Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt

Abiturprüfung 1993

Physik als Leistungskursfach

Arbeitszeit: 300 Minuten

Thema I

Bewegungen

Thema II

Thermodynamik

Thema ITI

Felder

Thema IV

Energie und Kräftebilanzen

19

Thema I

Bewegungen

Aufgabe 1

Ein Eisenbahnwagen W, mit einer Masse von 20 t bewegt sich mit einer konstanten An-fangsgeschwindigkeit von 1,5 m • s"l auf einen Ablaufberg zu. Die Abmessungen des Ab-laufberges sind der Skizze zu entnehmen!

„ B C D

• : _ J__

Ski::- nicnt m.i.s.ab3_r-_h.!

Der Wagen bewegt sich den Ablaufberg hinab und stößt auf einen stehenden Wagen W2, der eine Masse von 25 t besitzt, wobei die Kupplung sofort einklinkt und beide Wagen an-schließend starr verbunden sind. „ Beide Wagen stoßen am Ende der Strecke auf einen Prellbock, wobei die beiden Puffer-federn elastisch verformt werden. Die Reibung bleibe während des gesamten Vorganges für die Aufgabenteile 1.1 bis 1.6 un-berücksichtigt. 1 1 Erläutern Sie den gesamten Vorgang vom Punkt A bis nach Abschluß des Stoßpro-

zesses mit dem Preilbock (Punkt D) mit Hilfe der Ihnen bekannten Erhaltungssätze!

1.2. Mit welcher Geschwindigkeit verläßt der Wagen W,: den Ablaufberg (Punkt B)?

1.3. Berechnen Sie die Beschleunigung des Wagens W^ auf dem Ablaufberg!

1.4. Zeichnen Sie das v-t-Diagramm und das s-t-Diagramm für die Bewegung des Wagens Wi vom Punkt A nach Punkt B! Ermitteln Sie dazu vier Wertepaare!

1 5 Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das System aus den beiden Wagen W, ' und W2 unmittelbar nach dem Zusammenstoß weiter? Leiten Sie die dafür not-

wendige Gleichung her!

1.6. Die Federkonstante beider Pufferfedern beträgt jeweüs 30 kN-cm"». Um welche Strecke werden beide Federn zusammengedrückt?

20

1.7. Während bisher die Reibung unberücksichtigt blieb, werde nun für die gesamte Strecke eine konstante Reibungszahl von 0,005 angenommen. Ein weiterer Wagen W3 rolle später unter diesen neuen Bedingungen vom gleichen Ablaufberg mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit auf ein anderes geradliniges Gleis ohne Prellbock. In welcher Entfernung von B kommt der Wagen W3 zum Stillstand?

Aufgabe 2

Das Plattenpaar (siehe Skizze) stellt ein Ablenksystem für einen Elektronenstrahl dar, der den Punkt A mit der Geschwindigkeit v0 in x-Richtung erreicht.

y>

v0 _. fl x

+

1-l

d » 2

.

d 2

•

2.1. Erläutern Sie den Bewegungsablauf des Elektrons im Kondensator!

2 2 Ab einer bestimmten Größe der anliegenden Spannung kann der Elektronenstrahl den Kondensator nicht mehr durchlaufen, weü er auf eine Platte auftrifit und dadurch gelöscht wird. Leiten Sie unter Nutzung gegebener Größen eine Gleichung zur Berechnung dieser Spannung her!

21

Thema II

Thermodynamik

Aufgabe 1

Ein Kreisprozeß besteht aus den im Diagramm dargestellten Zustandsänderungen.

1.1. Charakterisieren Sie die einzelnen Zustandsänderungen des dargestellten Kreispro-zesses, und gehen Sie dabei auf Zustands- und Prozeßgrößen der Thermodynamik ein!

1.2. Wenden Sie den 1. Hauptsatz der Thermodynamik auf jede der drei Zustandsände-rungen an!

Aufgabe 2

Eine abgeschlossene Gasmenge ist im Anfangszustand durch folgende Größen gekennzeichnet:

V| = 150 cm3; p! = 232 kPa; T!=247K. Beim Stirlingschen Kreisprozeß werden von dem Gas nacheinander folgende Zustands-änderungen durchlaufen:

- isochore Erwärmung um 40 K - isotherme Expansion auf 290 cm3

- isochore Abkühlung auf die Anfangstemperatur - isotherme Kompression auf den Anfangszustand

2.1. Ermitteln Sie Druck, Volumen und Temperatur nach jeder Zustandsänderung!

2.2. Zeichnen Sie ein p-V-Diagramm für diesen Kreisprozeß! Berechnen Sie für jede isotherme Zustandsänderung mindestens zwei weitere Wertepaare!

2.3. Entscheiden Sie, ob nach Abschluß des Kreisprozesses das System insgesamt Arbeit abgegeben oder aufgenommen hat! Begründen Sie Ihre Antwort!

2.4. Bestimmen Sie diese Arbeit!

22

Aufgabe 3

In einer Schmelzanlage werden mit Hilfe eines Petroleumbrenners 33,5 kg Zinn mit einer Anfangstemperatur von 25 <>C geschmolzen. Der Wirkungsgrad dieser Anlage betrage 20% In diesem Zinnbad werden drei Kupferbleche (Abmessungen: 400 x 200 x 2 mm) durch gleichzeitiges vollständiges Eintauchen verzinnt. Hinweis: PKupfer = 8>93 kgdm"3

Ppetroleum = 0,85kgdnr3

Hpetroleum = 42 MJ-kg"1

«Kupfer =0-39 U

cZinn

<lS(Zinn)

= 0,22

= 59

kg-K kJ

kg-K ki kg

[c werde über die gesamte Temperaturänderung als konstant angenommen!]

3 1 Berechnen Sie den Betrag der Wärme, die zur Erwärmung des Zinns durch die vollständige Verbrennung von 1 Liter Petroleum genutzt werden kann!

3.2. Berechnen Sie die Temperatur der Zinnschmelze nach der Erwärmung!

3 3 Welche Mischungstemperatur stellt sich im Zinnbad (725 °C) nach dem Eintauchen der drei Bleche (Anfangstemperatur 25 °C) ein, wenn die Wärmeabgabe an die Umgebung vernachlässigt wird?

Aufgabe 4

Die AbbUdung zeigt den prinzipieUen Aufbau eines Metallausdehnungsthermometers, mit dem die Temperatur einer Flüssigkeit gemessen werden soU. Das Thermometer besteht aus einem Außenrohr aus Messing, in das ein Porzellanstab eingebracht wurde. Der Stab ist am unteren Ende mit der Hülse fest verbunden. . , • _ n • . ... Die Hülse mit Stab wird hinreichend lange in die Flüssigkeit eingetaucht (siehe Skizze), so daß das gesamte Thermometer die Temperatur der Flüssigkeit angenommen hat.

Metallausdehnungsthernotieter i fr ln.-0--rst.Uun}. '

B.f . -Ujunj

p.A.^f .A.p.

M«-S-n.h__>-

StotV « i t d.r zu n_.. .n_.n T«nj)«r«tur

23

4.1. Erläutern Sie die Wirkungsweise eines solchen Thermometers!

4.2. Die Hülse und der Stab haben bei 20 °C eine Länge 1 = 30 cm. Der Abstand zwischen Porzellanstab und Messinghülse betrage s = 4 mm. (Die Veränderung des Abstandes s bei Temperaturänderung bleibe unberücksichtigt!) Leiten Sie eine Gleichung zur Berechnung des Auslenkwinkels des Zeigers unter Berücksichtigung der gegebenen Größen her! Um welchen Winkel ändert sich die ZeigersteUung, wenn die Temperaturänderung 153 K beträgt? (Hinweis: aPor_dlail = 310"6 K"1; <xMessing = 18.410-6 K"1)

Aufgabe 5

In einem abgeschlossenen Gefäß von 1 dm3 Volumen befindet sich HeUum unter Normbe-dingungen (p0 = 1013 hPa, T0 = 273,15 K), das als ideales Gas betrachtet wird.

J , (Hinweis: R^üum = 2077 kg- K >

5.1. Für das ideale Gas gilt: pV = J N E J _ ^ X . Leiten Sie damit eine Gleichung her, die die Abhängigkeit der mittleren Teilchen-geschwindigkeit von der Temperatur angibt!

5.2. Berechnen Sie die mittlere Teilchengeschwindigkeit von Helium unter Normbedin-gungen!

5.3. Das Gas wird isobar erwärmt, bis sich die mittlere Geschwindigkeit der Gasteilchen verdoppelt hat. Welche Endtemperatur erreicht das Gas?

24

Thema III

Felder

Aufgabe 1

1.1.

1.2.

Erläutern Sie die Bedeutung von ModeUen in der Physik anhand von zwei Beispie-len, und gehen Sie dabei auch auf die Grenzen der Anwendbarkeit dieser Model-le ein!

Veranschaulichen Sie das Feld zwischen den beiden geladenen MetaUplatten (siehe Skizze 1)!

5 cn

\ /

fl o

/. v 1.3. Ein positiv geladener Probekörper wird nacheinander in das Feld an die Orte A und

B gebracht. Vergleichen Sie die Bewegungen, die der Probekörper anschließend ausführt! Die Gravitation bleibe unberücksichtigt! Begründen Sie Ihre Aussagen!

1.4. Die Kondensatorplatten befinden sich in einem Abstand von 5 cm. An ihnen liege eine Spannung von 120 V. Ein zunächst ruhendes a-TeUchen befinde sich im Feld des Kondensators am Ort A. Berechnen Sie - die elektrische Feldstärke im Kondensator im Punkt A, - die Beschleunigung, die das a-TeUchen erfährt, - die beschleunigende Kraft auf das oc-TeUchen. (Hinweis: u = 1,6610*27 kg)

25

Aufgabe2

Die Skizze 2 stellt eine Elektronenstrahlröhre mit einem magnetischen Ablenksystem von quadratischem Querschnitt mit der Seitenlänge s = 3 cm dar. Das homogene magnetische Feld verläuft senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und hat eine magnetische Flußdichte von 20 mT.

r t X X X X X X xxxxxx xxxxxx xxxxxx

2.1. Welche Geschwindigkeit haben die Elektronen des Elektronenstrahls, wenn die Anodenspannung 12 kV beträgt? Die relativistische Massenveränderhchkeit bleibe unberücksichtigt!

2.2. Berechnen Sie die kinetische Energie eines Elektrons (in eV), nachdem es die Be-schleunigungsspannung durchlaufen hat!

2.3. Wie groß ist der Radius der innerhalb des Magnetfeldes verlaufenden Kreisbahn der Elektronen?

2.4. Bei einer Veränderung der Anodenspannung ändert sich auch der Radius der Kreisbahn der Elektronen. SteUen Sie den Radius dieser Kreisbahn als Funktion der Beschleunigungsspannung grafisch dar! ( 0 < U < 15 kV) Welcher Zusammenhang besteht zwischen den beiden Größen? Tragen Sie auch Ihre in 2.3. und 2.5. berechneten Werte in das Diagramm ein!

2.5. Bei welcher Anodenspannung verläuft der das Magnetfeld verlassende Elektronen-strahl senkrecht zum eintretenden Elektronenstrahl?

26

Aufgabe 3

Fertigen sie zur Lösung dieser Aufgabe ein Protokoll an, in dem Sie die folgenden TeUauf-gaben bearbeiten!

Für den Scheinwiderstand einer Spule im Wechselstromkreis gUt

z = V R 2 + XL2 .

3.1. Beschreiben Sie ein Verfahren zur experimentellen Bestimmung des induktiven Widerstandes der Spule!

3.2. Zeichnen Sie die Schaltskizze in spannungsrichtiger Schaltung, und führen Sie das Experiment durch!

3.3. Leiten Sie aus dem Induktionsgesetz eine Gleichung für die Induktivität einer Spule her!

3.4 Berechnen Sie den induktiven Widerstand und die Induktivität der im Experiment verwendeten Spule sowie die durch diese Spule hervorgerufene Phasenverschiebung!

3.5. Wie verändert sich die Induktivität einer Zyünderspule, wenn der Durchmesser der Spule um die Hälfte des Anfangswertes vergrößert wird?

27

Thema IV

Energie und Kräftebilanzen

Aufgabe 1 Mechanische Energie

Eine Kugel und ein Vollzylinder gleicher Masse und gleichen Durchmessers rollen aus dem StUlstand aus gleicher Höhe eine geneigte Ebene hinab. Die Reibung bleibt unberücksichtigt.

1.1. Leiten Sie Gleichungen zur Berechnung der Geschwindigkeiten her, mit der die Körper die geneigte Ebene verlassen!

1.2. In welchem Verhältnis stehen die beiden Geschwindigkeiten?

Aufgabe 2 Äußerer lichtelektrischer Effekt

2.1. Erläutern Sie den äußeren üchtelektrischen Effekt? Nutzen Sie dazu eine Energiebilanz!

2.2. Eine Katode aus Caesium wird mit Licht der Wellenlänge 360 nm bestrahlt.

2.2.1. Leiten Sie eine Gleichung zur Berechnung der Geschwindigkeit der schnellsten Fotoelektronen her! Berechnen Sie die Geschwindigkeit!

2.2.2. Bestimmen Sie die WeUenlänge des Lichtes, bei der die Fotoelektronen aus dem Katodenmaterial austreten aber keine kinetische Energie besitzen!

2.2.3. Zeichnen Sie die Einsteinsche Gerade für das verwendete Katodenmaterial in ein Ekin" f- Diagramm! Zeichnen Sie die Einsteinschen Geraden für die Fälle in dasselbe Koordinaten-system, daß das Katodenmaterial aus Barium bzw. aus Zink besteht! Begründen Sie den Verlauf der drei Geraden zueinander! (Hinweis: WA; B a r i u m = 2,52 eV; WA; Q^^^ = 1,93 eV; WA; Z i n k = 3,95 eV)

28

Aufgabe 3 Bewegung von Elektronen

In einer Nebelkammer emittiert eine StrahlungsqueUe ß"-Teüchen (Elektronen). Diese Ne-belkammer wird von emem konstanten homogenen Magnetfeld der magnetischen Flußdichte 1,0-10"2 Vsnr 2 senkrecht zur Bewegungsrichtung der TeUchen durchsetzt.

3.1. Auf einer Fotografie ist die Nebelspur eines dieser ß'-Teüchen als Kreisbahn sichtbar, deren Radius 10 mm beträgt. Leiten Sie die zur Berechnung der kineti-schen Energie des Teüchens erforderüche Gleichung her, und begründen Sie den Lösungsansatz:!

3.2. Berechnen Sie die kinetische Energie dieses ß'-Teilchens in eV!

Aufgabe 4 Bewegungen

Im Diagramm ist der Bewegungsablauf eines unbeladenen Kraftwagens dargesteUt.

in ^

i a

.

i

i

i

J ^ T

--• x

. . ™ ^

..-*_.

}

«—

i

-.i™

r

_W-^._,

t

i 1

4

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. . . . < —

• 4 ...-_..

i

4 ™

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_u

i

i

i

4-4" -

....

i in t

4.1. Beschreiben Sie den Bewegungsablauf!

4.2. Zeichnen Sie das zugehörige Beschleunigung-Zeit-Diagramm!

4.3. Berechnen Sie die Fahrstrecke, die in 19 s zurückgelegt wurde!

4.4. Durch Beladen des Fahrzeuges verdoppelt sich die Masse. Ermitteln Sie die Zeit, die das Fahrzeug bei gleichbleibender Antriebskraft und bei Vernachlässigung der Reibung zum Erreichen derselben Höchstgeschwindigkeit benötigt! Begründen Sie Ihre Aussage!

Aufgabe 5 Planetensystem

5.1.

5.1.1.

Der Jupitermond Ganymed braucht auf seiner kreisförmigen Bahn für einen voUen Umlauf eine Zeit von 171 Stunden und 36 Minuten. Der Bahnradius beträgt dabei 1,07-IO9 m. (Radius des Jupiter rT = 7.18107 m; y = 6,672-10"11 Nm2kg"2) Berechnen Sie aus diesen Angaben die Masse des Jupiter!

29

5.1.2. Berechnen Sie die Fallbeschleunigung auf der Jupiteroberfläche!

5.2. In welcher Entfernung vom Erdmittelpunkt wird ein zwischen Erde und Mond befindlicher Gegenstand schwerelos? (Abstand Mondmittelpunkt - Erdmittelpunkt r = 384400 km; Mondmasse = -g-Erdmasse)

30

Leistungskurs - Lösungen

Aufgabenkomplex 1: Mechanik

BE 47

C7D

C5-»

C6}

C6)

C5,

C50

Aufgabe 1 1.1. AB: Energieerhaltungssatz E + E — > E

BC"-. E = konst. C: Unelastischer Stoß: Impulserhaltungssatz

CD": E = konst. D: Elastischer Stoß: Energieerhaltungssatz.

Impulserhaltungssatz 1.2. E = E

m -g-h + -s-1 A 2

1_ 2

/ 2 ' -/ v +2-g-h

A A

= 6.05 m - s " 1 = 21.8 k m - h - 1

1.3. tan et = AB

OL = 2

a - g *sin a

a = 0.34 m-s'

1.4 At v - v B O

At = 13.4 s Zeichnen der beiden Diagramme

1.5. Impulserhaltungssatz für unelastischen Stoß

1.6

Mit v 2

u

u

E,. = E ktn«_,i+2. Sp

ICQ

CO

II II

= 0 folgt

m • v i B

m + m 1 2

- 2.69 m-s

7E ' Y kin<C,i+2>

k 23 cm

31

BE

C13J 1 . 7 . E = E + W A B . R<=-tbvAB

4 z 1 2 - ^ — • r n - v + m - q - h w —rr-m - v

- 1 A 1 ' A 2 1 B

/ _ ___X1 v = V v + 2 q h - 2 g - u -Aß

B A • A ^ ' £ v = 5 . 6 3 m - s - 1

B

E ki,n,B

1 2 -*— -m -v 2 i E

BC

BC"

W Reib

m • q • u. • BC i F

2 V

2 • g • JU

323 m

+ rn - c r / U -AB

13 C5)

Aufgabe 2

2 . 1 . Über lagerung von e i n e r g e r a d l i n i g g l e i c h f ö r m i g e n

Bewegung mi t v und e i n e r m i t der F e l d k r a f t F g l e i c h -mäßig b e s c h l e u n i g t e n Bewegung i n R i ch tung der p o s i t i v e n P l a t t e . Bahn fo rm: Parabel

2.2 = v

Mi t

d 2

K - ( a =

F "m~

1 s = - a

y <- y

und

2

2 • d - m -v

F - • U -e

oder

f o l g t

60

m • d e

Für a l l e Spannungen größer oder g l e i c h U t r i f f t der E l e k t r o n e n s t r a h l d i e p o s i t i v e P l a t t e .

32

Aufgabenkomplex 2: Thermodynamik

BE 8

C4D

C4D

16

C6.

C4_>

C4D

16

C7D

C4D

Aufgabe 1

1.1. AB: Isobare Erwärmung von T auf T 3 1

BC: Adiabatische Expansion CA: Isotherme Kompression Zustandsgrößen: p, V. T Prozeßgrößen

1.2. AB: Isobare Zustandsänderung (p = konst.) AU = Q + W mit W = p-AV

BC: Adiabatische Zustandsänderung (Q = 0) AU = W

CA: Isotherme Zustandsänderung (AU = 0) Q = -W

Q. W

Aufqabe 2 2 . 1 . Zus tand

p i n kPa w • 3

V i n cm T i n K

A 232

150 247

B 270

150 287

C 140

290 287

D 120

290 247

2.2

2.3

2.4

Berechnung von zwei Werten für isotherme Expansion Berechnung von zwei Werten für isotherme Kompression Zeichnen des p-V-Diagramms

Bei diesem Vorgang wird Arbeit abgegeben. Begründung z.B.: Der Betrag der Expansionsarbeit größer als der Betrag der Kompressionsarbeit.

i st

Bestimmen der abgegebenen Arbeit graphisch: W = 3.8 3 rechnerisch W = 3.76 3

Auf qa

3 . 1 .

3 . 2 .

be 3 Q zu 0

z u

Q zu

E

&

=

=

a i

3

= 1

H • p • V • 7? 7140 kJ

Q + Q + Q ' fest Schm. f l . Q q

c -m c o sn Sn sn 725°C

3.3. Richmannsche Mischungsregel

9 M

595° C

33

BE 10 Aufgabe 4 C4D 4 . 1 . U n t e r s c h i e d l i c h e Längenausdehnung von P o r z e l l a n s t a b

und Mess inghü l se be i g l e i c h e r Erwärmung, dadurch

H e b e l w i r k u n g auf den Z e i g e r .

C6) 4 . 2 . AI 1 AS Ges

AI tan 4> O d S

IO1

(<x -u a ) p

10 Aufgabe 5

C5D 5 . 1 . Aus p • V

p-V = m-R-T ! • • "

E f o l g t mit k i n , x

1 _ 2 N -m = m und E - _. m -v x k . n , x c x x

7 - / 3 • R • T

C2)

C3-)

"BT

5.2

5.3

v x

_ # V

x

T

T

1305 m-s

2 • 7 X

—# 2 V

x

- i

3 • R 1093 K

bei T

34

Aufgabenkomplex 3; Felder

BE 20

C6)

C43

C4D

C6-)

22

C4-)

C23

C5D

Aufgabe 1

1.1. Bedeutung von Modellen erläutern z.B. für Erkenntnis-gewinnung Beispiele: Punktmasse, starrer Körper. Feldlinien, Atommodell Grenzen des Modells am gewählten Beispiel erläutern.

1.2. Einzeichnen des Feldlinienbildes Richtung der Feldlinien Aus- und Eintrittsrichtung der Feldlinien senkrecht zur Plattenoberfläche homogenes Feld bei parallelen Platten inhomogenes Feld bei schrägen Platten

1.3. Punkt A

Punkt B

geradlinige, gleichmäßig beschleunigte Bewegung zur negativen Platte konstante Feldkraft, da homogenes elektrisches Feld ungleichmäßig beschleunigte Bewegung entlang der Feldlinien zur negativen Platte Feldkraft ändert Betrag und Richtung, da inhomogenes elektrisches Feld

1.4 U S V

2400 -m

T

E = IT °He F - 7.69-10"1 0 N

a - 1.16-1011 m - s " 2

2 e

Aufgabe 2

2.1. 1 m- v2 = e • U

2.2. E = e • U k _n

V

V

/ 2 e U

65000 km-s

E » 1 2 keV kin

2.3. B = m

• • / •

2 m U

2 e U m

18,5 mm

35

BE

C7_>

C4)

2.4

2.5

Diaqramm r = f(U ) mit 0 < U < 15 kV B B

r •-<• y u

u

u

= 2 „2

r • e • B 2 • m

7 9 1 5 V

P (12 kV : 18.47 mm)

P (7.91 kV : 15 mm) 2

mit r = - = 15 mm

C4D

C43

C4)

C43

C2_>

60

Aufgabe 3

Anfertigen eines Protokolls mit folgenden Inhalten:

3.1. Messen von Stromstärke und Spannung einmal im

Gl eichstromkreis zum anderen im Wechselstromkreis

R U

T r u. i

u i

3.2. Schaltskizze in spannungsrichtiger Schaltung und

Aufnahme

fol qt mit B = /L.- I 3.3

3.4

Aufbau der Schaltung: Aufnahme der Meßwerte d (B • A) . , . . . r. . N

T~ dl

Aus U = N•

U - ,u-

L = IJ-

X

dt H_ T dt und mit U = L dl

dt • -A

2 n f

tan 9 R

3.5. Zylinderspule: L = ^ N'

Daraus folgt: bei einer Vergrößerung von d auf das

1,5-fache vergrößert sich L auf das 2,25-fache.

36

Aufgabenkomplex 4 : E n e r g i e und K r ä f t e b i l

BE 7

C5->

C23

19 C4-)

C5)

C3D

C7-)

C4D

C23

anzen

Aufgabe 1 1 . 1 . E

Kugel p o t EL.- + E

k i n r o t V g ' h = - m • v2 + j _ j • w

:

™ ' 9 • h = - m • v2 + 1 m • v:

K <- K 5 K

Z y l i n d e r : m • g • h K /W-7

1 2 1 2 -. z 4 z yj— g • h

1-2. v : v = y ^ _ . - g - h K Z 7 a /TF : /T 15 14

15 14

Aufgabe 2

2 . 1 . E r l ä u t e r u n g des äußeren l i c h t e l e k t r i s c h e n E f f e k t e s

u n t e r Nutzung der G le i chung h • f = I m . 2 ©

2 v + W

2.2.1. Aus obiger Gleichung folgt

2-(h-f - W ) A 730 km-s

2.2.2 Aus

X •

e W folgt mit c = X A

642 nm

2.2.3. Berechnen der Grenzfreguenz f = 4.67-1014 s"1

o Zeichnen des E -f-Diagr. für Caesium Parallel verschobene Gerade für Barium Parallel verschobene Gerade für Zink Begründung: z.B. Anstieg der Geraden ist in allen drei Fallen h , somit müssen die Geraden parallel sein. Schnittpunkt mit der E -Achse- - W

kin A

Aufgabe 3

3.1. e • v

m B

r

3.2. kin

m

879 eV

kin

37

BE

15

C43

C4-)

C4D

C3D

Aufgabe 4

4.1. Abschnitt 1: 0 ... 10 s: gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Endgeschwindigkeit v - 15 m-s"1

i Abschnitt 2: 10 ... 16 s: geradlinig gleichförmige Bewegung

mit v = 15 m-s"1

i Abschnitt 3: 16 ... 19 s: gleichmäßig verzögerte Bewegung

zum Stillstand 4.2

4.3

a - 1,5 m -s i

-2

s = 75 m : s i

s - 187,5 m Ges

• , - 0 :

lagramms 1 90 m ;

a = 3

S = 3

- 5 m -s

22.5 m

-2

4.4. Aus F = m-a folgt bei einer Verdoppelung der Masse

eine Halbierung der Beschleunigung und damit über Av

a - A t eine Verdoppelung der Zeit auf 20 s.

13

C5->

C3D

Aufgabe 5

5.1.1. F

F <

m

5.1.2.

m

m • m J a

r • . r

F R A 2 3

4rc • r -2

r • T 1.9 • IO 2 7 kg m

_. r .

m • a> • r o

C5_> 5.2.

24 ,6 m-s

r • m • m E p

Y •

m • m u p

'W

m m

r u - 9 r

u - 345960 km

38