Abschlussprüfung Telekolleg II/9
Fach: Physik
Termin: 3. Juni 2000 Arbeitszeit: 150 Minuten
Name und Anschrift des Prüflings Maximale Punktzahl: 60 Erreichte Punktzahl:
Note:
BE
1.0 Eine S-Bahn fährt von A-Dorf nach B-Stadt. Dabei wird folgendes v(t)-Diagramm aufgezeichnet:
2 1.1 Ermitteln Sie unter Verwendung des Diagramms die Beschleunigung a1 der S-Bahn im Intervall 0 ≤ t ≤ t1 mit t1 = 7,5 s .
1.2.0 Ab dem Zeitpunkt t2 = 55 s bremst die S-Bahn mit der konstanten
Verzögerung a m
3 = −3 0, s2 .
3 1.2.1 Berechnen Sie den Zeitpunkt t3, zu dem die S-Bahn zum Stehen kommt.
4 1.2.2 Berechnen Sie die Länge der Fahrstrecke im Zeitintervall 0 ≤ t ≤ t3 .
3 1.3 Der Zug besitzt die Masse m = 100 t, der Elektromotor und der Antrieb einen Gesamtwirkungsgrad η = 81 % . Berechnen Sie die maximale elektrische Leistung P, die während der Zeit 0 ≤ t ≤ t1 zum Beschleunigen dem Netz entnommen werden muss.
1.4.0 Im fahrenden Zug ist ein Fadenpendel aufgehängt. Plötzlich erfährt das Pendel eine konstante Auslenkung um 170 in Fahrtrichtung nach vorne.
2 1.4.1 Begründen Sie, ob der Zug beschleunigt oder abgebremst wird.
4 1.4.2 Erstellen Sie einen Kräfteplan für das ausgelenkte Pendel und berechnen Sie den Betrag der Beschleunigung des Zuges.
Fortsetzung nächste Seite v
km h
t s 0 t1 10 20 30 40 50 t2 60
54
- 2 -
BE
1.5.0 Im stehenden Zug lenkt ein Fahrgast das Pendel um 10 cm aus der Ruhelage aus und lässt es bei t = 0 s los, so dass es harmonisch schwingt.
Der Fahrgast beobachtet 6 Schwingungen in 9,3 s . 3 1.5.1 Bestimmen Sie die Fadenlänge Ρ des Pendels.
(Ergebnis: Ρ = 0,60 m)
4 1.5.2 Stellen Sie die Bewegungsgleichung v(t) der Pendelmasse mit eingesetzten Zahlenwerten auf.
2.0 Eine Induktionsspule mit einem quadratischen Querschnitt der Kantenlänge a = 10 cm und N = 1000 Windungen rotiert mit der
Winkelgeschwindigkeit ω = 501s im Uhrzeigersinn in einem homogenen
Magnetfeld der Flussdichte B = 3,2 mT um eine Achse, die senkrecht zu den
Magnetfeldlinien steht.
Stellung der Spule für t = 0 s 3 2.1 Berechnen Sie die maximale Induktionsspannung Umax , die an den Spulenenden
abgegriffen werden kann.
(Ergebnis: Umax = 1,6 V)
3 2.2 Geben Sie die Polarität der Spannung an den Enden 1 und 2 zum Zeitunkt t = 0 s an. Begründen Sie Ihre Antwort in Stichpunkten.
4 2.3 Zeichnen Sie das U(t)-Diagramm ab t = 0 s (vergl. Skizze) für eine volle Umdrehung der Spule. Berechnen Sie dazu die Momentanspannung U T
8
F HG I KJ
zumZeitpunkt t T
= 8.
Maßstab: t: T =∧ 8 cm , U : 1,0 V =∧ 1 cm
2.4.0 An diesen „Generator“ mit U(t) aus Aufgabe 2.3 wird ein Kondensator mit einem kapazitiven Widerstand XC = 12 Ω angeschlossen.
4 2.4.1 Ermitteln Sie die Momentanstromstärke I T
C 8
F HG I
KJ
zum Zeitpunkt t T= 8 .
3 2.4.2 Berechnen Sie die Kapazität C des Kondensators.
Fortsetzung nächste Seite
ω
1
2
B
- 3 -
BE
3 3.1 Ein radioaktives Präparat sendet α-, β- und γ-Strahlen aus. Diese treten durch eine Blende in ein starkes homogenes Magnetfeld ein.
Skizzieren Sie den Verlauf der Strahlen im Magnetfeld, wenn die Magnetfeld- linien in die Zeichenebene hineinweisen.
8 3.2 Ein Nachweisgerät für radioaktive Strahlung ist die Nebelkammer.
Beschreiben Sie anhand einer beschrifteten Skizze den Aufbau und die Funktionsweise einer Nebelkammer.
3.3.0 Das Strontiumisotop Sr-90 hat die Halbwertszeit T1 2
= 28,5 a.
3 3.3.1 Stellen Sie in einem Diagramm die Masse m der noch nicht zerfallenen Atome in Abhängigkeit von der Zeit t für 0 ≤ t ≤ 4⋅T1
2
in einem geeigneten Maßstab dar.
4 3.3.2 Vor 15 Jahren wurde ein Präparat Sr-90 mit der Masse m = 3 0 10, ⋅ −11 kg hergestellt. Bestimmen Sie die Masse, die davon bis heute zerfallen ist.
60
