Endgeschwindigkeit im Feld: Übungen – Physik Grundkurs

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Übungsaufgaben

Die Aufgaben sind nach Anforderungsbereichen geordnet: Erst sitzen die Begriffe (AFB I), dann folgen die Rechnungen (AFB II), zuletzt Beurteilung und Fehlersuche (AFB III). Arbeite sie der Reihe nach durch.

1Der Energiesatz in WortenAFB I

Vervollständigen Sie den Text zur Beschleunigung längs der Feldlinien.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Längs der Feldlinien wirkt auf eine Ladung eine Kraft. Die Bewegung ist deshalb gleichmäßig beschleunigt — genau wie beim . Die vom Feld übertragene q · U wird vollständig in ½ m v² umgewandelt. Stellt man nach v um, steht die Spannung unter einer . Außerdem geht die des Teilchens ein: Bei derselben Spannung ist ein Proton viel langsamer als ein Elektron.

Der Text fasst den Energieweg zusammen: (q U = ½ m v²) für die Endgeschwindigkeit. Über den Energiesatz genügt allein die durchlaufene Spannung — Plattenabstand und Zeit werden nicht gebraucht.

2Aussagen prüfenAFB I

Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.

Aussage 1 von 5

Zwei Aussagen zielen auf denselben Kern: Die Endgeschwindigkeit hängt nur von U, q und m ab, nicht vom Plattenabstand. Wer bei der Geschwindigkeitsaufgabe nach einem Abstand sucht, sucht vergeblich — er wird schlicht nicht gebraucht.

3Rechenweg ordnenAFB I

Bringen Sie die Schritte zur Berechnung einer Endgeschwindigkeit in die richtige Reihenfolge.

Verschiebe die Zeilen mit den Pfeilen (oder per Tastatur), bis die Reihenfolge stimmt, und prüfe dann.

1Gegebene Größen notieren: Spannung U sowie Ladung q und Masse m des Teilchens

2Energiesatz ansetzen: q · U = ½ m v²

3Nach der gesuchten Größe umstellen: v = √(2 q U ÷ m)

4Zahlenwerte in SI-Einheiten einsetzen (Coulomb, Volt, Kilogramm)

5Wurzel ziehen und das Ergebnis mit der Einheit \(\mathrm{\frac{m}{s}}\) angeben

6Größenordnung prüfen: v muss deutlich unter 3 · 10⁸ \(\mathrm{\frac{m}{s}}\) bleiben

Entscheidend ist Schritt 3 vor Schritt 4: Wer zuerst Zahlen einsetzt und dann umstellt, verrechnet sich beim Wurzelziehen deutlich häufiger. Der letzte Schritt ist kein Schmuck — kommt ein Wert nahe oder über der Lichtgeschwindigkeit heraus, steckt entweder ein Rechenfehler drin oder die klassische Formel reicht nicht mehr aus.