernachlässigt werden.)

6. Themengebiet: Reflexion und Brechung 15. Unter welchem Winkel 1 muss ein Laserstrahl durch die Stirnfläche einer Glasfaser eintreten, damit dieser im Lichtleiter durch Totalreflexion fortgeleitet werden kann? Der Brechungsindex der Lichtleiterfaser beträgt n2=1.35, der Brechungsindex der umgebenden Luft beträgt n1=1.

n1 1

2 β1 n2

16. Wie groß muss der Winkel α 1 des einfallenden Laserstrahles sein, damit der Laserstrahl aus der rechten Seite des gleichschenkligen Prismas (Brechzahl n = 1,1547) heraustritt? Die Umgebung sei Luft (n = 1). Hinweis: Denken sie daran, dass bei Übergängen von optisch dichteren in dünnere Medien Totalreflexionen auftreten können.

7. Themengebiet: Sammellinsen / Mikroskop 17. Wie groß wird das Bild des Mondes auf dem Film einer normalen Kleinbildkamera mit f = 5 cm? Hinweise: Das Objektiv der Kamera darf als dünne Linse angesehen werden. Durchmesser des Mondes: G=3,5 • 106 m, Abstand Erde – Mond: g=3,8 • 108 m 18. Eine dünne Linse erzeugt vom abzubildenden Gegenstand G ein halb so großes reelles Bild B. Der Abstand des Bildes vom Gegenstand beträgt 36 cm. Geben Sie Art und Brennweite der Linse an!

19. Mit 2 Sammellinsen (f1 = f2 = 25 mm) soll ein Mikroskop gebaut werden. Das Objekt ist 27 mm vor dem Objektiv. a) Wie groß ist der Linsenabstand? b) Welche Gesamtvergrößerung ergibt sich? 20. Mit einem 8fach vergrößernden Okular soll ein einfaches Mikroskop aufgebaut werden. Wie groß ist die Brennweite des Objektivs zu wählen, damit eine 300fache Gesamtvergrößerung erreicht wird? Die Tubuslänge t (Abstand der inneren Brennpunkte von Objektiv und Okular) beträgt 100 mm....