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Physik für Studierende der Humanmedizin MC-Testat (Teil 1) am 05.12.2015 Füllen Sie bitte die Kopfleiste gut leserlich aus!
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Anleitung zur Beantwortung der Fragen: Einfachauswahl Auf eine Frage bzw. Aussage folgen 5 Antworten (A – E), von denen nur eine zutreffend ist. Setzen Sie in das Kästchen hinter jeder Fragen-Nr. den entsprechenden Lösungsbuchstaben. Frage-Nr.: 1
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Gesamtpunktzahl
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1.
Ein kugelförmiger Körper sedimentiert in einer viskosen Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit. Welche der folgenden Aussagen über die dabei wirkenden Kräfte trifft zu? (A) Die Schwerkraft ist größer als die Summe von Auftriebs- und Reibungskraft. (B) Es wirken nur zwei Kräfte, Schwerkraft und Reibungskraft. (C) Die Schwerkraft ist kleiner als die Summe von Auftriebs- und Reibungskraft. (D) Alle wirkenden Kräfte heben sich gegenseitig auf. (E) Schwerkraft und Auftriebskraft heben sich gegenseitig auf.
2.
Welche der folgenden Größen ist keine skalare Größe? (A) Masse (B) Drehmoment (C) Viskosität (D) potentielle Energie (E) Zeit
3.
Der Kraftvektor wird gemäß der Skizze in die beiden senkrecht zueinander stehenden Teilkräfte und zerlegt. Welche Beziehung gilt zwischen den Beträgen dieser Vektoren Fx, Fy und F? (A) Fy = F sin
(B) (C) (D) (E)
Fy = F tan Fx + Fy = F Fx = Fy sin Fx2 + Fy2 = F
4.
Die Avogadro-Konstante (NA = 6,022 1023 mol-1) gibt die Anzahl der Teilchen in einem Mol einer Substanz an. Etwa welcher Stoffmenge entspricht die Anzahl von 1,5 × 1015 Teilchen? (A) 4 pmol (B) 2,5 nmol (C) 400 nmol (D) 2,5 µmol (E) 2,5 mmol
5.
Welche physikalische Größe kann über die folgende Kombination von Basiseinheiten dargestellt werden? Die Kombination kg m2 s-2 entspricht der physikalischen Größe (A) Kraft (B) Druck (C) Impuls (D) Trägheitsmoment (E) Drehmoment
6.
Wie wird die Zustandsänderung eines idealen Gases bezeichnet, bei der das Volumen des Gases konstant bleibt? (A) isomer (B) isochor (C) isobar (D) isotherm
(E)
adiabatisch
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7.
Bei welcher der folgenden Anordnungen von vier gleich großen ohmschen Widerständen entspricht der Gesamtwiderstand dem Wert eines Einzelwiderstandes?
(A)
(C)
(B)
(D)
(E)
8.
Das Gasgemisch Carbogen besteht aus 95 Volumenanteilen Sauerstoff und 5 Volumenanteilen Kohlendioxid. Welchen Partialdruck besitzt Sauerstoff, wenn Carbogen in einer Druckkammer unter einem Gesamtdruck von 400 kPa verwendet wird? (A) 20 kPa (B) 80 kPa (C) 95 kPa (D) 380 kPa (E) 400 kPa
9.
Welche Frequenz hat die in der Abbildung dargestellte nicht-sinusförmige Wechselspannung? (A) 100 Hz (B) 200 Hz (C) 500 Hz (D) 2000 Hz (E) 10000 Hz
10. Bei der Impedanzkardiographie wird elektrischer Wechselstrom der Frequenz von 100 Hz und einer effektiven Stromstärke von 1 mA durch den Brustkorb des Patienten geschickt, um Rückschlüsse auf das Herzschlagvolumen zu ziehen. Wie ändert sich die elektrische Impedanz des Brustraums, wenn sich bei der Messung die Effektivspannung um 0,4 mV ändert? (A) 0,2 (B) 0,4 (C) 10 (D) 40 (E) 100
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11. Die Volumenstromstärke eines laminar durchströmten, zylinderförmigen Blutgefäßes verdoppelt sich durch Vergrößerung des Gefäßradius bei sonst gleichbleibenden Strömungsparametern. Um welchen Faktor ändert sich dabei der Strömungswiderstand des Gefäßes? (A) um den Faktor 16 (B) um den Faktor 4 (C) um den Faktor 1 (D) um den Faktor 0,5 (E) um den Faktor 0,0625 12. Im Inneren einer Seifenblase herrscht gegenüber dem äußeren Medium ein zusätzlicher Druck von 40 Pa. Welchen Radius hat die Seifenblase, wenn das Seifenmaterial eine Oberflächenspannung von 2 × 10-2 N/m aufweist? (A) 1mm (B) 2 mm (C) 4 mm (D) 20 mm (E) 400 mm 13. Welche Leistung besitzt ein Tauchsieder mit einem elektrischen Widerstand von 20 durch den ein Strom von 10 A fließt? (A) 2000 W (B) 200 W (C) 20 W (D) 2W (E) 0,2 W 14. Welche elektrische Feldstärke besitzt das homogene elektrische Feld eines Plattenkondensators, wenn auf ein sich darin befindliches 5-fach positiv geladenes Teilchen eine Kraft von 4 × 10-16 N ausgeübt wird? Die Elementarladung beträgt 1,6 × 10-19 As. (A) 0,002 V/m (B) 6,4 V/m (C) 100 V/m (D) 500 V/m (E) 1280 V/m 15. Welche der folgenden Aussagen über den idealen Schwingungsvorgang eines mechanischen Fadenpendels treffen zu? (1) bei maximaler Auslenkung des Pendels ist die potentielle Energie minimal (2) beim Nulldurchgang (keine Auslenkung) ist die kinetische Energie minimal (3) die Summe aus potentieller und kinetischer Energie ist immer konstant (4) an den Umlenkpunkten ist die Gesamtenergie gleich der potentiellen Energie (A) (B) (C) (D) (E)
1-4: alle Aussagen sind richtig nur 2, 3 und 4 sind richtig nur 1 und 2 sind richtig nur 2 und 3 sind richtig nur 3 und 4 sind richtig
16. Ein zylinderförmiger Stab der Länge l = 50 cm und dem Durchmesser d = 3 cm wird auf Zug belastet. Dabei werden eine Dehnung von 2 ‰ und eine Querkontraktion von 0,8 ‰ gemessen. Welche Abmessungen hat der Stab unter dieser Belastung? (A) l‘ = 49,9 cm und d‘ = 3,0024 cm (B) l‘ = 50,1 cm und d‘ = 3,0024 cm (C) l‘ = 50,1 cm und d‘ = 2,9976 cm (D) l‘ = 51 cm und d‘ = 2,76 cm (E) l‘ = 49,9 cm und d‘ = 2,9976 cm
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17. Die besten Radprofis leisten maximal 1200 W und wiegen 60 kg. In welcher Zeit könnten sie einen Berganstieg (z.B. die steile Wand von Meerane) absolvieren (Höhenunterschied 30 m), wenn sie mit voller Leistung fahren? (A) 5s (B) 12 s (C) 15 s (D) 18 s (E) 72 s 18. Die Zellmembran bildet mit den Elektrolytlösungen des extra- und intrazellulären Raums einen elektrischen Kondensator. An einem Axonabschnitt folgt aus einem einseitigen Überschuss an einwertigen Kationen eine Potentialdifferenz von 20 mV. Die Kapazität des Axonabschnittes ist 64 pF. Etwa wie groß ist der Ladungsüberschuss auf der einen Seite der Axonmembran? Die Elementarladung beträgt 1,6 × 10-19 As. (A) 2 × 106 Ionen (B) 3,2 × 106 Ionen (C) 6,4 × 106 Ionen (D) 8 × 106 Ionen (E) 1 × 107Ionen 19. Ein Patient erhält zur Kreislaufstabilisierung physiologische Kochsalzlösung (siehe Skizze). Der Schlauch vom Vorratsbehälter zum Arm des Patienten sei 2 m lang und hängt etwas durch. Wie groß ist der Druck, unter dem die Lösung in die Vene appliziert wird? (A) 10 kPa (B) 12 kPa (C) 18 kPa (D) 20 kPa (E) 40 kPa
20. An einer großen Arterie im Blutkreislauf wird mit Hilfe der Ultraschall-Doppler-Sonographie bei kreisförmiger Querschnittsfläche ein Innendurchmesser von 10 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von 20 cm/s gemessen. Wie groß ist die sich daraus ergebende Volumenstromstärke? (A) 16 cm3/s (B) 18,3 cm3/s (C) 20 cm3/s (D) 24 cm3/s (E) 30 cm3/s 21. Welches Moment muss ein Schenkelhals des menschlichen Femurs etwa aufnehmen, wenn Rumpf, Arme und Kopf etwa eine Masse von 50 kg besitzen. Der Schenkelhals ist 5 cm lang, vernachlässigen Sie bei der Rechnung eine Neigung des Knochens. (A) 1 Nm (B) 1,25 Nm (C) 2,5 Nm (D) 12,5 Nm (E) 25 Nm
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22. Ein Herzschrittmacher besteht aus einem Kondensator, dessen Ladung den Stromstoß für die Erregung des Myokards erzeugt. Der Kondensator (C = 3 µF) wird über eine Batterie mit einer Spannung von 1 V geladen, der Kondensator gibt seine Ladung in Form eines Strompulses einer Dauer von 1 ms ab. Wie groß ist die Stromstärke des Entladepulses? (A) 0,3 mA (B) 0,333 mA (C) 1,333 mA (D) 1,5 mA (E) 3 mA 23. Wechselspannung ist im Vergleich zu Gleichspannung: (1) grundsätzlich ungefährlich (2) bei hohen Frequenzen (f > 300 kHz) für physiotherapeutische Anwendungen geeignet (3) bei einer Frequenz von 50 Hz und Ueff = 230 V gefährlicher als Gleichspannung (U = 230 V) (4) bei einer Frequenz von 50 Hz und Ueff = 230 V weniger gefährlich als Gleichspannung (U = 230 V). (A) (B) (C) (D) (E)
nur (2) ist richtig (1), (2) und (4) sind richtig (2) und (3) sind richtig (2), (3) und (4) sind richtig (1), (2), (3) und (4) sind richtig
24. Ein Flugzeug fliegt eine Strecke von 2400 km direkt von Ost nach West und nach kurzer Zwischenlandung zurück mit einer Geschwindigkeit von 1000 km/h. Dabei weht sowohl auf dem Hin- als auch auf dem Rückweg ein starker Wind aus Osten mit einer Geschwindigkeit von 200 km/h. Wie lange benötigt das Flugzeug zusammen für den gesamten Flug? (A) 6h (B) 5h (C) 4,8 h (D) 4,5 h (E) 4h 25. Auf dem Mt. Everest (8850 m Meereshöhe) beträgt der Luftdruck nur noch ca. 33 kPa. Wie groß ist hier der Sauerstoffpartialdruck? (A) 0.34 kPa (B) 3,1 kPa (C) 6,6 kPa (D) 10 kPa (E) 20 kPa 26. Quallen stoßen Wasser in eine bestimmte Richtung aus und bewegen sich dadurch in die genau entgegengesetzte Richtung. Welches physikalische Prinzip beschreibt diese Fortbewegungsart? (A) Impulserhaltung (B) Energieerhaltung (C) Drehimpulserhaltung (D) Hebelgesetz (E) actio = reactio (3. Newtonsches Axiom)
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27. Auf welchen Wert ändert sich die Zentrifugalkraft auf ein Kind auf einem Karussell, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Karussells verdoppelt wird? (A) ohne Angabe der Entfernung des Kindes vom Drehzentrum kann diese Aufgabe nicht gelöst werden (B) die Zentrifugalkraft bleibt konstant (C) die Zentrifugalkraft nimmt um den Faktor 1,41 zu (D) die Zentrifugalkraft verdoppelt sich (E) die Zentrifugalkraft vervierfacht sich 28. Für den Stromfluss in einer Elektrolytlösung gilt: (1) freie Elektronen leiten den elektrischen Strom (2) positive und negative Ionen leiten den elektrischen Strom (3) alle Ladungsträger bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit (4) nach einer Beschleunigungsphase bewegen sich die Ladungsträger mit konstanter Geschwindigkeit (A) (B) (C) (D) (E)
(2), (3) und (4) sind richtig (1), (2) und (4) sind richtig (2) und (4) sind richtig (1) und (4) sind richtig (2) und (3) sind richtig
29. Ein Eisberg schwimmt auf dem Wasser, dabei ragen 10% des Eises aus dem Wasser heraus. Welche der folgenden Aussagen ist richtig? (A) Das Eis hat eine größere Dichte als das Wasser. (B) Die Dichte des Eises beträgt 90% der Dichte des Wassers. (C) Die Dichte des Eises beträgt 50% der Dichte des Wassers. (D) Die Dichte des Eises beträgt 10% der Dichte des Wassers. (E) Die Auftriebskraft des Eisberges ist kleiner als seine Schwerkraft. 30. Ein Taucher befindet sich in 10 m Wassertiefe und atmet normale Luft aus einer Druckgasflasche ein. Welche Aussage ist richtig? (A) Das Lungenvolumen hat sich auf ein Viertel reduziert. (B) Der Taucher wird durch den hohen Wasserdruck stark komprimiert. (C) Der Schweredruck auf den Taucher beträgt 3 bar. (D) Im Blut des Tauchers hat sich deutlich mehr Stickstoff gelöst als an der Oberfläche. (E) Auf den Taucher wirkt keine Auftriebskraft.
