Aufgabenstellung inkl. Lösungen 19.7.2013 - Physikzentrum der ...

B/G = b/g auch b = g gelten. Aus b + g = 2b = 3 m folgt b = 1, 5 m. Damit ergibt sich aus der Abbildungsgleichung
1/f = 1/b + 1/g = 2/b die Lösung: f = b/2 = 0, 75 m.
Alternativ: Ein reelles, umgekehrtes gleich großes Bild ergibt sich bei einer Sammellinse gerade, wenn sich der
Gegenstand (und damit auch das Bild) im Abstand der doppelten Brennweite von der Linse befinden. Daraus
folgt b + g = 3 m = 4f und somit f = 0, 75 m.
7) Drei Wasserschläuche sind hintereinander mit entsprechenden Adaptern an einem Wasserhahn montiert. Zwei
der Schläuche sind 50 cm lang und haben einen Durchmesser des Querschnitts von 20 mm bzw. 15 mm. Der
dritte Schlauch ist 1 m lang und hat einen Durchmesser des Querschnitts von 10 mm. Am offenen Ende des
letzten Schlauchs wird ein Wasserfluss von 10 l/min gemessen. Wie groß ist das Verhältnis der Volumenströme
in den drei Schläuchen? Begründen Sie Ihre Antworten.
Richtige Antwort: Der Volumenstrom ist in allen Schläuchen gleich groß. Die Begündung liefert diie Kontinuitätsgleichung
(es geht kein Wasser verloren auf dem Weg durch die Schläuche).
8) In der Zeichnung ist eine elektrische Schaltung mit einer Spannungsquelle, zwei Widerständen R 1 und R 2
und drei Messgeräten A1, A2 und V dargestellt. Es seien I 1 und I 2 die Ströme durch die Widerstände R 1
bzw. R 2 und U 1 und U 2 die Spannungen, die an den Widerständen R 1 bzw. R 2 abfallen. Nehmen Sie den
Innenwiderstand des Voltmeters als unendlich hoch, den Innennwiderstand der Amperemeter als verschwindend
an. Welche der Messgrößen U 1 ,U 2 ,I 1 ,I 2 werden durch die drei Messgeräte in der Schaltung gemessen? Geben Sie
für jedes Messgerät eine Antwort an und begründen Sie jeweils Ihre Aussage.
R 1
R 2
V
1 2
A
A
Richtige Antwort: Das Voltmeter (V) misst die Spannungen U 1 und U 2 (Maschenregel). Das Amperemeter
A2 misst den Strom I 2 (nach Knotenregel Summe der Ströme durch R 2 und (V), da der Innenwiderstand des
Voltmeters aber unendlich hoch ist, fließt der Strom nur durch R 2 ). Das Amperemeter A1 misst die Summe der
Ströme durch R 1 und R 2 (Knotenregel).
Punkteverteilung: je Messgerät (richtige Antwort plus Begründung) 1 Punkt.
9) Welchen Energieverlust erfährt ein Cl − -Ion, wenn durch einen Elektrolyten mit gelöstem CaCl 2 mit dem
Leitwert 1,4 µS ein Strom von 3,3 mA fließt?
Richtige Antwort: Eine analoge Aufgabe wurde im Physikalischen Praktikum gerechnet und diskutiert.
10) Für die Parallelschaltung eines Widerstandes R = 80 MΩ und eines Kondensators wurde die untenstehende
Aufladungskurve gemessen. Wie groß ist die Kapazität des Kondensators?