PHY1010 Musterprüfung

Musterprüfung Physik für Studierende der Human-, Zahn-, und Veterinärmedizin

Bemerkungen:

In der Klausur darf Ihre Formelsammlung benutzt werden, aber kein Taschenrechner.
Es handelt sich hier um eine ältere Prüfung mit gesamthaft 40 Fragen der Typen A und K'. Die Gesamtzahl Fragen wurde mittlerweile auf 30 reduziert.

Haftungsausschluss:
Alle Angaben und Lösungen erfolgen ohne Gewähr!

Vollständige pdf-Version (PDF, 1 MB) (1.9 MB) inklusive Lösungsschlüssel

Direkter Zugriff auf Fragen und Lösungen:

1. Prüfungsteil: Fragentyp A

Typ A: genau eine der fünf möglichen Antworten ist richtig.

Fragen A	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10
	A11	A12	A13	A14	A15	A16	A17	A18	A19	A20

Mechanik

A1:

Kinematik

In den Figuren ist die Geschwindigkeit v_x eines Fahrzeuges entlang einer geraden horizontalen Strasse aufgezeichnet.

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

A Im 1. Fall nimmt die Beschleunigung a_x dauernd zu.
B Im 2. Fall nimmt die Beschleunigung a_x dauernd zu.
C Im 3. Fall nimmt die Beschleunigung a_x dauernd zu.
D Im 4. Fall ist das Fahrzeug zur Zeit t₂ wieder am Ausgangspunkt angelangt.
E Im 1. Fall bewegt sich das Fahrzeug immer langsamer.

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A2:

Gleichgewicht

In der Figur sind die Kräfte auf die Person eingezeichnet. Die Person bewegt sich nicht.

Welche der folgenden Aussagen ist richtig? (Die Vektorpfeile und Betragsstriche wurden in der Web-Version weggelassen!)

A N₁ und N₂ sind immer gleich gross, weil sie ein Reaktionskräftepaar bilden.
B Wenn die Person stärker gegen die Wand drückt, so wird die Reibungskraft R₁ grösser.
C Die Normalkraft N₂ ist grösser als die Normalkraft N₁ .
D Die Summe der beiden Reibungskräfte muss grösser sein als die Gewichtskraft, damit die Person nicht nach unten rutscht: R₁ + R₂ > G.
E Die Beträge der beiden Normalkräfte N₁ und N₂ sind gleich gross, weil sich die Person in horizontaler Richtung nicht bewegt.
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A3:

Stoss

Ein Insekt fliegt gegen die Windschutzscheibe eines fahrenden Lastwagens (LKW).
Das Insekt wird abgebremst und bleibt auf der Scheibe kleben.

Insekt : Masse m, Beschleunigung a_Insekt beim Abbremsvorgang
Lastwagen : Masse M, Beschleunigung a_LKW beim Abbremsvorgang

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

A Die Kraft des Insekts auf den LKW ist kleiner als die Kraft des LKWs auf das Insekt.
B Die Kraft des Insekts auf den LKW ist grösser als die Kraft des LKWs auf das Insekt.
C Die Kraft des LKWs auf das Insekt ist M/m mal grösser als die Kraft des LKWs auf das Insekt.
D Der Betrag der Beschleunigung des LKWs ist gleich gross wie der Betrag der Beschleunigung des Insekts : a_LKW = a_Insekt .
E Für die Beträge der beiden Beschleunigungen gilt: a_LKW = m/M*a_Insekt .

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A4:

Wasserspringer

Henri LaMothe begeisterte sein Publikum noch im Alter von 70 Jahren damit, sich aus einer Höhe von H = 11.25 m bäuchlings in ein Bassin mit einem Wasserstand von h = 30 cm zu stürzen (siehe Figur). Schätzen Sie die mittlere Kraft auf den Springer (in Einheiten der Gewichtskraft G des Springers) während des Abbremsvorgangs im Bassin ab. Nehmen Sie an, dass der Springer gerade am Grund des Bassins zum Stillstand kommt.
Hinweis: Verwenden Sie den Energiesatz.
Verwenden Sie für die Rechnung H = 11.25 m und g = 10 m/s².

Welches der 5 Resultate liegt am nächsten beim korrekten Ergebnis?

A 8 G
B 25 G
C 40 G
D 1 G
E 4 G

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A5:

Biegung

Ein Gewichtheber geht mit einer Langhantel in die Knie. In dieser Position (siehe Abb.) wirkt auf jeden seiner Oberschenkelknochen eine Kraft von F = 1500 N senkrecht zu dessen Achse nach unten (siehe Abb.). Unter der Annahme, dass der Oberschenkelknochen am Knie fest eingespannt sei, wird er sich unter der Belastung biegen. Der Oberschenkelknochen habe eine Länge von 0.5 m, der Elastizitätsmodul beträgt etwa 1.5·10¹⁰ Pa und sein Flächenträgheitsmoment sei 1.5·10^-6 m⁴.

In welchem Bereich liegt die Durchbiegung z_max des Knochens?

A 0 – 1 mm
B 1 – 5 mm
C 5 – 10 mm
D 1 – 2 cm
E 2 – 3 cm

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Thermodynamik

A6:

Überströmungsversuch

von Gasen

In zwei thermisch gut isolierten Behältern 1 und 2 mit gleichen Volumina V₁ = V₂ befindet sich je eine Menge Heliumgas (ν₁ = 1 Mol bzw. ν₂ = 3 Mol) bei einer bestimmten Temperatur (T₁ = 300 K bzw. T₂ = 400 K), siehe Figur. Der Hahn wird nun geöffnet. Welche Endtemperatur wird sich im thermodynamischen Gleichgewicht in den beiden Behältern einstellen?
Hinweis: Helium ist ein ideales Gas.

A 285 K
B 310 K
C 375 K
D 350 K
E 270 K

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A7:

Luftfeuchtigkeit

In einem Raum mit einem Volumen von 100 m³ herrsche bei einer Temperatur von 20°C eine relative Luftfeuchtigkeit von 80%. Die Dichte des Wasserdampfs bei Sättigung beträgt
17 g/m³ bei 20°C. Molmasse von Wasser : 18 g/mol.

Schätzen Sie ab, wieviel Wasser zusätzlich verdampfen müsste, um Sättigung zu erreichen.

A etwa 120 g
B etwa 340 g
C etwa 850 g
D etwa 1530 g
E etwa 260 g

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A8:

Wärmeleitung

Eine Person trägt einen Anzug aus wärmeisolierendem Material der Dicke d = 9 mm. Die Oberflächentemperatur des Körpers beträgt tK = 33°C und die Aussentemperatur t_a = 6°C.
Wie gross muss die Dicke d’ des Anzuges gewählt werden, wenn bei einer Aussentemperatur von t_a’ = −27°C der Wärmeverlust durch Wärmeleitung derselbe sein soll?

A        20 mm
B        18 mm
C        25 mm
D        34 mm
E        15 mm

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Elektrizität und Magnetismus

A9:

Coulombkraft

Von einer positiven Ladung Q₁ wirkt eine Kraft F auf eine positive Ladung Q₂
(vergl. Figur).

Wir betrachten 3 Fälle und vergleichen sie miteinander:

Fall

Ladung Q₁

Ladung Q₂

Abstand r

Kraft F

Q_o

r_o

F₁

2 Q_o

8 Q_o

4 r_o

F₂

2 Q_o

4 Q_o

3 r_o

F₃

Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

A F₁ > F₂
B F₁ = F₂
C F₃ > F₁
D F₂ < F₃
E F₂ = F₃

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A10:

Feldlinienbilder

In den Figuren sind elektrische Feldlinienbilder zwischen 2 geladenen Kugeln dargestellt. In je 2 Punkten ist der elektrische Feldvektor E eingezeichnet.

Welche Figur ist richtig?

 A
 B
 C
 D
 E

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A11:

Widerstand eines elektrischen Leiters

In den Skizzen sind für 5 Drähte das Material, die Querschnittsfläche und die Länge angegeben.

Spezifischer Widerstand von Kupfer: ca. 2 x 10^-8 Ωm
Spezifischer Widerstand von Eisen: ca. 10 x 10^-8 Ωm

Überlegen Sie, welcher der 5 Drähte den grössten elektrischen Widerstand hat.

 A
 B
 C
 D
 E

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A12:

Elektrischer Widerstand

Ein Elektrolyt, bezeichnet mit R_El, sei in Serie mit einem Ohmschen Widerstand R_Ohm an eine Spannungsquelle mit Spannung U_B angeschlossen. Elektrolyt und Ohmscher Widerstand zusammen ergeben den Gesamtwiderstand R_ges des Stromkreises.

Welche Aussage trifft kurz nach dem Einschalten der Spannungsquelle zu?

A Im Falle eines sehr kleinen Widerstandes R_El kann die Stromstärke grösser werden als U_B/R_Ohm.
B Der Gesamtwiderstand im Kreis errechnet sich über 1/R_ges = 1/R_Ohm + 1/R_El .
C Die durch den Strom I an den Elektrolyten abgegebene Leistung beträgt P = I² * R_El .
D Die durch den Strom an den Elektrolyten abgegebene Leistung beträgt P = U_B² / R_El.
E Da der Elektrolyt sich etwa wie ein Ohmscher Widerstand verhält, ist der Gesamtwiderstand abhängig von der Stromstärke.

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Hydrostatik und Hydrodynamik

A13:

Aufsteigende Luftblasen im Wasser

Ein Taucher stösst in einem See Luftblasen mit dem Volumen V0 aus. An der Oberfläche des Sees haben die aufsteigenden Blasen ein Volumen V, das nun 50% grösser ist als V0. Schätzen Sie die ungefähre Tiefe des Tauchers ab.

Annahme: Die Temperatur des Sees beträgt 20°C und ist überall gleich hoch.
Angaben: ρ_Wasser = 1000 kg/m³ , g = 10 m/s², Luftdruck = 105 Pa

A 15 m
B 20 m
C 10 m
D 25 m
E 5 m

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A14:

Rohrsystem

In einem Rohrsystem sind zwei gleiche Rohre, beide mit Länge L und Radius R, parallel geschaltet (siehe Figur a) ). Die Volumenstromstärke im ganzen Rohrsystem ist I_V und die Druckdifferenz Δp = p₁ - p₂.
Nach einiger Zeit hat sich in beiden Rohren über die ganze Länge eine Kalkschicht abgelagert, sodass R' = R/2 (siehe Figur b) ).

Wie gross ist die Volumenstromstärke I_V ' im verkalkten Rohrsystem im Vergleich zur Volumenstromstärke I_V im unverkalkten Rohrsystem bei gleich bleibender Druckdifferenz Δp = p₁ - p₂?

A I_V ' = 1/16 I_V
B I_V ' = 3/8 I_V
C I_V ' = 1/4 I_V
D I_V ' = 1/8 I_V
E I_V ' = 5/16 I_V

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Schwingungen, Wellen und Akustik

A15:

Schwingungsdauer eines Federpendels

Wir betrachten zwei Federpendel 1 und 2 (siehe Figur):

Wie gross muss die Masse m₂ des Pendels 2 gewählt werden, damit seine Schwingungsdauer T₂ nur halb so gross ist wie von Pendel 1 (T₂ = 0.5 T₁)?

A 0.60 kg
B 1.25 kg
C 0.30 kg
D 0.75 kg
E 1.50 kg

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A16:

Wellenlänge und Ausbreitungs-geschwindigkeit

In der Ultraschalldiagnostik wird mit Schallwellen im Megahertzbereich gearbeitet. Gegeben sei eine Ultraschallwelle von 2.8 MHz, die aus einem Medium 1 in ein Medium 2 läuft. Die Schallgeschwindigkeit in Medium 1 beträgt 1400 m/s, in Medium 2 ist sie doppelt so gross. Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

A Die Frequenz der Welle ist in Medium 2 doppelt so gross wie in Medium 1.
B Die Frequenz der Welle ist in Medium 2 halb so gross wie in Medium 1.
C Die Wellenlänge im Medium 1 beträgt etwa 50 µm.
D Die Wellenlänge im Medium 2 beträgt etwa 1 mm.
E Die Wellenlänge wäre bei gleicher Frequenz in Luft grösser als im Medium 1.

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A17:

Schalllaufzeiten

Ein Ultraschallpuls läuft mit der Schallgeschwindigkeit c₁ durch Gewebe der Art 1. An der Grenzfläche zu Gewebe 2 wird der Teil A des Pulses reflektiert, der Rest läuft weiter mit Schallgeschwindigkeit c₂ und ein Teil B wird an der zweiten Grenzfläche reflektiert. Die beiden reflektierten Pulse werden nach den Laufzeiten t_A und t_B ab Zeitpunkt des Sendens empfangen. Wie berechnen Sie die Entfernungen der beiden Grenzflächen, x₁ und x₂?

A x₁ = c₁ * t_A und x₂ = c₂ * t_B
B x₁ = c₁ * t_A und x₂ = c₁ * t_A + c₂ * t_B
C x₁ = 2 * c₁ * t_A und x₂ = 2 * c₁ * t_A + 2 * c₂ * t_B
D x₁ = 0.5 * c₁ * t_A und x₂ = 0.5 * c₁ * t_A + 0.5 * c₂ * (t_B - t_A)
E x₁ = 0.5 * c₁ * t_A und x₂ = (c₁ + c₂) * t_B

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Optik und Röntgen

A18:

Absorption von Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlung von 50 keV soll mit einer Bleiplatte der Dicke d abgeschirmt werden. Der Absorptionskoeffizient beträgt μ = 7x10³ m⁻¹ bei 50 keV. Wie gross muss die Dicke d der Bleiplatte etwa gewählt werden, wenn mindestens 99% der Strahlung absorbiert werden sollen?
Verwenden Sie für die Rechnung ln2 = 0.7.

A 12.4 mm
B 0.3 mm
C 0.7 mm
D 21.5 mm
E 1.8 mm

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A19:

Linse

Welche der folgenden Aussagen bezüglich einer Sammellinse ist richtig?

A Das Bild ist immer reell.
B Das Bild ist immer vergrössert.
C Wenn das Bild reell ist, so steht es im Vergleich zum Gegenstand auf dem Kopf.
D Wenn der Gegenstand zwischen Brennpunkt und Linse steht, ist das Bild aufrecht und verkleinert.
E Sammellinsen werden als Brillengläser für Kurzsichtige verwendet.

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A20:

Röntgenaufnahmen

In der Praxis zur Röntgendiagnostik verwendete photographische Platten werden durch die Röntgenstrahlung geschwärzt (Negativ). Welche der folgenden Eigenschaften trifft für ein so erhaltenes Bild zu?

A Materialien aus Elementen mit hohen Kernladungszahlen erscheinen im Bild weiss.
B Stellen, an denen das Röntgenlicht im aufgenommenen Gegenstand stark geschwächt wird, erscheinen auf dem Bild schwarz.
C Je länger die Belichtungszeit bei gleich bleibender Leistung der Röntgenröhre gewählt wird, desto heller wird die Aufnahme.
D Weisse Stellen im Bild deuten auf geringe Schwächung des Röntgenlichtes im Objekt hin.
E Materialien gleicher chemischer Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Dichte im Objekt, erscheinen im Bild umso heller je kleiner die Dichte.

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2. Prüfungsteil: Fragentyp K'

Typ K': jede der vier Antworten muss mit richtig oder falsch beantwortet werden.

Fragen K'	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	K8	K9	K10
	K11	K12	K13	K14	K15	K16	K17	K18	K19	K20

Mechanik

K1:

Fadenpendel

Die schwingende Kugel bewegt sich auf einer Kreisbahn (vergl. Figur). Die beiden Kräfte, welche auf die Kugel wirken, sind eingezeichnet. Die Reibung kann vernachlässigt werden.

F_F : Kraft der Schnur auf die Kugel
G : Gewichtskraft
v : momentane Geschwindigkeit

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A Im tiefsten Punkt der Kreisbahn ist die kinetische Energie der Kugel maximal.
B In den Umkehrpunkten ist F_F = G cos a .
C In den Umkehrpunkten ist F_F minimal.
D In jedem Punkt der Kreisbahn ist die resultierende Kraft F_F - G cos a in Radialrichtung.

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K2:

Elastizität

Zwei gleich schwere Turner (m = 60 kg) führen exakt dieselbe Reckübung aus. Turner A, dem die Landung gelingt, belastet dabei jede seiner Achillessehnen (Querschnittsfläche
3x10^-4 m², Elastizitätsmodul 10⁹ N/m²) mit einer Kraft von 5 G, wobei G seiner Gewichtskraft entspricht. Turner B missglückt die Landung, die Zeitdauer seines Abbremsvorganges auf dem Boden ist dabei 5mal so kurz wie die von Turner A. Für die Sehne gelten folgende Grenzwerte:

Dehnung 0% bis 5% : reversibel elastisch
Dehnung >5% : plastisch
Dehnung >10% : Riss der Sehne

Sind die folgenden Aussagen richtig (+) oder falsch (-)? (Setzen Sie g = 10 N/kg und verwenden Sie das Prinzip des Kraftstosses).

A Die Sehne von Turner A wird reversibel elastisch gedehnt.
B Die Dehnung der Sehne von Turner A beträgt 3%.
C Die Sehne von Turner B erfährt eine 5mal so hohe Spannung.
D Die Sehne von Turner B reisst.

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Thermodynamik

K3:

Zustandsgleichung des idealen Gases

In den folgenden Figuren sind Zusammenhänge zwischen den charakteristischen Zustandsgrössen Druck, Temperatur und Volumen für ein Mol eines idealen Gases aufgezeichnet. Dabei sind in jedem Zustandsdiagramm zwei Kurven eingezeichnet. In jedem Diagramm steht eine Ungleichung für die Grösse, die in den entsprechenden Kurven konstant gehalten wird. Sind die Diagramme und die entsprechenden Ungleichungen richtig (+) oder falsch (-)?

+ -−

 A 
 B 
 C 
 D 

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K4:

Diffusion und Osmose

Beurteilen Sie folgende Aussagen mit richtig (+) oder falsch (-):

A Die Diffusion ist dafür verantwortlich, dass eingeatmete Narkosegase ins Gewebe gelangen.
B Der osmotische Druck hängt von der Art der gelösten Moleküle ab.
C Der osmotische Druck einer physiologischen Kochsalzlösung beträgt bei Körpertemperatur p_osm = 10 mbar.
D Der osmotische Druck hängt nicht von der Art des Lösungsmittels ab.

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K5:

Aggregatzustände von Wasser

Beurteilen Sie folgende Aussagen mit richtig (+) oder falsch (-):

A Um 10 g Eis von 0°C zu Wasser von 0°C zu schmelzen, braucht es mehr Energie, als um 10 g Wasser von 100°C zu verdampfen.
B Für 0°C ist die Dichte von Eis ist grösser als die Dichte von Wasser.
C Verbrennungen mit heissem Wasser (100°C) sind gefährlicher als Verbrennungen mit heissem Dampf (100°C).
D Wenn ein See zufriert, wird Wärme an die Umgebung abgegeben.

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Elektrizität und Magnetismus

K6:

Plattenkondensator

Die Platten eines Plattenkondensators sind an eine Spannungsquelle angeschlossen.

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A In der Umgebung des Punktes P₁ ist das elektrische Feld homogen.
B Im Punkt P₂ ist die elektrische Feldstärke immer gleich gross wie im Punkt P₁.
C Wenn man die Spannung U_o erhöht, wird die Kapazität des Kondensators kleiner.
D Wenn man den Abstand zwischen den Kondensatorplatten vergrössert, wird die Kapazität des Kondensators grösser.

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K7:

Strom-, Spannungsmessung

Mit den Messgeräten der skizzierten Schaltung hat jemand den Strom I und die Spannung U_Lampe gemessen. In der 2. Figur sind die Messergebnisse als Kurve dargestellt.

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A Der Widerstand der Lampe ist konstant.
B Die Leistung der Lampe beträgt 8 W, wenn die Spannung 30 V ist.
C Der Widerstand der Lampe bei 10 V ist grösser als der Widerstand der Lampe bei 30 V.
D Die Leistung bei 30 V ist etwa 6mal so gross wie die Leistung bei 10 V.

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K8:

Magnetfeld einer langen Spule

Im Stromkreis mit einer langen Spule fliesst ein Strom; im Innern der langen Spule existiert ein Magnetfeld B.

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A Wenn man die Stromrichtung ändert, ändert die Richtung des Magnetfeldes.
B Wenn man die Querschnittsfläche A der Spule vedoppelt, wird das B-Feld doppelt so gross.
C Wenn man die Windungszahl der Spule bei gleicher Länge 3-mal grösser macht, verkleinert sich das Magnetfeld auf 1/3.
D Wenn man die Stromstärke verdoppelt, wird das B-Feld doppelt so gross.

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K9:

Induktionsspannung in einer Drahtschleife

Die abgebildete Drahtschleife kann innerhalb eines homogenen Magnetfeldes auf alle möglichen Arten bewegt werden. Welche Bewegungen führen zu einer induzierten Spannung? Beurteilen Sie die Vorschläge mit richtig (+) oder falsch (-). Beachten Sie dabei das Koordinatensystem in der Skizze.

A Translation entlang der z-Achse.
B Translation entlang der y-Achse.
C Rotation um die z-Achse.
D Rotation um die y-Achse.

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Hydrostatik und Hydrodynamik

K10:

Auftrieb einer Kiste

Eine Holzkiste schwimmt in Süsswasser 1 bzw. im toten Meer (Salzwasser) 2.

Beurteilen Sie folgende Aussagen mit richtig (+) oder falsch (−):

A ρ₂ = 0.8 ρ₁
B Die Auftriebskraft auf die schwimmende Holzkiste ist im Süsswasser kleiner als im Salzwasser.
C Die Auftriebskraft und die Gewichtskraft auf die Holzkiste sind Reaktionspartner.
D ρ₂ = 1.2 ρ₁

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K11:

Hagen-Poiseuille-Gesetz

Welche Aussagen zum Hagen-Poiseuille-Gesetz treffen zu (+) bzw. nicht zu (-)?

A Das Hagen-Poiseuille-Gesetz beschreibt den Strömungswiderstand eines Rohres bei turbulenter Strömung.
B Eine Verdoppelung des Radius bewirkt eine Verachtfachung des Strömungswiderstandes.
C Je grösser die Viskosität der fliessenden Flüssigkeit, desto höher ist der Strömungswiderstand.
D Der Strömungswiderstand ist umgekehrt proportional zur Länge des Rohres.

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K12:

Blutkreislauf des Menschen

Beurteilen Sie folgende Aussagen mit richtig (+) oder falsch (−):

A Die Strömung des Blutes in den Kapillargefässen ist laminar.
B Die Volumenstromstärke in der Aorta ist grösser als die gesamte Volumenstromstärke im Kapillarsystem.
C Der Druckabfall Δp in den Arteriolen ist etwa gleich gross wie in der Aorta.
D Eine zu hohe Dosierung eines blutdruckerhöhenden Medikaments kann in einer krankhaften Verengung der Aorta eine turbulente Strömung bewirken.

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Schwingungen, Wellen und Akustik

K13:

Orts- und Zeitbild

In Figur 1 sind zwei Ortsbilder einer harmonischen Welle aufgezeichnet:

Durchgezogene Kurve: t₁ = 0
Gestrichelte Kurve: t₂ = 0.125 ms

Figur 2 soll ein Zeitbild der gleichen Welle darstellen.

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle beträgt 400 m/s.
B Die Wellenlänge der Welle beträgt 8 cm.
C Die Frequenz der Welle beträgt 2000 Hz.
D Im Zeitbild ist die Zeitskala richtig angeschrieben.

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K14:

Wellen

Beurteilen Sie folgende Aussagen mit richtig (+) oder falsch (−):

A Elektromagnetische Wellen sind Longitudinalwellen mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von c = 3x10⁸ m/s.
B Schallwellen transportieren Energie, aber keine Materie.
C Ein Eisberg emittiert und absorbiert dauernd elektromagnetische Strahlung.
D Eine Schallquelle der Frequenz ν = 3000 Hz erzeugt in Luft bei Zimmertemperatur Schallwellen mit einer Wellenlänge von λ ≈ 1 mm.

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K15:

Phonskala

Verwenden Sie das abgebildete Diagramm, um die folgenden Aussagen zu überprüfen (richtig (+), falsch (-)):

A Ein Ton 1 (Frequenz 1000 Hz, 20 dB Stärke) und ein Ton 2 (Frequenz 200 Hz, 40 dB Stärke) werden gleich laut empfunden.
B Ein Ton der Frequenz 200 Hz kann ab einer Intensität von etwa 10 12 W/m² wahrgenommen werden.
C Ein Ton der Frequenz 90 Hz und einer Stärke von 30 dB ist für das Durchschnittsohr gut hörbar.
D Ein Schallsignal von 40 Phon ist bei 200 Hz etwa 2 mal so intensiv wie bei 2000 Hz.

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K16:

Laufzeit von Licht

In einem Experiment wird die Laufzeit von Licht zwischen einer Lichtquelle (LQ) und einem Empfänger (E) gemessen und zwar für die unten skizzierten Anordnungen.
(Brechungindex von Wasser: 1.33 = 4/3, Brechungsindex von Glas: 1.5 = 3/2)

Beurteilen Sie folgende Aussagen. Welche sind richtig (+), welche falsch (-)?

A Die Laufzeit in 2 ist kürzer als in 3.
B Die Laufzeit in 3 ist grösser als in 4
C Die Laufzeit in 2 ist kürzer als in 4.
D Alle 4 Laufzeiten sind gleich.

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K17:

Lupe

Überprüfen Sie die folgenden Aussagen über eine Sammellinse, die als Lupe verwendet wird
(richtig (+), falsch (-)).

A Die Bildkonstruktion in der Figur ist korrekt.
B Die Lupe habe eine Brennweite von 5 cm. Der Gegenstand stehe 4 cm von der Linse entfernt. Dann ist das Bild 6-mal so gross wie der Gegenstand.
C Das Bild, das von der Lupe erzeugt wird, ist immer virtuell.
D Verkleinert man die Gegenstandsweite bei einer Lupe, so wird das Bild grösser.

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K18:

Reflexion an Metallkugel

Ein Gegenstand steht vor einer glänzenden Metallkugel. Das Spiegelbild lässt sich mithilfe des Reflexionsgesetzes zeichnerisch finden. Überprüfen Sie folgende Aussagen (richtig (+), falsch (-)):

A Die Bildkonstruktion in der Figur ist korrekt.
B Wenn man den Gegenstand näher zur Kugel schiebt, wird das Bild grösser.
C Wenn sich Gegenstand und Kugel im Wasser befinden, wird das Bild kleiner.
D Das Bild ist virtuell.

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K19:

Auge

Um Gegenstände in verschiedenen Entfernungen scharf auf die Netzhaut abzubilden, verändert die Augenlinse ihre Brechkraft (Akkommodation). Überprüfen Sie die folgenden Aussagen (richtig (+), falsch (-)):

A Für ein normalsichtiges Auge liegt der Fernpunkt im Unendlichen.
B Um den Nahpunkt näher ans Auge zu bringen, muss als Brillenglas eine Streulinse gewählt werden.
C Der Akkommodationsbereich gibt die Differenz zwischen grösstem und kleinstem Pupillendurchmesser an.
D Je näher sich ein Gegenstand vor dem Auge befindet, desto stärker muss sich die Augenlinse krümmen, um auf der Netzhaut ein scharfes Bild zu erhalten.

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K20:

Dosimetrie

In der Dosimetrie berechnet man die biologisch relevante Äquivalentdosis aus der absorbierten Energiedosis einer bestimmten Strahlung, indem man letztere mit einem Bewertungsfaktor (oder RBW = relative biologische Wirksamkeit der Strahlung) multipliziert. Überprüfen Sie die folgenden Aussagen (richtig (+), falsch (-)):

Der Bewertungsfaktor hängt ab von ...

A der absorbierten Energiedosis.
B der Art der Strahlung.
C der Dicke der Gewebeschicht.
D der Intensität der Strahlung.

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Lösungen

Fragentyp A						Fragentyp K'
	A	B	C	D	E		A	B	C	D
1			X			1	+	+	+	+
2					X	2	+	-	+	-
3					X	3	-	-	+	-
4			X			4	+	-	-	+
5		X				5	-	-	-	+
6			X			6	+	-	-	-
7		X				7	-	-	-	+
8	X					8	+	-	-	+
9		X				9	-	-	-	+
10		X				10	-	-	-	+
11			X			11	-	-	+	-
12			X			12	+	-	-	+
13					X	13	-	-	+	+
14	X					14	-	+	+	-
15				X		15	+	-	-	-
16				X		16	-	-	+	-
17				X		17	-	-	+	-
18			X			18	+	+	-	+
19			X			19	+	-	-	+
20	X					20	-	+	-	-

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