Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

120 Prüfe dein Wissen – Basiswissen Gemischte Aufgaben und Übungen 1. a) Formuliere das Coulomb’sche Gesetz in Worten und als Formel. b) Berechne die Kraft zwischen zwei Ladungenmit je 3 n C im Abstand von 0,2 m. c) Skizziere das elektrische Feld für zwei Punktla- dungen mit + Q und - Q . 2 a) Beschreibe den Versuch von Oersted. b) Berechne die magnetische Induktion in 0,2m Abstand von einem geradlinigen ausgedehn- ten Draht, durch den ein Strom der Stärke 0,5A fließt. Gib auch die entsprechende Formel an. 3. a) Erkläre den Begriff Lorentzkraft! Wann tritt sie auf? Wie ist sie gerichtet? Wie kann man sie be- rechnen? b) Eine positive Ladung bewegt sich von der Rückwand des Raumes zur Tafel in einem ma- gnetischen Feld, das von der Decke zum Boden gerichtet ist. Beschreibe in welche Richtung die Lorentzkraft wirkt. c) Erkläre, wie die Lorentzkraft in einem Leiter, der sich durch ein Magnetfeld bewegt, zu einer elektromagnetischen Induktion führen kann. 4. a) Formuliere die Lenz’sche Regel in Worten. b) Beschreibe Versuche zur Lenz’schen Regel. c) Gib die Formel für die Induktionsspannung an und benenne die vorkommenden Größen. d) Beschreibe die Wirkungsweise einer magneti- schen Lesekopfes. 5. Schildere die Entstehung einer elektromag- netischen Schwingung in einem LC-Schwing- kreis (Zeichnung und Beschreibung). Gib die Thomson‘sche Formel an und berechne die Fre- quenz eines LC-Schwingkreises mit L = 1µH und einer Kapazität von C =1nF. 6. Berechne die Frequenz von Mikrowellen mit einer Wellenlänge von 1 cm. 7. Gib die Formel an für die Leistung des Wechsel- stroms bei einem Ohm‘schen Widerstand. 8. Wie verhalten sich Ströme bzw. Spannungen bei unbelastetem bzw. belastetem Transformator? 9. Gib mehrere Beispiele für die Verwendung von Transformatoren im Alltag an. 10. Wie hängen U m und U eff zusammen? 11. Beschreibe den Unterschied zwischen offenem und geschlossenem Schwingkreis. Wie erzielt man eine ungedämpfte elektromagnetische Schwin- gung in einem LC-Schwingkreis? 12. Skizziere das elektromagnetische Feld um einen Hertz‘schen Dipol. 13. Beschreibe Aufbau und Wirkungsweise eines Transformators (Zeichnung). 14. Nenne die Vorteile des Drehstroms gegenüber einphasigem Wechselstrom und gegenüber Gleichstrom. 15. Beschreibe den Aufbau und die Funktionsweise eines Transistors (Zeichnung). 16. Warum stehen bei Drehstrom zwei verschiedene Spannungen zur Verfügung? 17. Nenne Kraftwerkstypen, die zur Abdeckung von Grundlast bzw. Spitzenlast dienen. 18. Gib die Formeln an für die elektrische Feldenergie und magnetische Feldenergie. 19. Welche Arten von UV-Strahlung kennst du? 20. Ein UKW-Sender strahlt Wellen mit einer Frequenz von 100 MHz ab. Berechne die Wellenlänge der Strahlung und gib die dazu gehörige Formel an. 21. Zeichne das Wellenlängenspektrum einer Rönt- genröhre (Beschriftung!) 22. Mit welcher Vorrichtung werden Mikrowellen bzw. Radarstrahlen erzeugt? 23. Berechne die Grenzwellenlänge einer Röntgen- röhre, die mit einer Spannung von 100 kV betrie- ben wird. Gib die dazu gehörigen Formeln an. 24. Gib eine Formel an für die Beschleunigung einer Ladung q (Masse m) in einem elektrischen Feld E . 25. Ein geladenes Teilchen bewegt sich parallel zu den Feldlinien eines Plattenkondensators. Gib die Form der Bahn und die Art der Bewegung an. 26. Ein geladenes Teilchen bewegt sich normal zu den Feldlinien eines Plattenkondensators. Gib die Form der Bahn und die Art der Bewegung an. 27. Berechne die große Halbachse der Jupiterbahn um die Sonne mit Hilfe des 3. Kepler’schen Geset- zes, wenn Jupiter die Sonne in 11,863 Jahren ein- mal umläuft. Hinweis: 1 AE = 1,5 · 10 11 m. 28. Berechne durch Gleichsetzen von Zentripetalkraft und Gravitationskraft aus den Bahndaten des Ju- pitermondes Ganymed die Masse des Planeten Jupiter (Große Halbachse der Bahn Ganymeds r = 1,07 · 10 9 m, T = 6,2 · 10 5 s). 29. Die große Halbachse a der Neptunbahn beträgt etwa 30 AE. Berechne die Umlaufsdauer T von Neptun um die Sonne in Jahren. 30. Gib die Formel für das Gravitationsgesetz von Newton an. Berechne die Kraft, mit der die Erde eine 100 t schwere Raumstation in 7000 km Entfer- nung vom Erdmittelpunkt anzieht. 31. Berechne die potenzielle Energie eines Satelliten mit m = 1 t, der sich auf einer Kreisbahn mit dem Radius r = 60000 km um die Erde bewegt. 32. Berechne die Fallbeschleunigung auf der Oberflä- che von Merkur. Er hat eine Masse von 3,3 · 10 23  kg und einen Durchmesser von 4900 km. 33. Eine Raumstation umkreise den Mond in einer Entfernung von 10000 km von seinem Zentrum. Berechne ihre Kreisbahngeschwindigkeit und die Dauer eines Umlaufes um den Mond. Die Masse des Mondes beträgt 7,3 · 10 22 kg. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv