Webseite mit Material der Physik Leistungskurs Klasse 13 2021-2022

Klausuraufgaben

Bewegungsänderungen durch Felder

Im Vakuum freigesetzte Elektronen können in elektrischen Feldern beschleunigt werden. Durch elektrische oder magnetische Felder kann auch ihre Bewegungsrichtung geändert werden.

1. Beschreiben Sie den Aufbau einer Katodenstrahlröhre, die z. B. in Oszilloskopen zur Anzeige genutzt wird, und erläutern Sie deren Wirkungsweise.

2. Ein durch ein elektrisches Feld mit einer Spannung U beschleunigter Elektronenstrahl tritt senkrecht in ein homogenes Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B ein und durchläuft dieses auf einer Kreisbahn.

   • Leiten Sie eine Gleichung her, die die Abhängigkeit des Bahnradius von der Beschleunigungsspannung zeigt und begründen Sie den Ansatz.
   • Bestimmen Sie den Radius für U = 10,0 kV und B = 2,0 mT.

Die Bahn der Elektronen im Magnetfeld kann durch die Veränderung der Beschleunigungsspannung oder durch Veränderung der magnetischen Flussdichte beeinflusst werden.

1. Bei welchem Wert der magnetischen Flussdichte B treffen Elektronen, die mit einer Spannung U = 15,0 kV beschleunigt werden, die Mitte der Öffnung der Lochblende?

Der Millikanversuch

2. Beschreiben Sie den prinzipiellen Aufbau des Millikanversuchs und seine Durchführung.
3. Begründen Sie, weshalb der im Millikanversuch verwendete Kondensator so aufgestellt werden muss, dass seine Platten genau parallel zur Erdoberfläche ausgerichtet sind!
4. Leiten Sie die Gleichung Q=gdm/U zur Bestimmung der Ladung eines Öltröpfchens aus dem Millikanexperiment her. Begründen Sie den Ansatz.
5. Was bedeuten die einzelnen physikalischen Größen in der Gleichung Q=gdm/U beim Millikanversuch?
6. Erläutern Sie, wie man die Masse des Öltröpfchens bestimmt.
7. Bei einem Millikanversuch gelingt es bei positiv geladener oberer Platte des Kondensators zwei Tröpfchen gleichzeitig bei einer bestimmten Spannung zum Schweben zu bringen. Begründen Sie, dass daraus nicht folgt, dass beide Tröpfchen die gleiche Ladung besitzen.