Klausur für Chemie Lehramt, Umweltnaturwissenschaften, Chemie

Korrektur
Frage 1
Beim Hammerwurf wird eine 7.3 kg schwere Kugel an einem Drahtseil mit Griff durch Drehung
des Werfers auf die Wurfgeschwindigkeit gebracht. Die Länge des Drahts beträgt 1.2 m; bei einer Armlänge
von 0.8 m beschreibt die Kugel also eine Kreisbahn mit 2 m Radius. Die Abwurfgeschwindigkeit beträgt
bei Wurfweiten um die 80 m etwa 28 m/s. Da dies auch die Bahngeschwindigkeit während der Drehung
ist, welche Zentripetalkraft muss der Werfer aufbringen, um die Kugel auf ihrer Kreisbahn zu halten?
A 73 N
B 4769 N
C 11446 N
D 2862 N
E 392 N
Frage 2
Der Lichtstrahl eines grünen Lasers (Wellenlänge in Luft λ = 532 nm) falle auf einen Doppelspalt mit Spaltabstand 0.03 mm. Auf einem Schirm, der sich hinter dem Doppelspalt befindet, erscheint
eine Beugungsfigur. Unter welchem Ablenkungswinkel erscheint hier das erste Beugungsmaximum?
A α = 0.51◦
B α = 1.02◦
C α = 0.76◦
D α = 0.38◦
E α = 2.04◦
Frage 3
Welchen Winkel α zur Waagerechten muss eine schiefe Ebene haben, damit darauf reibungslos
gleitende Körper mit a = 0.3 g beschleunigen?
A α = 17.5◦
B α = 45◦
C α = 6.7◦
D α = 10.1◦
E α = 24.5◦
Frage 4
Ein Kondensator mit einer Kapazität von C = 10 µF werde mit einer Ladung von Q = 0.01 C
geladen und dann über einen Widerstand mit R = 100 Ω entladen. Wie groß ist der anfängliche Strom?
A 7.3 A
B 0.01 A
C 5A
D 3.2 A
E 10 A
Korrektur
Frage 5
Ein Speicherkraftwerk speichert Energie, indem es Wasser z.B. aus einem See in ein höher
gelegenes Speicherbecken pumpt. Um eine elektrische Leistung von 100 MW (die Leistung eines größeren
Windparks) zu speichern, wieviel Wasser pro Sekunde muss ein solches Kraftwerk pumpen, wenn der
Höhenunterschied zwischen See und Speicherbecken 100 m beträgt? (die Dichte von Wasser ist 1000 kg/m3 ;
es wird angenommen, dass die elektrische Energie verlustfrei in Hubarbeit umgesetzt wird)
A 10 m3
B 100 m3
C 10 l
D 1000 l
E 100 l
Frage 6
Ein Draht laufe auf einer Strecke von 0.5 m durch ein Magnetfeld der Stärke 5 T senkrecht zu
seiner Richtung. Wenn durch den Draht ein Strom von 4 A fließt, welche Kraft wirkt dann auf ihn?
A 10 N
B 4N
C 0.5 N
D 5N
E 20 N
Frage 7
In einem Luftgewehr wirke auf ein rundes Geschoss mit Masse 0.5 g und Durchmesser 4.5 mm
ein Druck von 200 bar (2 × 107 Pa). Wie groß ist anfänglich die Beschleunigung des Geschosses?
A 3200 m/s2
B 9.81 m/s2
C 6.4 × 105 m/s2
D 64000 m/s2
E 7.9 × 108 m/s2
Frage 8
Die Front eines Autos werde durch eine Sammellinse mit einer Brennweite von 0.3 m auf einen
Schirm abgebildet. Der Abstand zwischen Auto und Linse sei 10 m. Wenn die beiden Autoscheinwerfer
einen Abstand von 1.2 m haben, welchen Abstand haben dann die zwei zugehörigen Lichtpunkte auf dem
Schirm?
A 0.3 m
B 38.8 m
C 1.2 m
D 3.7 cm
E 1.2 cm
Korrektur
Frage 9
Geladene Ionen einer Sorte (z.B. Goldionen, Au+ ) werden im Vakuum durch ein elektrisches
Feld auf eine bestimmte kinetische Energie beschleunigt und durchfliegen danach ein magnetisches Feld
senkrecht zu seiner Flugrichtung, wobei sie eine Kreisbahn beschreiben. Wie ändert sich der Radius der
Kreisbahn, wenn man nun die Stärke des Magnetfelds verdoppelt?
A der Radius verdoppelt sich
B kann man nicht sagen, das hängt von der Masse des Ions ab
C der Radius bleibt gleich
√
D der Radius wird um 2 größer
E der Radius halbiert sich
Frage 10
Es ist eine alte Idee, in Raumstationen durch Rotation eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Wie schnell müsste eine Raumstation mit 30 m Durchmesser rotieren, damit im Inneren an der
Außenwand eine Zentrifugalbeschleunigung gleich der Erdschwerebeschleunigung g wirkt?
A ω = 6.28 Hz
B ω = 0.09 Hz
C ω = 2 Hz
D ω = 0.57 Hz
E ω = 0.81 Hz
Frage 11
Eine Masse von 100 kg werde durch Drehung einer Spindel (einer großen Schraube) angehoben. Pro Umdrehung wird die Masse um 5 mm angehoben. Wenn es keine Reibungseffekte gibt, welches
Drehmoment muss hierfür auf die Spindel ausgeübt werden? (Tipp: hier ist Dreharbeit gleich Hubarbeit)
A 2.45 Nm
B 0.78 Nm
C 4.9 Nm
D 3.6 Nm
E 5.7 Nm
Frage 12
Eine Probe alten Holzes zeige eine Kohlenstoff-14 Aktivität von 0.0156 Zerfällen pro Sekunde
pro g Kohlenstoff; junges Holz würde 0.25 Zerfälle pro Sekunde pro g zeigen. Wie alt ist das Holz? (die
Halbwertszeit von 14 C beträgt 5700 a).
A 91200 a
B 17100 a
C 15804 a
D 356 a
E 22800 a
Korrektur
Frage 13
Auf einen reibungslos beweglichen Klotz mit Masse 10 kg wirke für eine Zeit von 10 s eine
Kraft von 10 N. Er erhält dadurch einen Impuls p1 . Die gleiche Kraft wirke jetzt für die gleiche Zeit auf
einen Klotz mit Masse 1 kg. Was gilt für dessen resultierenden Impuls p2 ?
√
A p2 = 10p1
B p2 = 5p1
C p2 = 10p1
D p2 = p1
E p2 = 0.1p1
Frage 14
Ein Luftballon werde oberhalb einer Wasseroberfläche auf ein Volumen von 1 l aufgepustet und
dann in 5 m Wassertiefe gebracht. Welches Volumen hat der Ballon hier? (oberhalb der Wasseroberfläche
wirke der normale Luftdruck, p=105 Pa; die Hülle des Ballons soll sehr leicht dehnbar sein, also nicht zum
Druck im Ballon beitragen; Luft wird als ideales Gas angesehen, die Temperatur sei überall gleich. Die
Dichte von Wasser ist 1000 kg/m3 ).
A 2l
B 0.67 l
C 0.1 l
D 0.5 l
E 1l
Frage 15
Die Intensität (Leistung pro Fläche) des Sonnenlichts beträgt um die Mittagszeit etwa
1 kW/m2 . Wenn dieses Licht auf ein Wasserbecken mit 2 m2 Fläche fällt, welches 10 cm hoch mit Wasser
gefüllt ist, wie stark erwärmt sich dann das Wasser innerhalb von einer Stunde? (die Wärmekapazität von
Wasser ist 4.2 MJ/K m3 ; das Licht soll komplett absorbiert werden).
A 2.4 K
B 8.6 K
C 4.3 K
D 17.2 K
E 0.86 K
Frage 16
Welcher Strom fließt in dem skizzierten Schaltkreis? (Die
Widerstände seien R1 = 120 Ω, R2 = 400 Ω, R3 = 100 Ω,
es sei U = 10 V angelegt.)
R2
R1
R3
I
A 0.05 A
B 0.103 A
C 0.016 A
D 0.125 A
E 0.21A
U
Korrektur
Frage 17
Ein LKW mit einer Masse von 40 t (40000 kg) fahre mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h
auf einen Kleinwagen mit einer Masse von 1000 kg auf, welcher in gleicher Richtung mit 60 km/h fährt.
Wenn LKW und Kleinwagen nach dem Aufprall fest zusammenhängen, welches ist dann ihre gemeinsame
Geschwindigkeit?
A 100 km/h
B 79.5 km/h
C 59.5 km/h
D 80.5 km/h
E 70 km/h
Frage 18
Eine Person mit 100 kg Masse liege auf einer Luftmatratze, die auf einem See schwimmt.
Welches Volumen muss die Luftmatratze haben, damit sie nur zur Hälfte in das Wasser eintaucht(die
Person soll nicht eintauchen)? Die Dichte von Wasser ist 1000 kg/m3 , die Masse der Luftmatratze sei
vernachlässigt.
A 20 l
B 200 l
C 100 l
D 200 m3
E 0.4 m3
Frage 19
Ein Bungee-Springer springe von einer 130 m hohen Brücke über einem Fluss. Das ungestreckte Bungee-Seil habe eine Länge von 80 m; der Springer habe eine Masse von 80 kg. Welche Federkonstante
D muss das Bungee-Seil haben, damit der Springer die Wasseroberfläche gerade berührt, also hier kurzzeitig zur Ruhe kommt? (Tip: der Springer verliert potentielle Energie durch die Höhenänderung und
gewinnt kinetische Energie; im Bungee-Seil wird diese wieder als potentielle Energie gespeichert. Reibung
ist vernachlässigt)
A D=15.7 N/m
B D=126.7 N/m
C D=12.1 N/m
D D=62.7 N/m
E D=81.6 N/m
Frage 20
Wieviele Gasmoleküle befinden sich bei einer Temperatur von T=100 K und einem Druck
von p=2×105 Pa in einem luftgefülltem Volumen von V = 1 m3 ?
A N = 1.4 × 1026
B N = 1.4 × 1031
C N = 2.5 × 1020
D N = 2.5 × 1025
E N = 6.0 × 1023
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L
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
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Frage 2 :
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