{ "schemaVersion": 1, "subject": "physik", "quizSets": [ { "id": "ph-operatoren", "questions": [ { "id": "ph-operatoren-nennen", "prompt": "Was verlangt der Operator „nennen“ (bzw. „angeben“)?", "options": [ { "id": "a", "text": "Begriffe oder Daten ohne Erläuterung aufzählen" }, { "id": "b", "text": "Den Sachverhalt auf ein Gesetz zurückführen" }, { "id": "c", "text": "Eine Rechnung mit Ansatz darstellen" }, { "id": "d", "text": "Argumente gegeneinander abwägen" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Angeben und nennen heißt aufzählen bzw. wiedergeben, ohne Erläuterung." }, { "id": "ph-operatoren-erklaeren", "prompt": "Worin unterscheidet sich „erklären“ von „beschreiben“?", "options": [ { "id": "a", "text": "Erklären führt den Sachverhalt auf Regeln oder Gesetze zurück" }, { "id": "b", "text": "Erklären ist kürzer" }, { "id": "c", "text": "Beschreiben braucht immer eine Formel" }, { "id": "d", "text": "Es gibt keinen Unterschied" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Beschreiben sagt geordnet, was passiert; erklären sagt warum, mit einem Gesetz oder einer Regel." }, { "id": "ph-operatoren-berechnen", "prompt": "Was gehört laut Operatorliste bei „berechnen“ unbedingt dazu?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nur das Endergebnis" }, { "id": "b", "text": "Eine Skizze" }, { "id": "c", "text": "Ein Ansatz, von dem die Rechnung ausgeht" }, { "id": "d", "text": "Eine Fehlerrechnung" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "„Die Berechnung ist ausgehend von einem Ansatz darzustellen.“" } ] }, { "id": "ph-op-berechnen", "questions": [ { "id": "ph-op-berechnen-reihenfolge", "prompt": "Welche Reihenfolge ist bei einer Rechenaufgabe am sinnvollsten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Zahlen einsetzen, dann umstellen" }, { "id": "b", "text": "Ergebnis schätzen und hinschreiben" }, { "id": "c", "text": "Formel aus der Formelsammlung abschreiben, fertig" }, { "id": "d", "text": "Ansatz, nach der gesuchten Größe umstellen, mit Einheiten einsetzen, runden" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Erst allgemein umstellen, dann einsetzen: So siehst du Fehler früh und rechnest nur einmal." }, { "id": "ph-op-berechnen-runden", "prompt": "Gegeben sind v = 4,0·10⁶ m/s und B = 2,0 mT. Der Taschenrechner zeigt 0,011371 m. Was schreibst du hin?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,011371 m" }, { "id": "b", "text": "1,1 cm" }, { "id": "c", "text": "0,01 m" }, { "id": "d", "text": "11,371 mm" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Angaben haben zwei signifikante Stellen, also auch das Ergebnis: 1,1·10⁻² m = 1,1 cm." }, { "id": "ph-op-berechnen-herleiten", "prompt": "Was ergibt das Gleichsetzen q·E = q·v·B im Geschwindigkeitsfilter?", "options": [ { "id": "a", "text": "v = E/B, unabhängig von q" }, { "id": "b", "text": "v = B/E" }, { "id": "c", "text": "v = E·B" }, { "id": "d", "text": "v = q·E/B" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "q kürzt sich heraus; nur Teilchen mit v = E/B fliegen gerade durch." } ] }, { "id": "ph-op-beurteilen", "questions": [ { "id": "ph-op-beurteilen-sachurteil", "prompt": "Was ist ein Sachurteil im Sinne von „beurteilen“?", "options": [ { "id": "a", "text": "Eine persönliche Meinung" }, { "id": "b", "text": "Ein Urteil nach gesellschaftlichen Werten" }, { "id": "c", "text": "Ein Urteil, das mit fachlichen Kriterien begründet wird" }, { "id": "d", "text": "Eine Zusammenfassung des Materials" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Beurteilen: Sachurteil mit fachlichen Kriterien. Bewerten: Werturteil mit gesellschaftlichen Werten und Normen." }, { "id": "ph-op-beurteilen-diskutieren", "prompt": "Was fehlt in einer Diskussion, die nur Argumente für eine Seite bringt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nichts" }, { "id": "b", "text": "Eine Formel" }, { "id": "c", "text": "Die Gegenargumente und die Abwägung" }, { "id": "d", "text": "Die Einheit" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Diskutieren heißt Argumente gegenüberstellen und abwägen, dann entscheiden." }, { "id": "ph-op-beurteilen-nutzwert", "prompt": "Wozu dienen die Gewichte in einer Nutzwertanalyse?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie ersetzen die Begründung" }, { "id": "b", "text": "Sie müssen immer gleich sein" }, { "id": "c", "text": "Sie geben die Masse an" }, { "id": "d", "text": "Sie zeigen, wie wichtig ein Kriterium für die Entscheidung ist" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Gewichte machen sichtbar, welches Kriterium mehr zählt. Warum, musst du begründen." } ] }, { "id": "ph-diagramme", "questions": [ { "id": "ph-diagramme-gerade", "prompt": "Beim Federpendel gilt T = 2π·√(m/D). Was trägt man auf, um eine Ursprungsgerade zu bekommen?", "options": [ { "id": "a", "text": "T über m" }, { "id": "b", "text": "T über √D" }, { "id": "c", "text": "T² über m" }, { "id": "d", "text": "m über D" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Quadrieren ergibt T² = (4π²/D)·m: T² ist proportional zu m." }, { "id": "ph-diagramme-steigung", "prompt": "Die Steigung im T²-m-Diagramm ist k = 1,97 s²/kg. Wie groß ist D?", "options": [ { "id": "a", "text": "etwa 20 N/m" }, { "id": "b", "text": "1,97 N/m" }, { "id": "c", "text": "etwa 0,05 N/m" }, { "id": "d", "text": "etwa 78 N/m" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "k = 4π²/D, also D = 4π²/k ≈ 39,5/1,97 N/m ≈ 20 N/m." }, { "id": "ph-diagramme-ausgleich", "prompt": "Wie bestimmst du die Steigung einer Ausgleichsgeraden?", "options": [ { "id": "a", "text": "Aus den zwei äußersten Messpunkten" }, { "id": "b", "text": "Aus dem ersten Messpunkt allein" }, { "id": "c", "text": "Mit einem großen Steigungsdreieck auf der Geraden" }, { "id": "d", "text": "Durch Verbinden aller Punkte" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Die Ablesepunkte liegen auf der Geraden, nicht auf einzelnen Messpunkten; ein großes Dreieck verringert Ablesefehler." } ] }, { "id": "ph-messunsicherheit", "questions": [ { "id": "ph-messunsicherheit-produkt", "prompt": "Wie pflanzt sich die Unsicherheit bei R = U/I fort (einfache Regel)?", "options": [ { "id": "a", "text": "Relative Unsicherheiten addieren" }, { "id": "b", "text": "Absolute Unsicherheiten addieren" }, { "id": "c", "text": "Die größere Unsicherheit nehmen" }, { "id": "d", "text": "Gar nicht" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Bei Produkt und Quotient addieren sich die relativen Unsicherheiten." }, { "id": "ph-messunsicherheit-quadrat", "prompt": "In g = 4π²·l/T² ist T um 0,5 % unsicher. Welchen Beitrag liefert T zur relativen Unsicherheit von g?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,25 %" }, { "id": "b", "text": "1 %" }, { "id": "c", "text": "0,5 %" }, { "id": "d", "text": "2 %" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "T steht im Quadrat, seine relative Unsicherheit zählt doppelt: 2 · 0,5 % = 1 %." }, { "id": "ph-messunsicherheit-angabe", "prompt": "Welche Angabe ist richtig gerundet?", "options": [ { "id": "a", "text": "g = (9,869 ± 0,1974) m/s²" }, { "id": "b", "text": "g = (9,9 ± 0,2) m/s²" }, { "id": "c", "text": "g = (10 ± 0,2) m/s²" }, { "id": "d", "text": "g = 9,869 m/s²" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Unsicherheit auf eine Stelle, den Wert auf dieselbe Dezimalstelle." } ] }, { "id": "ph-experiment", "questions": [ { "id": "ph-experiment-teile", "prompt": "Was gehört in die Beobachtung, nicht in die Auswertung?", "options": [ { "id": "a", "text": "„Der Strom sinkt, weil sich der Kondensator entlädt.“" }, { "id": "b", "text": "„Daraus folgt τ = 1,0 s.“" }, { "id": "c", "text": "„Die Hypothese ist bestätigt.“" }, { "id": "d", "text": "„Der Strom sinkt in 2 s von 1,2 mA auf 0,16 mA.“" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Die Beobachtung nennt nur, was gemessen wird, ohne Deutung." }, { "id": "ph-experiment-konstant", "prompt": "Du prüfst, ob die Periodendauer eines Federpendels von der Amplitude abhängt. Was hältst du konstant?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Amplitude" }, { "id": "b", "text": "Die Periodendauer" }, { "id": "c", "text": "Masse und Feder" }, { "id": "d", "text": "Nichts" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Verändert wird die Amplitude, gemessen T; Masse und Federhärte bleiben gleich." }, { "id": "ph-experiment-symbol", "prompt": "Was bedeutet ein × in einer Skizze mit Magnetfeld?", "options": [ { "id": "a", "text": "Das Feld zeigt aus der Zeichenebene heraus" }, { "id": "b", "text": "Das Feld zeigt in die Zeichenebene hinein" }, { "id": "c", "text": "Hier ist kein Feld" }, { "id": "d", "text": "Eine positive Ladung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "× steht für „hinein“ (man sieht das Ende eines Pfeils), · für „heraus“." } ] }, { "id": "ph-formelsammlung", "questions": [ { "id": "ph-formelsammlung-nicht", "prompt": "Was steht laut Formelsammlung im Allgemeinen nicht darin?", "options": [ { "id": "a", "text": "Naturkonstanten" }, { "id": "b", "text": "Die Voraussetzungen, unter denen eine Formel gilt" }, { "id": "c", "text": "Die Thomson’sche Schwingungsgleichung" }, { "id": "d", "text": "Massen von Teilchen" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Gültigkeitsbedingungen werden im Allgemeinen nicht genannt; die musst du selbst kennen." }, { "id": "ph-formelsammlung-anhang", "prompt": "Wo findest du die Halbwertszeit eines Nuklids?", "options": [ { "id": "a", "text": "Im Kapitel Optik" }, { "id": "b", "text": "Im Mathematikteil" }, { "id": "c", "text": "Gar nicht" }, { "id": "d", "text": "Im Anhang, Auszug aus der Nuklidkarte" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Der Anhang enthält einen Auszug aus der Nuklidkarte mit Halbwertszeiten." }, { "id": "ph-formelsammlung-ansatz", "prompt": "Was liefert dir die Formelsammlung nicht?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Elementarladung" }, { "id": "b", "text": "Die Formel für den Plattenkondensator" }, { "id": "c", "text": "Den Ansatz für deine Aufgabe" }, { "id": "d", "text": "Die Vorsätze bei Einheiten" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Welche Gesetze du kombinierst, ist deine Leistung in der Aufgabe." } ] }, { "id": "ph-taschenrechner", "questions": [ { "id": "ph-taschenrechner-klammer", "prompt": "Wie tippst du h·c/(e·λ) richtig ein?", "options": [ { "id": "a", "text": "h × c ÷ (e × λ)" }, { "id": "b", "text": "h × c ÷ e × λ" }, { "id": "c", "text": "(h × c) × (e ÷ λ)" }, { "id": "d", "text": "h ÷ c × e × λ" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Der ganze Nenner muss in Klammern, sonst wird mit λ multipliziert statt dividiert." }, { "id": "ph-taschenrechner-ln", "prompt": "Nach welcher Zeit ist ein Entladestrom auf 10 % gefallen (τ = R·C)?", "options": [ { "id": "a", "text": "t = 0,1·τ" }, { "id": "b", "text": "t = 10·τ" }, { "id": "c", "text": "t = τ·ln 10 ≈ 2,3·τ" }, { "id": "d", "text": "t = τ/ln 10" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "0,10 = e^(−t/τ) ergibt t = τ·ln 10." }, { "id": "ph-taschenrechner-ev", "prompt": "Wie viel Joule sind 1 eV?", "options": [ { "id": "a", "text": "1 J" }, { "id": "b", "text": "1,602·10⁻¹⁹ J" }, { "id": "c", "text": "6,626·10⁻³⁴ J" }, { "id": "d", "text": "9,11·10⁻³¹ J" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "1 eV ist die Energie, die eine Elementarladung beim Durchlaufen von 1 V gewinnt: 1,602·10⁻¹⁹ J." } ] }, { "id": "ph-schwingung", "questions": [ { "id": "ph-schwingung-harmonisch", "prompt": "Wann ist eine mechanische Schwingung harmonisch?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn die rücktreibende Kraft proportional zur Auslenkung ist" }, { "id": "b", "text": "Wenn sie gedämpft ist" }, { "id": "c", "text": "Wenn die Masse klein ist" }, { "id": "d", "text": "Wenn die Amplitude groß ist" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Lineares Kraftgesetz F = −D·x führt auf eine Sinusschwingung." }, { "id": "ph-schwingung-faden", "prompt": "Ein Fadenpendel wird viermal so lang. Wie ändert sich T?", "options": [ { "id": "a", "text": "T viertelt sich" }, { "id": "b", "text": "T verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "T halbiert sich" }, { "id": "d", "text": "T vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "T = 2π·√(l/g): √4 = 2." }, { "id": "ph-schwingung-geschw", "prompt": "Wo ist die Geschwindigkeit eines schwingenden Körpers am größten?", "options": [ { "id": "a", "text": "An den Umkehrpunkten" }, { "id": "b", "text": "Überall gleich" }, { "id": "c", "text": "Im Nulldurchgang" }, { "id": "d", "text": "Bei halber Amplitude" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Im Nulldurchgang ist die ganze Energie Bewegungsenergie." } ] }, { "id": "ph-wellen", "questions": [ { "id": "ph-wellen-c", "prompt": "Eine Schallwelle hat f = 440 Hz, c = 343 m/s. Wie groß ist λ?", "options": [ { "id": "a", "text": "151 km" }, { "id": "b", "text": "etwa 1,28 m" }, { "id": "c", "text": "783 m" }, { "id": "d", "text": "etwa 0,78 m" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "λ = c/f = 343/440 m ≈ 0,78 m." }, { "id": "ph-wellen-polar", "prompt": "Welche Welle lässt sich polarisieren?", "options": [ { "id": "a", "text": "Schall in Luft" }, { "id": "b", "text": "Eine Transversalwelle" }, { "id": "c", "text": "Jede Longitudinalwelle" }, { "id": "d", "text": "Keine Welle" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Polarisation setzt eine Schwingung quer zur Ausbreitung voraus." }, { "id": "ph-wellen-knoten", "prompt": "Wie weit liegen zwei benachbarte Knoten einer stehenden Welle auseinander?", "options": [ { "id": "a", "text": "λ/2" }, { "id": "b", "text": "λ/4" }, { "id": "c", "text": "λ" }, { "id": "d", "text": "2λ" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Knoten folgen im Abstand einer halben Wellenlänge." } ] }, { "id": "ph-interferenz", "questions": [ { "id": "ph-interferenz-hell", "prompt": "Wann entsteht am Doppelspalt ein Helligkeitsmaximum?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Gangunterschied λ/2 ist" }, { "id": "b", "text": "Nur in der Mitte" }, { "id": "c", "text": "Wenn der Gangunterschied ein ganzzahliges Vielfaches von λ ist" }, { "id": "d", "text": "Wenn die Spalte verschieden breit sind" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Δs = k·λ: Berg trifft auf Berg." }, { "id": "ph-interferenz-abstand", "prompt": "Was passiert mit dem Streifenabstand Δx = λ·a/g, wenn man den Spaltabstand g verdoppelt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er verdoppelt sich" }, { "id": "b", "text": "Er halbiert sich" }, { "id": "c", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Er vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Δx ist umgekehrt proportional zu g." }, { "id": "ph-interferenz-gitter", "prompt": "Warum misst man Wellenlängen lieber mit einem Gitter als mit einem Doppelspalt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Das Gitter braucht kein Licht" }, { "id": "b", "text": "Die Maxima sind schärfer und heller" }, { "id": "c", "text": "Beim Gitter gilt eine andere Formel" }, { "id": "d", "text": "Das Gitter erzeugt keine Beugung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Gleiche Formel g·sin α = k·λ, aber viel schärfere Maxima." } ] }, { "id": "ph-schwingkreis", "questions": [ { "id": "ph-schwingkreis-thomson", "prompt": "Wie lautet die Thomson-Gleichung?", "options": [ { "id": "a", "text": "T = 2π·√(L·C)" }, { "id": "b", "text": "T = 2π·√(L/C)" }, { "id": "c", "text": "T = 2π·L·C" }, { "id": "d", "text": "T = 1/(L·C)" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "T = 2π·√(L·C), entsprechend T = 2π·√(m/D) beim Federpendel mit L ↔ m und 1/C ↔ D." }, { "id": "ph-schwingkreis-phase", "prompt": "Wann ist der Strom im LC-Kreis am größten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Kondensator voll geladen ist" }, { "id": "b", "text": "Nie" }, { "id": "c", "text": "Immer gleich" }, { "id": "d", "text": "Wenn der Kondensator leer ist" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Bei leerem Kondensator steckt die ganze Energie im Magnetfeld der Spule: I maximal." }, { "id": "ph-schwingkreis-c4", "prompt": "C wird vervierfacht. Was passiert mit f?", "options": [ { "id": "a", "text": "f verdoppelt sich" }, { "id": "b", "text": "f viertelt sich" }, { "id": "c", "text": "f halbiert sich" }, { "id": "d", "text": "f bleibt gleich" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "T ∝ √C: T verdoppelt sich, f halbiert sich." } ] }, { "id": "ph-em-wellen", "questions": [ { "id": "ph-em-wellen-vakuum", "prompt": "Was unterscheidet elektromagnetische Wellen von Schall?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie breiten sich auch im Vakuum aus" }, { "id": "b", "text": "Sie sind longitudinal" }, { "id": "c", "text": "Sie haben keine Frequenz" }, { "id": "d", "text": "Sie lassen sich nicht reflektieren" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "EM-Wellen brauchen kein Medium und sind transversal." }, { "id": "ph-em-wellen-dipol", "prompt": "Ein Sender arbeitet bei 100 MHz. Wie lang ist ein passender λ/2-Dipol?", "options": [ { "id": "a", "text": "3,0 m" }, { "id": "b", "text": "1,5 m" }, { "id": "c", "text": "0,75 m" }, { "id": "d", "text": "30 m" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "λ = c/f = 3,0 m, die Hälfte ist 1,5 m." }, { "id": "ph-em-wellen-energie", "prompt": "Welche Strahlung hat die größte Photonenenergie?", "options": [ { "id": "a", "text": "Radiowellen" }, { "id": "b", "text": "Infrarot" }, { "id": "c", "text": "Sichtbares Licht" }, { "id": "d", "text": "Röntgenstrahlung" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Kürzere Wellenlänge, höhere Frequenz, mehr Energie pro Photon." } ] }, { "id": "ph-kreisbewegung", "questions": [ { "id": "ph-kreisbewegung-zentripetal", "prompt": "Wohin zeigt die Zentripetalkraft bei einer Kreisbewegung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Tangential in Bewegungsrichtung" }, { "id": "b", "text": "Nach außen" }, { "id": "c", "text": "Senkrecht zur Kreisebene" }, { "id": "d", "text": "Zum Kreismittelpunkt" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Sie ändert die Richtung der Bewegung und zeigt zum Mittelpunkt." }, { "id": "ph-kreisbewegung-satellit", "prompt": "Was folgt aus G·M·m/r² = m·v²/r für einen Satelliten?", "options": [ { "id": "a", "text": "v = √(G·M/r), weiter außen langsamer" }, { "id": "b", "text": "v hängt von der Satellitenmasse ab" }, { "id": "c", "text": "v = G·M·r" }, { "id": "d", "text": "Alle Satelliten sind gleich schnell" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Die Satellitenmasse kürzt sich, v nimmt mit r ab." }, { "id": "ph-kreisbewegung-radius", "prompt": "Welcher Radius gehört in v = √(G·M/r) für die ISS?", "options": [ { "id": "a", "text": "Ihre Höhe über dem Boden" }, { "id": "b", "text": "Der Erdradius" }, { "id": "c", "text": "Der Radius der ISS" }, { "id": "d", "text": "Der Abstand vom Erdmittelpunkt" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "r = Erdradius + Bahnhöhe." } ] }, { "id": "ph-e-feld", "questions": [ { "id": "ph-e-feld-feldlinien", "prompt": "Welche Aussage über Feldlinien ist richtig?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie beginnen an positiven und enden an negativen Ladungen" }, { "id": "b", "text": "Sie kreuzen sich an starken Stellen" }, { "id": "c", "text": "Sie zeigen die Bahn jeder Ladung" }, { "id": "d", "text": "Sie sind im Inneren eines Plattenkondensators gebogen" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Feldlinien laufen von Plus nach Minus und kreuzen sich nie. Im Inneren eines Plattenkondensators verlaufen sie parallel (homogenes Feld)." }, { "id": "ph-e-feld-ud", "prompt": "Ein Kondensator mit d = 4,0 cm liegt an 200 V. Wie groß ist E?", "options": [ { "id": "a", "text": "8,0 V/m" }, { "id": "b", "text": "5,0·10³ V/m" }, { "id": "c", "text": "50 V/m" }, { "id": "d", "text": "8,0·10³ V/m" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "E = U/d = 200 V / 0,040 m = 5,0·10³ V/m." }, { "id": "ph-e-feld-superposition", "prompt": "Zwei Feldstärken von 3,0 kV/m und 4,0 kV/m stehen senkrecht aufeinander. Wie groß ist die Gesamtfeldstärke?", "options": [ { "id": "a", "text": "1,0 kV/m" }, { "id": "b", "text": "7,0 kV/m" }, { "id": "c", "text": "5,0 kV/m" }, { "id": "d", "text": "12 kV/m" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Pythagoras: √(3,0² + 4,0²) = 5,0." } ] }, { "id": "ph-kondensator", "questions": [ { "id": "ph-kondensator-kapazitaet", "prompt": "Wie ändert sich die Kapazität eines Plattenkondensators, wenn man den Plattenabstand halbiert?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie halbiert sich" }, { "id": "b", "text": "Sie verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Sie vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "C = ε₀·εᵣ·A/d: halbes d, doppeltes C." }, { "id": "ph-kondensator-tau", "prompt": "Nach t = τ = R·C ist der Entladestrom auf welchen Anteil gefallen?", "options": [ { "id": "a", "text": "50 %" }, { "id": "b", "text": "etwa 37 %" }, { "id": "c", "text": "etwa 63 %" }, { "id": "d", "text": "0 %" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "e^(−1) ≈ 0,37." }, { "id": "ph-kondensator-flaeche", "prompt": "Was bedeutet die Fläche unter der I(t)-Kurve beim Entladen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Energie" }, { "id": "b", "text": "Die geflossene Ladung" }, { "id": "c", "text": "Die Spannung" }, { "id": "d", "text": "Die Kapazität" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "I = ΔQ/Δt, also ist die Fläche unter I(t) die Ladung." } ] }, { "id": "ph-teilchen-e-feld", "questions": [ { "id": "ph-teilchen-e-feld-laengs", "prompt": "Wie schnell ist ein Elektron nach der Spannung U (klassisch, aus der Ruhe)?", "options": [ { "id": "a", "text": "v = e·U/m" }, { "id": "b", "text": "v = 2·e·U·m" }, { "id": "c", "text": "v = √(2·e·U/m)" }, { "id": "d", "text": "v = √(m/(2·e·U))" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "e·U = ½·m·v²." }, { "id": "ph-teilchen-e-feld-quer", "prompt": "Welche Bahn hat ein Elektron zwischen den Platten eines Querfeldes?", "options": [ { "id": "a", "text": "Parabel" }, { "id": "b", "text": "Gerade" }, { "id": "c", "text": "Kreis" }, { "id": "d", "text": "Spirale" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Konstante Kraft quer zur Flugrichtung: wie ein waagrechter Wurf." }, { "id": "ph-teilchen-e-feld-richtung", "prompt": "Zu welcher Platte wird ein Elektron im Querfeld abgelenkt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Zur positiven" }, { "id": "b", "text": "Zur negativen" }, { "id": "c", "text": "Gar nicht" }, { "id": "d", "text": "Abwechselnd" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Negative Ladungen werden gegen die Feldrichtung, also zur Plusplatte gezogen." } ] }, { "id": "ph-lorentzkraft", "questions": [ { "id": "ph-lorentzkraft-richtung", "prompt": "Welche Hand nimmst du bei der Drei-Finger-Regel für Elektronen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die linke" }, { "id": "b", "text": "Die rechte" }, { "id": "c", "text": "Egal" }, { "id": "d", "text": "Keine, Elektronen spüren keine Lorentzkraft" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Rechte Hand für positive Ladungen, linke Hand für Elektronen (oder Ergebnis umdrehen)." }, { "id": "ph-lorentzkraft-arbeit", "prompt": "Warum ändert die Lorentzkraft den Betrag der Geschwindigkeit nicht?", "options": [ { "id": "a", "text": "Weil sie zu klein ist" }, { "id": "b", "text": "Weil B konstant ist" }, { "id": "c", "text": "Weil die Ladung klein ist" }, { "id": "d", "text": "Weil sie immer senkrecht zur Bewegung steht" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Eine Kraft senkrecht zur Bewegung verrichtet keine Arbeit, sie ändert nur die Richtung." }, { "id": "ph-lorentzkraft-radius", "prompt": "Wie ändert sich der Bahnradius r = m·v/(q·B), wenn B verdoppelt wird?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er halbiert sich" }, { "id": "b", "text": "Er verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Er vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "r ist umgekehrt proportional zu B." } ] }, { "id": "ph-teilchen-b-feld", "questions": [ { "id": "ph-teilchen-b-feld-filter", "prompt": "Welche Teilchen fliegen gerade durch einen Geschwindigkeitsfilter?", "options": [ { "id": "a", "text": "Alle mit gleicher Masse" }, { "id": "b", "text": "Alle mit v = E/B, unabhängig von Ladung und Masse" }, { "id": "c", "text": "Nur Elektronen" }, { "id": "d", "text": "Alle mit gleicher Ladung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "q·E = q·v·B gilt für v = E/B; q kürzt sich." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-spektrometer", "prompt": "Zwei einfach geladene Ionen gleicher Geschwindigkeit: Welches läuft im Massenspektrometer auf dem größeren Kreis?", "options": [ { "id": "a", "text": "Das schwerere" }, { "id": "b", "text": "Das leichtere" }, { "id": "c", "text": "Beide gleich" }, { "id": "d", "text": "Das langsamere" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "r = m·v/(q·B) wächst mit m." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-hall", "prompt": "Wie ist die Hall-Spannung gerichtet?", "options": [ { "id": "a", "text": "Quer zu Strom und Magnetfeld" }, { "id": "b", "text": "Längs zum Strom" }, { "id": "c", "text": "Parallel zum Magnetfeld" }, { "id": "d", "text": "Sie hat keine Richtung" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Die Lorentzkraft drückt die Ladungsträger zur Seite; die Spannung entsteht quer." } ] }, { "id": "ph-relativitaet", "questions": [ { "id": "ph-relativitaet-ekin", "prompt": "Ein Elektron (E₀ = 0,511 MeV) durchläuft 1,0 MV. Wie groß ist seine Gesamtenergie?", "options": [ { "id": "a", "text": "1,0 MeV" }, { "id": "b", "text": "0,511 MeV" }, { "id": "c", "text": "0,489 MeV" }, { "id": "d", "text": "1,511 MeV" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "E = E₀ + E_kin = 0,511 MeV + 1,0 MeV." }, { "id": "ph-relativitaet-gamma", "prompt": "Was folgt aus γ = E/E₀ ≈ 2,96?", "options": [ { "id": "a", "text": "v ≈ 2,96·c" }, { "id": "b", "text": "v ≈ 0,94·c" }, { "id": "c", "text": "v ≈ 0,34·c" }, { "id": "d", "text": "v = c" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "v = c·√(1 − 1/γ²) ≈ 0,94·c; v bleibt unter c." }, { "id": "ph-relativitaet-wann", "prompt": "Wann musst du bei Elektronen relativistisch rechnen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Ab einigen 10 kV Beschleunigungsspannung" }, { "id": "b", "text": "Nie" }, { "id": "c", "text": "Erst ab 1 GV" }, { "id": "d", "text": "Immer, auch bei 1 V" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Schon bei 10 kV weicht die klassische Geschwindigkeit um etwa 1,5 % ab, darüber schnell mehr." } ] }, { "id": "ph-induktion", "questions": [ { "id": "ph-induktion-fluss", "prompt": "Wann wird in einer Spule eine Spannung induziert?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn das Magnetfeld groß ist" }, { "id": "b", "text": "Wenn sich der magnetische Fluss durch die Spule ändert" }, { "id": "c", "text": "Nur bei Gleichstrom" }, { "id": "d", "text": "Immer, wenn ein Magnet in der Nähe ist" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "U_ind = −N·ΔΦ/Δt: Es kommt auf die Änderung an." }, { "id": "ph-induktion-lenz", "prompt": "Was sagt die Lenz’sche Regel?", "options": [ { "id": "a", "text": "Der Induktionsstrom verstärkt seine Ursache" }, { "id": "b", "text": "Induktionsströme fließen nur in Metallen" }, { "id": "c", "text": "Der Fluss bleibt immer konstant" }, { "id": "d", "text": "Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Sonst entstünde Energie aus dem Nichts; die Regel folgt aus der Energieerhaltung." }, { "id": "ph-induktion-generator", "prompt": "Wann ist die Generatorspannung U(t) = N·B·A·ω·sin(ωt) null?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Fluss sich am schnellsten ändert" }, { "id": "b", "text": "Nie" }, { "id": "c", "text": "Immer bei t = T/4" }, { "id": "d", "text": "Wenn der Betrag des Flusses maximal ist" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Am Flussmaximum ist die Änderungsrate null." } ] }, { "id": "ph-selbstinduktion", "questions": [ { "id": "ph-selbstinduktion-einschalten", "prompt": "Was passiert beim Einschalten einer Spule mit Widerstand?", "options": [ { "id": "a", "text": "Der Strom springt sofort auf U/R" }, { "id": "b", "text": "Es fließt kein Strom" }, { "id": "c", "text": "Der Strom steigt allmählich auf U/R" }, { "id": "d", "text": "Der Strom schwingt" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Die Selbstinduktionsspannung bremst den Anstieg; Zeitkonstante τ = L/R." }, { "id": "ph-selbstinduktion-ausschalten", "prompt": "Warum kann beim Ausschalten ein Funke entstehen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wegen des großen ΔI/Δt entsteht kurz eine hohe Spannung" }, { "id": "b", "text": "Weil der Widerstand steigt" }, { "id": "c", "text": "Weil Gleichstrom fließt" }, { "id": "d", "text": "Wegen der Wärme" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "U = −L·ΔI/Δt wird bei schnellem Abschalten sehr groß." }, { "id": "ph-selbstinduktion-energie", "prompt": "Welche Energie steckt im Magnetfeld einer Spule?", "options": [ { "id": "a", "text": "½·L·I²" }, { "id": "b", "text": "L·I" }, { "id": "c", "text": "½·C·U²" }, { "id": "d", "text": "L/I" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "E = ½·L·I², analog zu ½·C·U² beim Kondensator." } ] }, { "id": "ph-photoeffekt", "questions": [ { "id": "ph-photoeffekt-hell", "prompt": "Was ändert sich beim Photoeffekt, wenn das Licht heller wird (gleiche Frequenz)?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Elektronen werden schneller" }, { "id": "b", "text": "Es werden mehr Elektronen ausgelöst" }, { "id": "c", "text": "Die Grenzfrequenz sinkt" }, { "id": "d", "text": "Nichts" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Mehr Photonen, mehr Elektronen; die Energie pro Photon bleibt h·f." }, { "id": "ph-photoeffekt-gleichung", "prompt": "Welche Gleichung beschreibt die maximale Bewegungsenergie der Photoelektronen?", "options": [ { "id": "a", "text": "E_kin = h·f + W" }, { "id": "b", "text": "E_kin = W − h·f" }, { "id": "c", "text": "E_kin = h/f" }, { "id": "d", "text": "E_kin = h·f − W" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Ein Photon gibt h·f ab, davon geht die Austrittsarbeit W ab." }, { "id": "ph-photoeffekt-steigung", "prompt": "Was gibt die Steigung im Diagramm Gegenspannung U₀ über Frequenz f an?", "options": [ { "id": "a", "text": "W" }, { "id": "b", "text": "e/h" }, { "id": "c", "text": "c" }, { "id": "d", "text": "h/e" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "e·U₀ = h·f − W, also U₀ = (h/e)·f − W/e." } ] }, { "id": "ph-de-broglie", "questions": [ { "id": "ph-de-broglie-formel", "prompt": "Wie lautet die de-Broglie-Beziehung?", "options": [ { "id": "a", "text": "λ = h·p" }, { "id": "b", "text": "λ = p/h" }, { "id": "c", "text": "λ = h/p" }, { "id": "d", "text": "λ = h·f" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Größerer Impuls, kleinere Wellenlänge." }, { "id": "ph-de-broglie-spannung", "prompt": "Die Beschleunigungsspannung in der Elektronenbeugungsröhre wird vervierfacht. Was passiert mit λ?", "options": [ { "id": "a", "text": "Vervierfacht" }, { "id": "b", "text": "Verdoppelt" }, { "id": "c", "text": "Bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Halbiert" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "λ = h/√(2·m·e·U) ∝ 1/√U." }, { "id": "ph-de-broglie-ball", "prompt": "Warum zeigt ein Tennisball keine Beugung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er hat keine de-Broglie-Wellenlänge" }, { "id": "b", "text": "Er ist zu langsam" }, { "id": "c", "text": "Er ist elektrisch neutral" }, { "id": "d", "text": "Seine Wellenlänge ist unmessbar klein" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Auch ein Tennisball hat λ = h/(m·v), aber λ ≈ 10⁻³⁴ m ist viel kleiner als jedes Hindernis." } ] }, { "id": "ph-quantenobjekte", "questions": [ { "id": "ph-quantenobjekte-einzeln", "prompt": "Was zeigt der Doppelspalt mit einzelnen Elektronen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Jedes Elektron erzeugt ein ganzes Muster" }, { "id": "b", "text": "Jedes landet als Punkt; erst viele ergeben das Interferenzmuster" }, { "id": "c", "text": "Elektronen teilen sich an den Spalten" }, { "id": "d", "text": "Es entsteht kein Muster" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Einzelergebnis zufällig, Verteilung festgelegt." }, { "id": "ph-quantenobjekte-psi", "prompt": "Was beschreibt |ψ|²?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Nachweiswahrscheinlichkeit an einem Ort" }, { "id": "b", "text": "Die Bahn des Elektrons" }, { "id": "c", "text": "Die Energie" }, { "id": "d", "text": "Die Masse" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Das Betragsquadrat der Wellenfunktion gibt die Nachweiswahrscheinlichkeit(sdichte)." }, { "id": "ph-quantenobjekte-komplementaritaet", "prompt": "Was passiert mit dem Interferenzmuster, wenn Weginformation vorliegt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Es verschwindet" }, { "id": "b", "text": "Es wird schärfer" }, { "id": "c", "text": "Es verschiebt sich" }, { "id": "d", "text": "Nichts" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Weginformation und Interferenz schließen sich aus (Komplementarität)." } ] }, { "id": "ph-potentialtopf", "questions": [ { "id": "ph-potentialtopf-n2", "prompt": "Wie hängen die Energien im unendlich hohen Potentialtopf von n ab?", "options": [ { "id": "a", "text": "Eₙ ∝ n" }, { "id": "b", "text": "Eₙ ∝ n²" }, { "id": "c", "text": "Eₙ ∝ 1/n²" }, { "id": "d", "text": "Eₙ ∝ √n" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Eₙ = n²·h²/(8·m·L²)." }, { "id": "ph-potentialtopf-l", "prompt": "Der Topf wird halb so breit. Was passiert mit E₁?", "options": [ { "id": "a", "text": "Vervierfacht" }, { "id": "b", "text": "Halbiert" }, { "id": "c", "text": "Verdoppelt" }, { "id": "d", "text": "Bleibt gleich" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "E ∝ 1/L²." }, { "id": "ph-potentialtopf-null", "prompt": "Warum kann E₁ nicht null sein?", "options": [ { "id": "a", "text": "Weil das Elektron geladen ist" }, { "id": "b", "text": "Weil die Wände unendlich hoch sind" }, { "id": "c", "text": "Weil dann keine stehende Welle in den Topf passt" }, { "id": "d", "text": "Weil n = 0 verboten ist und sonst nichts" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Mindestens eine halbe Wellenlänge muss hineinpassen, also ist p und damit E größer als null." } ] }, { "id": "ph-atomspektren", "questions": [ { "id": "ph-atomspektren-photon", "prompt": "Welche Energie hat das Photon beim Übergang von E₃ nach E₂?", "options": [ { "id": "a", "text": "E₃ − E₂" }, { "id": "b", "text": "E₃" }, { "id": "c", "text": "E₂" }, { "id": "d", "text": "E₃ + E₂" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Das Photon trägt genau die Differenz der Niveaus." }, { "id": "ph-atomspektren-absorption", "prompt": "Wasserstoff im Grundzustand (E₁ = −13,6 eV, E₂ = −3,4 eV). Welches Photon kann absorbiert werden?", "options": [ { "id": "a", "text": "Eins mit 3,4 eV" }, { "id": "b", "text": "Eins mit 11,0 eV" }, { "id": "c", "text": "Eins mit 10,2 eV" }, { "id": "d", "text": "Eins mit 5,0 eV" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Nur passende Differenzen: E₂ − E₁ = 10,2 eV." }, { "id": "ph-atomspektren-franck", "prompt": "Was zeigt der Franck-Hertz-Versuch?", "options": [ { "id": "a", "text": "Elektronen sind Wellen" }, { "id": "b", "text": "Licht besteht aus Photonen" }, { "id": "c", "text": "Atome nehmen bei Stößen nur bestimmte Energieportionen auf" }, { "id": "d", "text": "Quecksilber ist radioaktiv" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Der Strom bricht bei Quecksilber in Abständen von etwa 4,9 V ein." } ] }, { "id": "ph-roentgen", "questions": [ { "id": "ph-roentgen-lmin", "prompt": "Wovon hängt die Grenzwellenlänge λ_min des Bremsspektrums ab?", "options": [ { "id": "a", "text": "Vom Anodenmaterial" }, { "id": "b", "text": "Von der Heizspannung" }, { "id": "c", "text": "Von der Temperatur der Anode" }, { "id": "d", "text": "Nur von der Beschleunigungsspannung" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "λ_min = h·c/(e·U)." }, { "id": "ph-roentgen-linien", "prompt": "Was passiert mit den Kα- und Kβ-Linien, wenn die Spannung etwas gesenkt wird (sie bleiben sichtbar)?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie verschieben sich zu größeren λ" }, { "id": "b", "text": "Sie verschwinden sofort" }, { "id": "c", "text": "Sie werden breiter" }, { "id": "d", "text": "Sie bleiben an derselben Stelle" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Sie hängen nur vom Anodenmaterial ab." }, { "id": "ph-roentgen-kbeta", "prompt": "Welche Linie hat die kürzere Wellenlänge?", "options": [ { "id": "a", "text": "Kα" }, { "id": "b", "text": "Beide gleich" }, { "id": "c", "text": "Das hängt von U ab" }, { "id": "d", "text": "Kβ" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Kβ kommt von der M-Schale, der Energiesprung ist größer." } ] }, { "id": "ph-radioaktivitaet", "questions": [ { "id": "ph-radioaktivitaet-alpha", "prompt": "Was passiert beim α-Zerfall mit A und Z?", "options": [ { "id": "a", "text": "A − 2, Z − 4" }, { "id": "b", "text": "A gleich, Z + 1" }, { "id": "c", "text": "A − 4, Z + 2" }, { "id": "d", "text": "A − 4, Z − 2" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Ein He-4-Kern (2 Protonen, 2 Neutronen) wird ausgesandt." }, { "id": "ph-radioaktivitaet-beta", "prompt": "Woher stammt das Elektron beim β⁻-Zerfall?", "options": [ { "id": "a", "text": "Aus der Atomhülle" }, { "id": "b", "text": "Aus der Luft" }, { "id": "c", "text": "Aus dem Zählrohr" }, { "id": "d", "text": "Es entsteht im Kern, wenn sich ein Neutron in ein Proton umwandelt" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "n → p + e⁻ + ν̄ₑ." }, { "id": "ph-radioaktivitaet-abschirmung", "prompt": "Welche Strahlung wird von einem Blatt Papier gestoppt?", "options": [ { "id": "a", "text": "β" }, { "id": "b", "text": "α" }, { "id": "c", "text": "γ" }, { "id": "d", "text": "Alle drei" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "α-Teilchen haben die kürzeste Reichweite." } ] }, { "id": "ph-zerfallsgesetz", "questions": [ { "id": "ph-zerfallsgesetz-rest", "prompt": "Wie viel ist nach drei Halbwertszeiten noch übrig?", "options": [ { "id": "a", "text": "1/8" }, { "id": "b", "text": "Nichts" }, { "id": "c", "text": "1/3" }, { "id": "d", "text": "1/6" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "(½)³ = 1/8." }, { "id": "ph-zerfallsgesetz-lambda", "prompt": "Wie hängen Halbwertszeit und Zerfallskonstante zusammen?", "options": [ { "id": "a", "text": "T½ = ln 2/λ" }, { "id": "b", "text": "T½ = λ·ln 2" }, { "id": "c", "text": "T½ = 1/λ" }, { "id": "d", "text": "T½ = λ/2" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Aus N₀/2 = N₀·e^(−λ·T½)." }, { "id": "ph-zerfallsgesetz-c14", "prompt": "Eine Probe hat noch 25 % der C-14-Aktivität (T½ = 5730 a). Wie alt ist sie?", "options": [ { "id": "a", "text": "1433 a" }, { "id": "b", "text": "5730 a" }, { "id": "c", "text": "22 920 a" }, { "id": "d", "text": "11 460 a" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "25 % = (½)², also zwei Halbwertszeiten." } ] }, { "id": "ph-bindungsenergie", "questions": [ { "id": "ph-bindungsenergie-defekt", "prompt": "Warum ist ein Kern leichter als seine einzelnen Nukleonen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Weil Elektronen fehlen" }, { "id": "b", "text": "Weil bei seiner Bildung die Bindungsenergie frei wurde (E = Δm·c²)" }, { "id": "c", "text": "Weil Neutronen nichts wiegen" }, { "id": "d", "text": "Messfehler" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die abgegebene Energie entspricht dem Massendefekt." }, { "id": "ph-bindungsenergie-maximum", "prompt": "Bei welchen Kernen ist die Bindungsenergie pro Nukleon am größten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wasserstoff" }, { "id": "b", "text": "Helium" }, { "id": "c", "text": "Uran" }, { "id": "d", "text": "Eisen und Nickel" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Deshalb liefern Spaltung schwerer und Fusion leichter Kerne Energie." }, { "id": "ph-bindungsenergie-moderator", "prompt": "Was macht der Moderator im Reaktor?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er fängt Neutronen ein" }, { "id": "b", "text": "Er kühlt nur" }, { "id": "c", "text": "Er erzeugt Neutronen" }, { "id": "d", "text": "Er bremst schnelle Neutronen ab" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Langsame Neutronen spalten U-235 besser; einfangen tun die Steuerstäbe." } ] }, { "id": "ph-standardmodell", "questions": [ { "id": "ph-standardmodell-proton", "prompt": "Aus welchen Quarks besteht ein Proton?", "options": [ { "id": "a", "text": "uud" }, { "id": "b", "text": "udd" }, { "id": "c", "text": "uuu" }, { "id": "d", "text": "ddd" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "+⅔ + ⅔ − ⅓ = +1." }, { "id": "ph-standardmodell-schwach", "prompt": "Welche Wechselwirkung wandelt beim β-Zerfall ein Quark um?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die starke" }, { "id": "b", "text": "Die elektromagnetische" }, { "id": "c", "text": "Die schwache" }, { "id": "d", "text": "Die Gravitation" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Über ein W-Boson: d → u + W⁻, W⁻ → e⁻ + ν̄ₑ." }, { "id": "ph-standardmodell-lepton", "prompt": "Warum braucht man beim β⁻-Zerfall das Antineutrino?", "options": [ { "id": "a", "text": "Für die Ladungserhaltung" }, { "id": "b", "text": "Damit das Proton entsteht" }, { "id": "c", "text": "Man braucht es nicht" }, { "id": "d", "text": "Für die Leptonenzahl- und Energieerhaltung" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Elektron (+1) und Antineutrino (−1) ergeben Leptonenzahl 0; außerdem erklärt es das kontinuierliche Energiespektrum." } ] }, { "id": "ph-sterne-strahlung", "questions": [ { "id": "ph-sterne-strahlung-wien", "prompt": "Was sagt das Wien’sche Verschiebungsgesetz?", "options": [ { "id": "a", "text": "Heißere Strahler haben ihr Maximum bei kürzeren Wellenlängen" }, { "id": "b", "text": "Heißere Strahler sind immer größer" }, { "id": "c", "text": "Die Leuchtkraft ist proportional zu T" }, { "id": "d", "text": "Sterne strahlen nur sichtbares Licht" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "λ_max·T = b = 2,898·10⁻³ m·K." }, { "id": "ph-sterne-strahlung-t4", "prompt": "Ein Stern ist doppelt so heiß wie ein anderer, bei gleichem Radius. Wie verhält sich seine Leuchtkraft?", "options": [ { "id": "a", "text": "Doppelt so groß" }, { "id": "b", "text": "Vierfach" }, { "id": "c", "text": "Sechzehnfach" }, { "id": "d", "text": "Achtfach" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "L = 4π·R²·σ·T⁴: 2⁴ = 16." }, { "id": "ph-sterne-strahlung-radius", "prompt": "Zwei Sterne gleicher Temperatur, einer hat die 100-fache Leuchtkraft. Wie groß ist sein Radius?", "options": [ { "id": "a", "text": "10-fach" }, { "id": "b", "text": "100-fach" }, { "id": "c", "text": "4-fach" }, { "id": "d", "text": "gleich" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Bei gleichem T gilt L ∝ R², also R ∝ √L." } ] }, { "id": "ph-huygens", "questions": [ { "id": "ph-huygens-prinzip", "prompt": "Was besagt das Huygens’sche Prinzip?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wellen laufen immer geradeaus" }, { "id": "b", "text": "Jeder Punkt einer Wellenfront ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle; ihre Einhüllende ist die neue Wellenfront" }, { "id": "c", "text": "Die Frequenz ändert sich an jeder Grenzfläche" }, { "id": "d", "text": "Nur Lichtwellen können gebeugt werden" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Elementarwellen von jedem Punkt der Front, die Einhüllende ergibt die neue Front." }, { "id": "ph-huygens-frequenz", "prompt": "Eine Welle läuft schräg in ein Medium, in dem sie langsamer ist. Was bleibt gleich?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Wellenlänge" }, { "id": "b", "text": "Die Ausbreitungsgeschwindigkeit" }, { "id": "c", "text": "Die Frequenz" }, { "id": "d", "text": "Die Richtung" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Die Frequenz bleibt; wegen c = λ·f wird die Wellenlänge kleiner. Bei schrägem Einfall ändert sich auch die Richtung (Brechung zum Lot hin)." }, { "id": "ph-huygens-brechung", "prompt": "Licht fällt unter 30° aus Luft auf Glas (n = 1,5). Wie groß ist der Brechungswinkel etwa?", "options": [ { "id": "a", "text": "19,5°" }, { "id": "b", "text": "30°" }, { "id": "c", "text": "45°" }, { "id": "d", "text": "48,6°" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "sin β = sin 30° / 1,5 ≈ 0,333, also β ≈ 19,5°: zum Lot hin gebrochen." } ] }, { "id": "ph-interferometer", "questions": [ { "id": "ph-interferometer-faktor", "prompt": "Spiegel S₂ wird um Δd verschoben. Um wie viel ändert sich der Gangunterschied?", "options": [ { "id": "a", "text": "Δd/2" }, { "id": "b", "text": "Δd" }, { "id": "c", "text": "4·Δd" }, { "id": "d", "text": "2·Δd" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Das Licht läuft die Strecke hin und zurück: 2·Δd." }, { "id": "ph-interferometer-teiler", "prompt": "Wozu dient der Strahlteiler im Michelson-Interferometer?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er teilt das Licht auf zwei Wege und führt es danach wieder zusammen" }, { "id": "b", "text": "Er filtert eine Farbe heraus" }, { "id": "c", "text": "Er bündelt das Licht auf den Schirm" }, { "id": "d", "text": "Er verschiebt den Spiegel" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Ohne die halbdurchlässige Platte gäbe es keine zwei Wege und keine Interferenz." }, { "id": "ph-interferometer-rechnung", "prompt": "Bei 15,8 µm Spiegelverschiebung wandern 50 Maxima durch. Welche Wellenlänge hat das Licht?", "options": [ { "id": "a", "text": "316 nm" }, { "id": "b", "text": "632 nm" }, { "id": "c", "text": "790 nm" }, { "id": "d", "text": "1264 nm" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "λ = 2·Δd/N = 2 · 15,8 µm / 50 = 0,632 µm." } ] }, { "id": "ph-bragg", "questions": [ { "id": "ph-bragg-formel", "prompt": "Wie lautet die Bragg-Bedingung für Verstärkung?", "options": [ { "id": "a", "text": "d·sin θ = n·λ" }, { "id": "b", "text": "2·d·cos θ = n·λ" }, { "id": "c", "text": "2·d·sin θ = n·λ" }, { "id": "d", "text": "d = n·λ·sin θ" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Der Umweg d·sin θ entsteht auf Hin- und Rückweg." }, { "id": "ph-bragg-winkel", "prompt": "Wie wird der Glanzwinkel θ gemessen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Zum Lot auf die Netzebene" }, { "id": "b", "text": "Zwischen Strahl und Netzebene" }, { "id": "c", "text": "Zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl" }, { "id": "d", "text": "Zwischen Zählrohr und Röhre" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "θ liegt zwischen Strahl und Netzebene; zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl liegen 2θ." }, { "id": "ph-bragg-zaehlrohr", "prompt": "Der Kristall steht unter θ = 15°. Wo muss das Zählrohr stehen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Bei 7,5°" }, { "id": "b", "text": "Bei 15°" }, { "id": "c", "text": "Bei 45°" }, { "id": "d", "text": "Bei 30° zum einfallenden Strahl" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Das Zählrohr steht beim doppelten Winkel 2θ." } ] }, { "id": "ph-transformator", "questions": [ { "id": "ph-transformator-spannung", "prompt": "Primärspule 1000 Windungen an 230 V, Sekundärspule 50 Windungen. Welche Spannung liefert der unbelastete ideale Transformator?", "options": [ { "id": "a", "text": "11,5 V" }, { "id": "b", "text": "4600 V" }, { "id": "c", "text": "230 V" }, { "id": "d", "text": "46 V" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "U₂ = U₁ · N₂/N₁ = 230 V · 50/1000 = 11,5 V." }, { "id": "ph-transformator-gleich", "prompt": "Warum funktioniert ein Transformator nicht mit Gleichspannung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Der Eisenkern wird zu heiß" }, { "id": "b", "text": "Gleichstrom kann nicht durch Spulen fließen" }, { "id": "c", "text": "Ein konstanter magnetischer Fluss induziert keine Spannung" }, { "id": "d", "text": "Die Windungszahlen wären gleich" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Induziert wird nur bei Flussänderung." }, { "id": "ph-transformator-verlust", "prompt": "Die Übertragungsspannung wird verzehnfacht, die Leistung bleibt gleich. Wie ändert sich die Verlustleistung in der Leitung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie wird zehnmal so groß" }, { "id": "b", "text": "Sie sinkt auf ein Hundertstel" }, { "id": "c", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Sie sinkt auf ein Zehntel" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Der Strom sinkt auf ein Zehntel, P_V = I²·R auf ein Hundertstel." } ] }, { "id": "ph-gravitation", "questions": [ { "id": "ph-gravitation-g", "prompt": "Wie ist die Gravitationsfeldstärke definiert?", "options": [ { "id": "a", "text": "g = m/F" }, { "id": "b", "text": "g = F·m" }, { "id": "c", "text": "g = F/m" }, { "id": "d", "text": "g = G·m" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Kraft auf den Probekörper geteilt durch seine Masse, Einheit N/kg." }, { "id": "ph-gravitation-vergleich", "prompt": "Was unterscheidet das Gravitationsfeld vom elektrischen Feld?", "options": [ { "id": "a", "text": "Gravitation wirkt nur anziehend" }, { "id": "b", "text": "Gravitation nimmt mit 1/r ab" }, { "id": "c", "text": "Gravitationsfeldlinien zeigen von der Masse weg" }, { "id": "d", "text": "Gravitation lässt sich abschirmen" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Masse hat nur ein Vorzeichen; beide Kräfte nehmen mit 1/r² ab." }, { "id": "ph-gravitation-kepler3", "prompt": "Was besagt das dritte Kepler’sche Gesetz?", "options": [ { "id": "a", "text": "Gleiche Flächen in gleichen Zeiten" }, { "id": "b", "text": "T²/a³ ist für alle Körper um dasselbe Zentralgestirn gleich" }, { "id": "c", "text": "Die Bahnen sind Kreise" }, { "id": "d", "text": "T ist proportional zu a" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "T²/a³ = konstant; für Kreisbahnen gilt T²/r³ = 4π²/(G·M)." } ] }, { "id": "ph-kinematik", "questions": [ { "id": "ph-kinematik-flaeche", "prompt": "Was gibt die Fläche unter der Kurve im v(t)-Diagramm an?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Beschleunigung" }, { "id": "b", "text": "Den zurückgelegten Weg" }, { "id": "c", "text": "Die Kraft" }, { "id": "d", "text": "Die Geschwindigkeitsänderung pro Sekunde" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Fläche unter v(t) ist der Weg; die Steigung ist die Beschleunigung." }, { "id": "ph-kinematik-wurf", "prompt": "Eine Kugel fällt aus derselben Höhe einmal senkrecht und einmal mit waagerechter Anfangsgeschwindigkeit. Welche landet zuerst?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die senkrecht fallende" }, { "id": "b", "text": "Die waagerecht geworfene" }, { "id": "c", "text": "Beide gleichzeitig" }, { "id": "d", "text": "Das hängt von der Masse ab" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Senkrecht ist beides freier Fall; die waagerechte Bewegung stört ihn nicht. Die Flugzeit ist t = √(2h/g)." }, { "id": "ph-kinematik-bremsweg", "prompt": "Ein Auto fährt doppelt so schnell und bremst gleich stark. Wie ändert sich der Bremsweg?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "b", "text": "Er verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "Er vervierfacht sich" }, { "id": "d", "text": "Er halbiert sich" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Aus v² = 2·a·s folgt s ∝ v²: doppelte Geschwindigkeit, vierfacher Bremsweg." } ] }, { "id": "ph-dynamik", "questions": [ { "id": "ph-dynamik-axiom2", "prompt": "Was bestimmt die resultierende Kraft auf einen Körper unmittelbar?", "options": [ { "id": "a", "text": "Seine Geschwindigkeit" }, { "id": "b", "text": "Seine Beschleunigung" }, { "id": "c", "text": "Seinen Ort" }, { "id": "d", "text": "Seine Masse" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "F_res = m·a. Ohne resultierende Kraft bleibt die Geschwindigkeit gleich, sie wird nicht null." }, { "id": "ph-dynamik-actio", "prompt": "Warum heben sich Kraft und Gegenkraft nach dem Wechselwirkungsprinzip nicht auf?", "options": [ { "id": "a", "text": "Weil sie verschieden groß sind" }, { "id": "b", "text": "Weil sie an verschiedenen Körpern angreifen" }, { "id": "c", "text": "Weil sie in dieselbe Richtung zeigen" }, { "id": "d", "text": "Sie heben sich doch auf" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Actio und reactio sind gleich groß und entgegengesetzt, wirken aber auf zwei verschiedene Körper." }, { "id": "ph-dynamik-ebene", "prompt": "Wie groß ist die Hangabtriebskraft auf der geneigten Ebene mit Winkel α?", "options": [ { "id": "a", "text": "F_G·cos α" }, { "id": "b", "text": "F_G·sin α" }, { "id": "c", "text": "F_G·tan α" }, { "id": "d", "text": "F_G" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Gewichtskraft zerfällt in F_H = F_G·sin α entlang der Ebene und F_N = F_G·cos α senkrecht dazu." } ] }, { "id": "ph-erhaltung", "questions": [ { "id": "ph-erhaltung-unelastisch", "prompt": "Was bleibt bei einem vollkommen unelastischen Stoß erhalten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nur die Bewegungsenergie" }, { "id": "b", "text": "Nur der Impuls" }, { "id": "c", "text": "Impuls und Bewegungsenergie" }, { "id": "d", "text": "Nichts davon" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Der Impuls bleibt bei jedem Stoß erhalten. Ein Teil der Bewegungsenergie wird in Verformung und Wärme umgewandelt; die Gesamtenergie bleibt also erhalten, die Bewegungsenergie nicht." }, { "id": "ph-erhaltung-fallen", "prompt": "Ein Ball fällt reibungsfrei aus 5,0 m Höhe. Wie schnell ist er unten (g ≈ 9,81 m/s²)?", "options": [ { "id": "a", "text": "etwa 5 m/s" }, { "id": "b", "text": "etwa 10 m/s" }, { "id": "c", "text": "etwa 49 m/s" }, { "id": "d", "text": "etwa 98 m/s" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "v = √(2·g·h) = √(2 · 9,81 · 5,0) m/s ≈ 9,9 m/s." }, { "id": "ph-erhaltung-kraftstoss", "prompt": "Womit hängt der Kraftstoß F·Δt zusammen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Mit der Änderung der potentiellen Energie" }, { "id": "b", "text": "Mit der Änderung des Impulses" }, { "id": "c", "text": "Mit der Arbeit" }, { "id": "d", "text": "Mit der Leistung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "F·Δt = Δp: Eine Kraft, die eine Zeit lang wirkt, ändert den Impuls." } ] }, { "id": "ph-zeitdilatation", "questions": [ { "id": "ph-zeitdilatation-postulat", "prompt": "Was besagt Einsteins zweites Postulat?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Masse bleibt immer gleich" }, { "id": "b", "text": "Licht hat im Vakuum in jedem Inertialsystem dieselbe Geschwindigkeit" }, { "id": "c", "text": "Zeit vergeht überall gleich schnell" }, { "id": "d", "text": "Geschwindigkeiten addieren sich immer" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Lichtgeschwindigkeit c hängt nicht von der Bewegung der Quelle oder des Beobachters ab." }, { "id": "ph-zeitdilatation-gamma", "prompt": "Wie groß ist der Lorentzfaktor γ bei v = 0,6·c?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,8" }, { "id": "b", "text": "1,25" }, { "id": "c", "text": "1,67" }, { "id": "d", "text": "2,0" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "γ = 1/√(1 − 0,36) = 1/0,8 = 1,25." }, { "id": "ph-zeitdilatation-laenge", "prompt": "Ein Stab hat die Eigenlänge 1,0 m und fliegt mit γ = 2 längs an dir vorbei. Wie lang misst du ihn?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,5 m" }, { "id": "b", "text": "1,0 m" }, { "id": "c", "text": "2,0 m" }, { "id": "d", "text": "4,0 m" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Längenkontraktion: L = L₀/γ = 1,0 m / 2 = 0,5 m." } ] }, { "id": "ph-wechselstrom", "questions": [ { "id": "ph-wechselstrom-spule", "prompt": "Wie verhält sich der induktive Widerstand X_L einer Spule, wenn die Frequenz steigt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er sinkt" }, { "id": "b", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Er steigt" }, { "id": "d", "text": "Er wird null" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "X_L = ω·L = 2π·f·L wächst mit der Frequenz." }, { "id": "ph-wechselstrom-phase", "prompt": "An welchem Bauteil eilt der Strom der Spannung um 90° voraus?", "options": [ { "id": "a", "text": "Ohmscher Widerstand" }, { "id": "b", "text": "Spule" }, { "id": "c", "text": "Kondensator" }, { "id": "d", "text": "An keinem" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Am Kondensator kommt der Strom zuerst, an der Spule zu spät, am ohmschen Widerstand sind u und i in Phase." }, { "id": "ph-wechselstrom-eff", "prompt": "Die Steckdose liefert 230 V effektiv. Wie groß ist der Scheitelwert ungefähr?", "options": [ { "id": "a", "text": "163 V" }, { "id": "b", "text": "230 V" }, { "id": "c", "text": "325 V" }, { "id": "d", "text": "460 V" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "û = U_eff·√2 = 230 V · 1,414 ≈ 325 V." } ] }, { "id": "ph-thermodynamik", "questions": [ { "id": "ph-thermodynamik-kelvin", "prompt": "Ein ideales Gas wird bei konstantem Volumen von 27 °C auf 327 °C erwärmt. Wie ändert sich der Druck?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er wird etwa 12-mal so groß" }, { "id": "b", "text": "Er verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Er halbiert sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "In Kelvin: 300 K → 600 K. Isochor gilt p/T = konstant, also doppelter Druck. Wer in °C rechnet, kommt fälschlich auf 12." }, { "id": "ph-thermodynamik-isotherm", "prompt": "Was gilt bei einer isothermen Ausdehnung eines idealen Gases?", "options": [ { "id": "a", "text": "Q = 0" }, { "id": "b", "text": "ΔU = 0, die zugeführte Wärme wird als Arbeit abgegeben" }, { "id": "c", "text": "W = 0" }, { "id": "d", "text": "Die Temperatur steigt" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Bei konstanter Temperatur bleibt die innere Energie gleich; aus ΔU = Q + W folgt Q = −W." }, { "id": "ph-thermodynamik-carnot", "prompt": "Wie groß ist der Carnot-Wirkungsgrad zwischen 600 K und 300 K?", "options": [ { "id": "a", "text": "25 %" }, { "id": "b", "text": "50 %" }, { "id": "c", "text": "67 %" }, { "id": "d", "text": "100 %" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "η = 1 − T₂/T₁ = 1 − 300/600 = 0,5." } ] }, { "id": "ph-em-wellen-spektrum", "questions": [ { "id": "ph-em-wellen-spektrum-vakuum", "prompt": "Was unterscheidet elektromagnetische Wellen von Schall?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie breiten sich auch im Vakuum aus" }, { "id": "b", "text": "Sie sind longitudinal" }, { "id": "c", "text": "Sie haben keine Frequenz" }, { "id": "d", "text": "Sie lassen sich nicht reflektieren" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "EM-Wellen brauchen kein Medium und sind transversal." }, { "id": "ph-em-wellen-spektrum-lambda", "prompt": "Ein UKW-Sender strahlt mit f = 100 MHz. Wie groß ist die Wellenlänge?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,33 m" }, { "id": "b", "text": "3,0 m" }, { "id": "c", "text": "30 m" }, { "id": "d", "text": "3,0 km" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "λ = c/f = 3,0·10⁸ m/s / 1,0·10⁸ Hz = 3,0 m. Das liegt im Bereich der Radiowellen." }, { "id": "ph-em-wellen-spektrum-energie", "prompt": "Welche Strahlung hat die größte Photonenenergie?", "options": [ { "id": "a", "text": "Radiowellen" }, { "id": "b", "text": "Infrarot" }, { "id": "c", "text": "Sichtbares Licht" }, { "id": "d", "text": "Röntgenstrahlung" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Kürzere Wellenlänge, höhere Frequenz, mehr Energie pro Photon." } ] }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-ms", "questions": [ { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-ms-filter", "prompt": "Welche Teilchen fliegen gerade durch einen Geschwindigkeitsfilter?", "options": [ { "id": "a", "text": "Alle mit gleicher Masse" }, { "id": "b", "text": "Alle mit v = E/B, unabhängig von Ladung und Masse" }, { "id": "c", "text": "Nur Elektronen" }, { "id": "d", "text": "Alle mit gleicher Ladung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "q·E = q·v·B gilt für v = E/B; q kürzt sich." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-ms-rechnung", "prompt": "Im Geschwindigkeitsfilter ist E = 3,0·10⁴ V/m und B = 0,15 T. Welche Teilchen fliegen gerade durch?", "options": [ { "id": "a", "text": "Teilchen mit 4,5·10³ m/s" }, { "id": "b", "text": "Teilchen mit 2,0·10⁵ m/s" }, { "id": "c", "text": "Teilchen mit 5,0·10⁻⁶ m/s" }, { "id": "d", "text": "Teilchen mit 2,0·10⁴ m/s" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "v = E/B = 3,0·10⁴ V/m / 0,15 T = 2,0·10⁵ m/s, egal wie groß Ladung und Masse sind." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-ms-hall", "prompt": "Wie ist die Hall-Spannung gerichtet?", "options": [ { "id": "a", "text": "Quer zu Strom und Magnetfeld" }, { "id": "b", "text": "Längs zum Strom" }, { "id": "c", "text": "Parallel zum Magnetfeld" }, { "id": "d", "text": "Sie hat keine Richtung" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Die Lorentzkraft drückt die Ladungsträger zur Seite; die Spannung entsteht quer." } ] }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-hall", "questions": [ { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-hall-filter", "prompt": "Welche Teilchen fliegen gerade durch einen Geschwindigkeitsfilter?", "options": [ { "id": "a", "text": "Alle mit gleicher Masse" }, { "id": "b", "text": "Alle mit v = E/B, unabhängig von Ladung und Masse" }, { "id": "c", "text": "Nur Elektronen" }, { "id": "d", "text": "Alle mit gleicher Ladung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "q·E = q·v·B gilt für v = E/B; q kürzt sich." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-hall-rechnung", "prompt": "Im Geschwindigkeitsfilter ist E = 3,0·10⁴ V/m und B = 0,15 T. Welche Teilchen fliegen gerade durch?", "options": [ { "id": "a", "text": "Teilchen mit 4,5·10³ m/s" }, { "id": "b", "text": "Teilchen mit 2,0·10⁵ m/s" }, { "id": "c", "text": "Teilchen mit 5,0·10⁻⁶ m/s" }, { "id": "d", "text": "Teilchen mit 2,0·10⁴ m/s" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "v = E/B = 3,0·10⁴ V/m / 0,15 T = 2,0·10⁵ m/s, egal wie groß Ladung und Masse sind." }, { "id": "ph-teilchen-b-feld-ohne-hall-spektrometer", "prompt": "Zwei einfach geladene Ionen gleicher Geschwindigkeit: Welches läuft im Massenspektrometer auf dem größeren Kreis?", "options": [ { "id": "a", "text": "Das schwerere" }, { "id": "b", "text": "Das leichtere" }, { "id": "c", "text": "Beide gleich" }, { "id": "d", "text": "Das langsamere" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "r = m·v/(q·B) wächst mit m." } ] }, { "id": "ph-atomspektren-ohne-fh", "questions": [ { "id": "ph-atomspektren-ohne-fh-photon", "prompt": "Welche Energie hat das Photon beim Übergang von E₃ nach E₂?", "options": [ { "id": "a", "text": "E₃ − E₂" }, { "id": "b", "text": "E₃" }, { "id": "c", "text": "E₂" }, { "id": "d", "text": "E₃ + E₂" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Das Photon trägt genau die Differenz der Niveaus." }, { "id": "ph-atomspektren-ohne-fh-absorption", "prompt": "Wasserstoff im Grundzustand (E₁ = −13,6 eV, E₂ = −3,4 eV). Welches Photon kann absorbiert werden?", "options": [ { "id": "a", "text": "Eins mit 3,4 eV" }, { "id": "b", "text": "Eins mit 11,0 eV" }, { "id": "c", "text": "Eins mit 10,2 eV" }, { "id": "d", "text": "Eins mit 5,0 eV" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Nur passende Differenzen: E₂ − E₁ = 10,2 eV." }, { "id": "ph-atomspektren-ohne-fh-linien", "prompt": "Warum zeigt leuchtendes Wasserstoffgas einzelne Spektrallinien statt eines lückenlosen Spektrums?", "options": [ { "id": "a", "text": "Das Glas der Röhre filtert die übrigen Farben heraus" }, { "id": "b", "text": "Das Atom hat nur bestimmte Energieniveaus; jedes Photon trägt genau die Differenz zweier Niveaus" }, { "id": "c", "text": "Wasserstoff sendet nur Licht einer einzigen Farbe aus" }, { "id": "d", "text": "Die Linien entstehen durch Interferenz in der Röhre" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Diskrete Energieniveaus erlauben nur bestimmte Energiedifferenzen ΔE = h·f, also nur bestimmte Wellenlängen." } ] }, { "id": "ph-interferenz-doppelspalt", "questions": [ { "id": "ph-interferenz-doppelspalt-hell", "prompt": "Wann entsteht am Doppelspalt ein Helligkeitsmaximum?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Gangunterschied λ/2 ist" }, { "id": "b", "text": "Nur in der Mitte" }, { "id": "c", "text": "Wenn der Gangunterschied ein ganzzahliges Vielfaches von λ ist" }, { "id": "d", "text": "Wenn die Spalte verschieden breit sind" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Δs = k·λ: Berg trifft auf Berg." }, { "id": "ph-interferenz-doppelspalt-abstand", "prompt": "Was passiert mit dem Streifenabstand Δx = λ·a/g, wenn man den Spaltabstand g verdoppelt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er verdoppelt sich" }, { "id": "b", "text": "Er halbiert sich" }, { "id": "c", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Er vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Δx ist umgekehrt proportional zu g." }, { "id": "ph-interferenz-doppelspalt-weiss", "prompt": "Weißes Licht fällt auf einen Doppelspalt. Welche Farbe liegt im Maximum 1. Ordnung am weitesten außen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Violett" }, { "id": "b", "text": "Grün" }, { "id": "c", "text": "Rot" }, { "id": "d", "text": "Alle Farben liegen an derselben Stelle" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Für das Maximum 1. Ordnung gilt sin α = λ/g: Die größte Wellenlänge (Rot) wird am stärksten abgelenkt." } ] }, { "id": "ph-transformator-prinzip", "questions": [ { "id": "ph-transformator-prinzip-gleich", "prompt": "Warum funktioniert ein Transformator nicht mit Gleichspannung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Der Eisenkern wird zu heiß" }, { "id": "b", "text": "Gleichstrom kann nicht durch Spulen fließen" }, { "id": "c", "text": "Ein konstanter magnetischer Fluss induziert keine Spannung" }, { "id": "d", "text": "Die Windungszahlen wären gleich" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Induziert wird nur bei Flussänderung." }, { "id": "ph-transformator-prinzip-kern", "prompt": "Wozu dient der Eisenkern eines Transformators?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er leitet den Strom von der Primär- zur Sekundärspule" }, { "id": "b", "text": "Er führt den magnetischen Fluss der Primärspule durch die Sekundärspule" }, { "id": "c", "text": "Er speichert die elektrische Energie" }, { "id": "d", "text": "Er verhindert jede Erwärmung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Strom fließt nicht durch den Kern. Der Kern bündelt das sich ändernde Magnetfeld, sodass sich der Fluss auch in der Sekundärspule ändert." }, { "id": "ph-transformator-prinzip-windungen", "prompt": "Die Sekundärspule eines unbelasteten Transformators hat mehr Windungen als die Primärspule. Was gilt für die Ausgangsspannung?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie ist größer als die Eingangsspannung" }, { "id": "b", "text": "Sie ist kleiner als die Eingangsspannung" }, { "id": "c", "text": "Sie ist genauso groß" }, { "id": "d", "text": "Sie ist null" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "In jeder Windung wird dieselbe Spannung induziert; mehr Windungen auf der Sekundärseite ergeben eine höhere Spannung." } ] }, { "id": "ph-gravitation-ohne-kepler", "questions": [ { "id": "ph-gravitation-ohne-kepler-g", "prompt": "Wie ist die Gravitationsfeldstärke definiert?", "options": [ { "id": "a", "text": "g = m/F" }, { "id": "b", "text": "g = F·m" }, { "id": "c", "text": "g = F/m" }, { "id": "d", "text": "g = G·m" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Kraft auf den Probekörper geteilt durch seine Masse, Einheit N/kg." }, { "id": "ph-gravitation-ohne-kepler-vergleich", "prompt": "Was unterscheidet das Gravitationsfeld vom elektrischen Feld?", "options": [ { "id": "a", "text": "Gravitation wirkt nur anziehend" }, { "id": "b", "text": "Gravitation nimmt mit 1/r ab" }, { "id": "c", "text": "Gravitationsfeldlinien zeigen von der Masse weg" }, { "id": "d", "text": "Gravitation lässt sich abschirmen" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Masse hat nur ein Vorzeichen; beide Kräfte nehmen mit 1/r² ab." }, { "id": "ph-gravitation-ohne-kepler-abstand", "prompt": "Der Abstand zweier Körper wird verdoppelt. Wie ändert sich die Gravitationskraft zwischen ihnen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie halbiert sich" }, { "id": "b", "text": "Sie sinkt auf ein Viertel" }, { "id": "c", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Sie verdoppelt sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "F = G·m₁·m₂/r²: doppelter Abstand, ein Viertel der Kraft. Genauso nimmt die Coulombkraft ab." } ] }, { "id": "ph-huygens-phaenomen", "questions": [ { "id": "ph-huygens-phaenomen-frequenz", "prompt": "Eine Welle läuft schräg in ein Medium, in dem sie langsamer ist. Was bleibt gleich?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Wellenlänge" }, { "id": "b", "text": "Die Ausbreitungsgeschwindigkeit" }, { "id": "c", "text": "Die Frequenz" }, { "id": "d", "text": "Die Richtung" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Die Frequenz bleibt; wegen c = λ·f wird die Wellenlänge kleiner. Bei schrägem Einfall ändert sich auch die Richtung (Brechung zum Lot hin)." }, { "id": "ph-huygens-phaenomen-beugung", "prompt": "Wann wird eine Welle an einem Spalt besonders stark gebeugt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Spalt viel breiter als die Wellenlänge ist" }, { "id": "b", "text": "Wenn die Spaltbreite etwa so groß wie die Wellenlänge oder kleiner ist" }, { "id": "c", "text": "Nur bei Lichtwellen" }, { "id": "d", "text": "Wenn die Frequenz besonders hoch ist" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Ist der Spalt klein gegen die Wellenlänge, breitet sich dahinter fast eine Kreiswelle aus. Bei sehr breitem Spalt läuft die Welle fast ungestört geradeaus." }, { "id": "ph-huygens-phaenomen-reflexion", "prompt": "Eine ebene Welle trifft schräg auf eine glatte Wand. Was gilt für die Reflexion?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Welle wird immer senkrecht zurückgeworfen" }, { "id": "b", "text": "Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind gleich groß" }, { "id": "c", "text": "Die Frequenz der reflektierten Welle halbiert sich" }, { "id": "d", "text": "Der Reflexionswinkel ist doppelt so groß wie der Einfallswinkel" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel, beide zum Lot gemessen. Frequenz und Wellenlänge bleiben gleich." } ] }, { "id": "ph-bragg-elektronen", "questions": [ { "id": "ph-bragg-elektronen-formel", "prompt": "Wie lautet die Bragg-Bedingung für Verstärkung?", "options": [ { "id": "a", "text": "d·sin θ = n·λ" }, { "id": "b", "text": "2·d·cos θ = n·λ" }, { "id": "c", "text": "2·d·sin θ = n·λ" }, { "id": "d", "text": "d = n·λ·sin θ" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Der Umweg d·sin θ entsteht auf Hin- und Rückweg." }, { "id": "ph-bragg-elektronen-winkel", "prompt": "Wie wird der Glanzwinkel θ gemessen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Zum Lot auf die Netzebene" }, { "id": "b", "text": "Zwischen Strahl und Netzebene" }, { "id": "c", "text": "Zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl" }, { "id": "d", "text": "Zwischen Zählrohr und Röhre" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "θ liegt zwischen Strahl und Netzebene; zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl liegen 2θ." }, { "id": "ph-bragg-elektronen-spannung", "prompt": "In der Elektronenbeugungsröhre wird die Beschleunigungsspannung erhöht. Was passiert mit den Glanzwinkeln der Beugungsringe?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie werden größer" }, { "id": "b", "text": "Sie werden kleiner, weil die de-Broglie-Wellenlänge sinkt" }, { "id": "c", "text": "Sie bleiben gleich, weil sie nur vom Kristall abhängen" }, { "id": "d", "text": "Die Ringe verschwinden" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Höhere Spannung, größerer Impuls, kleineres λ = h/p. Aus 2·d·sin θ = n·λ folgt ein kleinerer Winkel: Die Ringe ziehen sich zusammen." } ] }, { "id": "ph-schwingkreis-energie", "questions": [ { "id": "ph-schwingkreis-energie-phase", "prompt": "Wann ist der Strom im LC-Kreis am größten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn der Kondensator voll geladen ist" }, { "id": "b", "text": "Nie" }, { "id": "c", "text": "Immer gleich" }, { "id": "d", "text": "Wenn der Kondensator leer ist" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "Bei leerem Kondensator steckt die ganze Energie im Magnetfeld der Spule: I maximal." }, { "id": "ph-schwingkreis-energie-formen", "prompt": "Welche Energieformen wandeln sich in einem idealen LC-Schwingkreis periodisch ineinander um?", "options": [ { "id": "a", "text": "Bewegungsenergie und Lageenergie" }, { "id": "b", "text": "Energie des elektrischen Feldes im Kondensator und Energie des Magnetfelds der Spule" }, { "id": "c", "text": "Wärme und Licht" }, { "id": "d", "text": "Kernenergie und elektrische Energie" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Ist der Kondensator voll geladen, steckt die Energie im elektrischen Feld; fließt der größte Strom, steckt sie im Magnetfeld der Spule." }, { "id": "ph-schwingkreis-energie-analogie", "prompt": "Vergleich mit dem Federpendel: Welcher mechanischen Größe entspricht die Ladung auf dem Kondensator?", "options": [ { "id": "a", "text": "der Masse" }, { "id": "b", "text": "der Federhärte" }, { "id": "c", "text": "der Auslenkung" }, { "id": "d", "text": "der Schwingungsdauer" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Ladung ↔ Auslenkung, Stromstärke ↔ Geschwindigkeit, elektrische Feldenergie ↔ Spannenergie, magnetische Feldenergie ↔ Bewegungsenergie." } ] }, { "id": "ph-schwingung-feder", "questions": [ { "id": "ph-schwingung-feder-harmonisch", "prompt": "Wann ist eine mechanische Schwingung harmonisch?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wenn die rücktreibende Kraft proportional zur Auslenkung ist" }, { "id": "b", "text": "Wenn sie gedämpft ist" }, { "id": "c", "text": "Wenn die Masse klein ist" }, { "id": "d", "text": "Wenn die Amplitude groß ist" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Lineares Kraftgesetz F = −D·x führt auf eine Sinusschwingung." }, { "id": "ph-schwingung-feder-geschw", "prompt": "Wo ist die Geschwindigkeit eines schwingenden Körpers am größten?", "options": [ { "id": "a", "text": "An den Umkehrpunkten" }, { "id": "b", "text": "Überall gleich" }, { "id": "c", "text": "Im Nulldurchgang" }, { "id": "d", "text": "Bei halber Amplitude" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Im Nulldurchgang ist die ganze Energie Bewegungsenergie." }, { "id": "ph-schwingung-feder-masse", "prompt": "Die Masse am Federpendel wird vervierfacht, die Feder bleibt gleich. Wie ändert sich die Periodendauer T?", "options": [ { "id": "a", "text": "T viertelt sich" }, { "id": "b", "text": "T verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "T halbiert sich" }, { "id": "d", "text": "T vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "T = 2π·√(m/D): √4 = 2." } ] }, { "id": "ph-selbstinduktion-energie", "questions": [ { "id": "ph-selbstinduktion-energie-formel", "prompt": "Welche Energie steckt im Magnetfeld einer Spule?", "options": [ { "id": "a", "text": "½·L·I²" }, { "id": "b", "text": "L·I" }, { "id": "c", "text": "½·C·U²" }, { "id": "d", "text": "L/I" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "E = ½·L·I², analog zu ½·C·U² beim Kondensator." }, { "id": "ph-selbstinduktion-energie-strom", "prompt": "Die Stromstärke in einer Spule wird verdoppelt. Wie ändert sich die Energie ihres Magnetfelds?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie verdoppelt sich" }, { "id": "b", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Sie vervierfacht sich" }, { "id": "d", "text": "Sie halbiert sich" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "E = ½·L·I²: doppeltes I, vierfache Energie. Beim Kondensator gilt dasselbe für die Spannung: E = ½·C·U²." }, { "id": "ph-selbstinduktion-energie-ort", "prompt": "Wo steckt die Energie einer stromdurchflossenen Spule?", "options": [ { "id": "a", "text": "im elektrischen Feld zwischen den Windungen" }, { "id": "b", "text": "im Magnetfeld der Spule" }, { "id": "c", "text": "als Wärme im Draht" }, { "id": "d", "text": "in der Bewegungsenergie einzelner Elektronen" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Spule speichert Energie im Magnetfeld, so wie der Kondensator im elektrischen Feld." } ] }, { "id": "ph-photoeffekt-h", "questions": [ { "id": "ph-photoeffekt-h-gleichung", "prompt": "Welcher Zusammenhang gilt für die Energie eines Photons?", "options": [ { "id": "a", "text": "E = h/f" }, { "id": "b", "text": "E = h·f" }, { "id": "c", "text": "E = h·λ" }, { "id": "d", "text": "E = f/h" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Photonenenergie ist proportional zur Frequenz; der Faktor ist das Planck’sche Wirkungsquantum h." }, { "id": "ph-photoeffekt-h-energie", "prompt": "Licht hat die Frequenz f = 6,0·10¹⁴ Hz. Wie groß ist die Energie eines Photons etwa?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,40 eV" }, { "id": "b", "text": "2,5 eV" }, { "id": "c", "text": "4,0 eV" }, { "id": "d", "text": "25 eV" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "E = h·f = 6,63·10⁻³⁴ Js · 6,0·10¹⁴ Hz ≈ 4,0·10⁻¹⁹ J; geteilt durch 1,60·10⁻¹⁹ J/eV ergibt etwa 2,5 eV." }, { "id": "ph-photoeffekt-h-steigung", "prompt": "Zur Bestimmung von h misst du für mehrere Frequenzen eine Spannung U mit e·U = h·f − konst. und trägst U über f auf. Was gibt die Steigung an?", "options": [ { "id": "a", "text": "h" }, { "id": "b", "text": "e/h" }, { "id": "c", "text": "h/e" }, { "id": "d", "text": "die Konstante" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "U = (h/e)·f − konst./e: Die Steigung ist h/e. Mit der Elementarladung e folgt daraus h." } ] }, { "id": "ph-kondensator-statisch", "questions": [ { "id": "ph-kondensator-statisch-kapazitaet", "prompt": "Wie ändert sich die Kapazität eines Plattenkondensators, wenn man den Plattenabstand halbiert?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie halbiert sich" }, { "id": "b", "text": "Sie verdoppelt sich" }, { "id": "c", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Sie vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "C = ε₀·εᵣ·A/d: halbes d, doppeltes C." }, { "id": "ph-kondensator-statisch-energie", "prompt": "Die Spannung an einem Kondensator wird verdoppelt. Wie ändert sich die gespeicherte Energie?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie verdoppelt sich" }, { "id": "b", "text": "Sie vervierfacht sich" }, { "id": "c", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "d", "text": "Sie halbiert sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "E = ½·C·U²: doppelte Spannung, vierfache Energie." }, { "id": "ph-kondensator-statisch-dielektrikum", "prompt": "Zwischen die Platten kommt ein Stoff mit εᵣ = 4, sonst bleibt alles gleich. Wie ändert sich die Kapazität?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sie viertelt sich" }, { "id": "b", "text": "Sie bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Sie verdoppelt sich" }, { "id": "d", "text": "Sie vervierfacht sich" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "C = ε₀·εᵣ·A/d: C ist proportional zu εᵣ." } ] }, { "id": "ph-taschenrechner-basis", "questions": [ { "id": "ph-taschenrechner-basis-klammer", "prompt": "Wie tippst du h·c/(e·λ) richtig ein?", "options": [ { "id": "a", "text": "h × c ÷ (e × λ)" }, { "id": "b", "text": "h × c ÷ e × λ" }, { "id": "c", "text": "(h × c) × (e ÷ λ)" }, { "id": "d", "text": "h ÷ c × e × λ" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Der ganze Nenner muss in Klammern, sonst wird mit λ multipliziert statt dividiert." }, { "id": "ph-taschenrechner-basis-potenz", "prompt": "Wie gibst du 6,63·10⁻³⁴ in den Taschenrechner ein?", "options": [ { "id": "a", "text": "6,63 × 10 − 34" }, { "id": "b", "text": "6,63, dann die Zehnerpotenz-Taste (EXP bzw. ×10ˣ), dann −34" }, { "id": "c", "text": "6,63 × 10 × (−34)" }, { "id": "d", "text": "6,63 ^ (−34)" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die Zehnerpotenz-Taste hängt den Exponenten direkt an; „× 10 ^“ von Hand führt leicht zu Klammerfehlern." }, { "id": "ph-taschenrechner-basis-ev", "prompt": "Wie viel Joule sind 1 eV?", "options": [ { "id": "a", "text": "1 J" }, { "id": "b", "text": "1,602·10⁻¹⁹ J" }, { "id": "c", "text": "6,626·10⁻³⁴ J" }, { "id": "d", "text": "9,11·10⁻³¹ J" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "1 eV ist die Energie, die eine Elementarladung beim Durchlaufen von 1 V gewinnt: 1,602·10⁻¹⁹ J." } ] }, { "id": "ph-formelsammlung-allgemein", "questions": [ { "id": "ph-formelsammlung-allgemein-ansatz", "prompt": "Was liefert dir die Formelsammlung nicht?", "options": [ { "id": "a", "text": "Die Elementarladung" }, { "id": "b", "text": "Die Formel für den Plattenkondensator" }, { "id": "c", "text": "Den Ansatz für deine Aufgabe" }, { "id": "d", "text": "Die Vorsätze bei Einheiten" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Welche Gesetze du kombinierst, ist deine Leistung in der Aufgabe." }, { "id": "ph-formelsammlung-allgemein-gueltig", "prompt": "Eine Formel steht in deinem Formeldokument. Was musst du trotzdem selbst prüfen?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nichts, sie gilt immer" }, { "id": "b", "text": "Ob ihre Voraussetzungen in der Aufgabe erfüllt sind" }, { "id": "c", "text": "Ob die Seitenzahl stimmt" }, { "id": "d", "text": "Ob sie fett gedruckt ist" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Eine Formel gilt nur unter Bedingungen, zum Beispiel nichtrelativistisch oder bei konstanter Fläche. Ob sie passen, ist deine Leistung." }, { "id": "ph-formelsammlung-allgemein-ueben", "prompt": "Wann übst du am besten mit dem Formeldokument, das in der Prüfung erlaubt ist?", "options": [ { "id": "a", "text": "Erst in der Prüfung" }, { "id": "b", "text": "Gar nicht, es reicht, die Formeln auswendig zu können" }, { "id": "c", "text": "Schon im Unterricht und bei Übungsaufgaben, damit du weißt, wo was steht" }, { "id": "d", "text": "Nur am Abend vor der Prüfung" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Wer das Dokument kennt, findet Formeln und Konstanten schnell und verliert in der Prüfung keine Zeit." } ] }, { "id": "ph-operatoren-hessen", "questions": [ { "id": "ph-operatoren-hessen-nennen", "prompt": "Was verlangt „angeben/nennen“ laut hessischer Operatorenliste?", "options": [ { "id": "a", "text": "Sachverhalte, Begriffe oder Daten ohne Erläuterungen, Begründungen und Lösungswege aufzählen" }, { "id": "b", "text": "Den Sachverhalt auf fachliche Grundprinzipien zurückführen" }, { "id": "c", "text": "Eine Rechnung mit allen Schritten dokumentieren" }, { "id": "d", "text": "Argumente gegeneinander abwägen" } ], "correctOptionId": "a", "explanation": "Angeben/nennen (Anforderungsbereich I): aufzählen bzw. wiedergeben, ohne Erläuterungen, Begründungen und Lösungswege." }, { "id": "ph-operatoren-hessen-berechnen", "prompt": "Was verlangt „berechnen“ laut hessischer Operatorenliste?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nur das Endergebnis" }, { "id": "b", "text": "Durch Rechenoperationen zu einem Ergebnis gelangen und die Rechenschritte dokumentieren" }, { "id": "c", "text": "Einen Größenwert ohne Rechnung schätzen" }, { "id": "d", "text": "Die passende Formel nennen" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Berechnen (Anforderungsbereich I–II): Die Rechenschritte gehören dazu, nicht nur das Ergebnis." }, { "id": "ph-operatoren-hessen-afb", "prompt": "Welchem Anforderungsbereich ordnet die hessische Liste den Operator „beurteilen“ zu?", "options": [ { "id": "a", "text": "I" }, { "id": "b", "text": "II" }, { "id": "c", "text": "III" }, { "id": "d", "text": "I–II" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Beurteilen steht in Anforderungsbereich III: unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden eine begründete Einschätzung geben." } ] }, { "id": "ph-interferometer-allgemein", "questions": [ { "id": "ph-interferometer-allgemein-teiler", "prompt": "Wozu dient ein Strahlteiler in einem Interferometer?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er macht das Licht heller" }, { "id": "b", "text": "Er teilt das Licht in zwei Teilstrahlen, die getrennte Wege laufen" }, { "id": "c", "text": "Er filtert eine Farbe heraus" }, { "id": "d", "text": "Er erzeugt Licht einer neuen Wellenlänge" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Erst die Teilung in zwei Wege macht einen Gangunterschied möglich; danach werden die Teilstrahlen wieder überlagert." }, { "id": "ph-interferometer-allgemein-halb", "prompt": "Am Ausgang eines Interferometers ist es dunkel. Ein Teilstrahl bekommt einen um λ/2 längeren Weg. Was beobachtest du dort?", "options": [ { "id": "a", "text": "Es bleibt dunkel" }, { "id": "b", "text": "Es wird hell" }, { "id": "c", "text": "Es wird halb so hell wie vorher" }, { "id": "d", "text": "Die Farbe des Lichts ändert sich" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "λ/2 mehr Gangunterschied macht aus Auslöschung Verstärkung." }, { "id": "ph-interferometer-allgemein-gang", "prompt": "Wovon hängt ab, ob am Ausgang eines Interferometers Verstärkung oder Auslöschung auftritt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Von der Helligkeit der Lichtquelle" }, { "id": "b", "text": "Vom Gangunterschied der beiden Teilstrahlen" }, { "id": "c", "text": "Von der Größe des Schirms" }, { "id": "d", "text": "Von der Temperatur des Strahlteilers" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Gangunterschied k·λ: Verstärkung; (2k + 1)·λ/2: Auslöschung." } ] }, { "id": "ph-thermodynamik-entropie", "questions": [ { "id": "ph-thermodynamik-entropie-carnot", "prompt": "Wie groß ist der Carnot-Wirkungsgrad zwischen 600 K und 300 K?", "options": [ { "id": "a", "text": "25 %" }, { "id": "b", "text": "50 %" }, { "id": "c", "text": "67 %" }, { "id": "d", "text": "100 %" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "η = 1 − T₂/T₁ = 1 − 300/600 = 0,5." }, { "id": "ph-thermodynamik-entropie-pumpe", "prompt": "Eine ideale Wärmepumpe nimmt Wärme bei 273 K auf und gibt sie bei 308 K ab. Wie groß ist ihre Leistungszahl?", "options": [ { "id": "a", "text": "0,11" }, { "id": "b", "text": "1,1" }, { "id": "c", "text": "7,8" }, { "id": "d", "text": "8,8" } ], "correctOptionId": "d", "explanation": "ε = T_warm/(T_warm − T_kalt) = 308 K / 35 K = 8,8. Der Wert 7,8 (T_kalt/ΔT) gilt für eine Kältemaschine." }, { "id": "ph-thermodynamik-entropie-te", "prompt": "Mit einem Wärmestrom fließt bei T = 300 K eine Entropie von 2,0 J/K. Wie viel Energie wird dabei übertragen?", "options": [ { "id": "a", "text": "150 J" }, { "id": "b", "text": "302 J" }, { "id": "c", "text": "600 J" }, { "id": "d", "text": "0,0067 J" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "ΔE = T·ΔS = 300 K · 2,0 J/K = 600 J." } ] }, { "id": "ph-wechselstrom-spule", "questions": [ { "id": "ph-wechselstrom-spule-xl", "prompt": "Wie verhält sich der induktive Widerstand X_L einer Spule, wenn die Frequenz steigt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er sinkt" }, { "id": "b", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Er steigt" }, { "id": "d", "text": "Er wird null" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "X_L = ω·L = 2π·f·L wächst mit der Frequenz." }, { "id": "ph-wechselstrom-spule-lampe", "prompt": "Eine Spule mit Eisenkern und ein Lämpchen liegen in Reihe, einmal an Gleichspannung, einmal an Wechselspannung. Bei Wechselspannung leuchtet das Lämpchen schwächer. Warum?", "options": [ { "id": "a", "text": "Wechselstrom fließt nur in eine Richtung" }, { "id": "b", "text": "Bei Wechselspannung kommt der induktive Widerstand der Spule hinzu" }, { "id": "c", "text": "Der ohmsche Widerstand des Drahts verschwindet" }, { "id": "d", "text": "Das Lämpchen ist für Wechselstrom nicht gebaut" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Die ständige Stromänderung induziert eine Gegenspannung; sie wirkt wie ein zusätzlicher Widerstand ω·L." }, { "id": "ph-wechselstrom-spule-z", "prompt": "Eine Spule hat R = 30 Ω und ω·L = 40 Ω. Wie groß ist ihr Scheinwiderstand Z?", "options": [ { "id": "a", "text": "10 Ω" }, { "id": "b", "text": "35 Ω" }, { "id": "c", "text": "50 Ω" }, { "id": "d", "text": "70 Ω" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "Z² = R² + (ω·L)² = 900 Ω² + 1600 Ω² = 2500 Ω², also Z = 50 Ω. Einfach addieren geht nicht." } ] }, { "id": "ph-wechselstrom-frequenzweiche", "questions": [ { "id": "ph-wechselstrom-frequenzweiche-xl", "prompt": "Wie verhält sich der induktive Widerstand X_L einer Spule, wenn die Frequenz steigt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er sinkt" }, { "id": "b", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Er steigt" }, { "id": "d", "text": "Er wird null" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "X_L = ω·L = 2π·f·L wächst mit der Frequenz." }, { "id": "ph-wechselstrom-frequenzweiche-xc", "prompt": "Wie verhält sich der kapazitive Widerstand X_C eines Kondensators, wenn die Frequenz steigt?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er steigt" }, { "id": "b", "text": "Er bleibt gleich" }, { "id": "c", "text": "Er sinkt" }, { "id": "d", "text": "Er wird unendlich groß" } ], "correctOptionId": "c", "explanation": "X_C = 1/(ω·C): Je höher die Frequenz, desto kleiner der Widerstand." }, { "id": "ph-wechselstrom-frequenzweiche-box", "prompt": "In einer Lautsprecherbox liegt vor dem Hochtöner ein Kondensator in Reihe. Warum?", "options": [ { "id": "a", "text": "Er speichert Musik für Pausen" }, { "id": "b", "text": "Er lässt hohe Frequenzen gut durch und sperrt tiefe" }, { "id": "c", "text": "Er lässt tiefe Frequenzen durch und sperrt hohe" }, { "id": "d", "text": "Er erhöht die Lautstärke aller Töne" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "X_C ist bei hohen Frequenzen klein und bei tiefen groß. Vor dem Tieftöner sitzt dagegen eine Spule." } ] }, { "id": "ph-erhaltung-rueckstoss", "questions": [ { "id": "ph-erhaltung-rueckstoss-unelastisch", "prompt": "Was bleibt bei einem vollkommen unelastischen Stoß erhalten?", "options": [ { "id": "a", "text": "Nur die Bewegungsenergie" }, { "id": "b", "text": "Nur der Impuls" }, { "id": "c", "text": "Impuls und Bewegungsenergie" }, { "id": "d", "text": "Nichts davon" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Der Impuls bleibt bei jedem Stoß erhalten. Ein Teil der Bewegungsenergie wird in Verformung und Wärme umgewandelt; die Gesamtenergie bleibt also erhalten, die Bewegungsenergie nicht." }, { "id": "ph-erhaltung-rueckstoss-fallen", "prompt": "Ein Ball fällt reibungsfrei aus 5,0 m Höhe. Wie schnell ist er unten (g ≈ 9,81 m/s²)?", "options": [ { "id": "a", "text": "etwa 5 m/s" }, { "id": "b", "text": "etwa 10 m/s" }, { "id": "c", "text": "etwa 49 m/s" }, { "id": "d", "text": "etwa 98 m/s" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "v = √(2·g·h) = √(2 · 9,81 · 5,0) m/s ≈ 9,9 m/s." }, { "id": "ph-erhaltung-rueckstoss-boot", "prompt": "Eine Person (60 kg) springt mit 2,0 m/s waagerecht von einem ruhenden Boot (120 kg). Wie schnell bewegt sich das Boot, wenn das Wasser nicht bremst?", "options": [ { "id": "a", "text": "2,0 m/s in Gegenrichtung" }, { "id": "b", "text": "1,0 m/s in Gegenrichtung" }, { "id": "c", "text": "0,5 m/s in Gegenrichtung" }, { "id": "d", "text": "4,0 m/s in Gegenrichtung" } ], "correctOptionId": "b", "explanation": "Gesamtimpuls vorher null: 60 kg · 2,0 m/s = 120 kg · v, also v = 1,0 m/s entgegen der Sprungrichtung." } ] } ] }