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First 50 of 200 questions. Each one lists the choices, the correct answer, and an explanation. The checker at the top of this page saves progress in this browser when it is available.

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Question 1Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einer Reihenschaltung aus zwei Widerständen (R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω) liegt eine Gesamtspannung von 12 V an. Welcher Strom fließt durch den Stromkreis?

  1. 0,06 A
  2. 0,04 A Correct answer.
  3. 0,02 A
  4. 0,12 A

Explanation

In einer Reihenschaltung addieren sich die Widerstände zum Gesamtwiderstand: 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω. Nach dem ohmschen Gesetz gilt I = U/R = 12 V / 300 Ω = 0,04 A. Der Strom ist an jeder Stelle der Reihenschaltung gleich groß.

Question 2Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Welche Aussage beschreibt die Funktion eines Kondensators in einem Gleichstromkreis korrekt?

  1. Er erzeugt aus einem konstanten Magnetfeld eine Spannung.
  2. Er speichert elektrische Ladung und gibt sie beim Entladen wieder ab. Correct answer.
  3. Er lässt Gleichstrom unbegrenzt und ohne Widerstand durch.
  4. Er wandelt elektrische Energie dauerhaft in Wärme um.

Explanation

Ein Kondensator besteht aus zwei leitenden Platten mit einem Dielektrikum dazwischen und speichert Ladung, die beim Entladen wieder abgegeben wird. Im Gleichstromkreis lädt er sich auf und blockiert danach den weiteren Stromfluss. Die gespeicherte Energie beträgt E = ½·C·U².

Question 3Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Körper der Masse 2 kg wird auf der Erde (g ≈ 9,81 m/s²) angehoben. Welche Gewichtskraft wirkt auf ihn?

  1. 0,2 N
  2. 19,6 N Correct answer.
  3. 2,0 N
  4. 9,81 N

Explanation

Die Gewichtskraft berechnet sich als F = m·g. Mit m = 2 kg und g ≈ 9,81 m/s² ergibt sich F ≈ 19,62 N, gerundet 19,6 N. Die Masse selbst bleibt unabhängig vom Ort konstant, die Gewichtskraft dagegen hängt von der Fallbeschleunigung ab.

Question 4Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Was beschreibt der Wirkungsgrad einer technischen Anlage?

  1. Die Summe aller Verlustenergien im System
  2. Die maximal mögliche Leistung der Anlage
  3. Das Verhältnis von nutzbarer Energieabgabe zu zugeführter Energie Correct answer.
  4. Das Verhältnis von zugeführter zu nutzbarer Energie

Explanation

Der Wirkungsgrad η ist als Quotient aus Nutzenergie und zugeführter Energie definiert und liegt immer unter 1, da Verluste auftreten. Er gibt an, welcher Anteil der eingesetzten Energie tatsächlich genutzt wird. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet geringe Verluste.

Question 5Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Welche DNA-Basen bilden in der Doppelhelix ein komplementäres Paar?

  1. Adenin und Thymin Correct answer.
  2. Guanin und Thymin
  3. Adenin und Guanin
  4. Cytosin und Thymin

Explanation

Nach den Basenpaarungsregeln verbindet sich Adenin über zwei Wasserstoffbrücken mit Thymin, Guanin über drei mit Cytosin. Diese komplementäre Paarung hält die beiden Stränge zusammen und ermöglicht die exakte Replikation. Die Reihenfolge der Basen trägt die genetische Information.

Question 6Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem Hebel liegt die Last 0,5 m vom Drehpunkt entfernt, die Kraft wirkt 2 m entfernt. Wie groß ist die zur Last von 400 N nötige Kraft im Gleichgewicht?

  1. 400 N
  2. 1600 N
  3. 100 N Correct answer.
  4. 200 N

Explanation

Im Hebelgleichgewicht gilt Kraft mal Kraftarm gleich Last mal Lastarm: F·2 m = 400 N·0,5 m. Daraus folgt F = 200 Nm / 2 m = 100 N. Ein längerer Kraftarm verringert also die aufzubringende Kraft.

Question 7Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Welche Aufgabe hat ein Getriebe in einem technischen Antriebssystem?

  1. Es regelt ausschließlich die Temperatur des Motors.
  2. Es speichert mechanische Energie dauerhaft als Federkraft.
  3. Es wandelt Drehzahl und Drehmoment zwischen Motor und Abtrieb um. Correct answer.
  4. Es erzeugt die elektrische Energie für den Motor.

Explanation

Ein Getriebe überträgt Drehbewegungen und ändert dabei das Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment. Bei Übersetzung ins Langsame sinkt die Drehzahl, während das Drehmoment steigt. Die übertragene Leistung bleibt dabei näherungsweise konstant.

Question 8Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Eine Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme und gibt sie an ein Gebäude ab. Welche Aussage zur Energiebilanz ist korrekt?

  1. Die abgegebene Wärme ist stets kleiner als die elektrische Antriebsenergie.
  2. Die abgegebene Wärme entspricht genau der aufgenommenen elektrischen Energie.
  3. Die abgegebene Wärme ist größer als die aufgenommene elektrische Antriebsenergie. Correct answer.
  4. Die Wärmepumpe erzeugt Energie aus dem Nichts.

Explanation

Eine Wärmepumpe entnimmt der Umgebung Wärme und fügt die elektrische Antriebsenergie des Kompressors hinzu. Die ans Gebäude abgegebene Wärme ist daher größer als die eingesetzte elektrische Energie, was durch die Leistungszahl ausgedrückt wird. Der Energieerhaltungssatz bleibt gewahrt, da die Umweltwärme mitgezählt wird.

Question 9Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit von 20 m/s. Welche Strecke legt es in 30 Sekunden zurück?

  1. 600 m Correct answer.
  2. 150 m
  3. 60 m
  4. 300 m

Explanation

Bei konstanter Geschwindigkeit gilt s = v·t. Mit v = 20 m/s und t = 30 s ergibt sich s = 600 m. Die Einheiten Meter pro Sekunde und Sekunde kürzen sich zu Metern.

Question 10Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Zwei Widerstände R1 = 60 Ω und R2 = 30 Ω sind parallel geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?

  1. 20 Ω Correct answer.
  2. 45 Ω
  3. 90 Ω
  4. 18 Ω

Explanation

Bei Parallelschaltung addieren sich die Kehrwerte: 1/R = 1/60 + 1/30 = 1/60 + 2/60 = 3/60. Daraus folgt R = 60/3 = 20 Ω. Der Gesamtwiderstand ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.

Question 11Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Kondensator mit C = 100 µF wird auf 10 V aufgeladen. Welche Energie ist gespeichert?

  1. 10 mJ
  2. 1 mJ
  3. 5 mJ Correct answer.
  4. 0,5 mJ

Explanation

Die Energie im Kondensator berechnet sich als E = ½·C·U². Mit C = 100 µF = 1·10⁻⁴ F und U = 10 V ergibt sich E = ½·1·10⁻⁴·100 = 5·10⁻³ J = 5 mJ. Der Faktor ½ ist wesentlich, da die Spannung beim Laden von null ansteigt.

Question 12Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Transformator hat primär 1000 Windungen und sekundär 200 Windungen. Bei einer Primärspannung von 230 V beträgt die Sekundärspannung (idealer Transformator) etwa:

  1. 46 V Correct answer.
  2. 230 V
  3. 1150 V
  4. 23 V

Explanation

Für den idealen Transformator gilt U1/U2 = N1/N2. Umgestellt ergibt sich U2 = U1·N2/N1 = 230 V·200/1000 = 46 V. Ein Windungsverhältnis von 5:1 setzt die Spannung entsprechend auf ein Fünftel herab.

Question 13Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Welche Rolle spielt ATP im Stoffwechsel einer Zelle?

  1. Es dient als universeller Energieträger, der Energie für zelluläre Prozesse bereitstellt. Correct answer.
  2. Es bildet die Hauptmasse der Zellmembran.
  3. Es speichert die Erbinformation in der DNA.
  4. Es katalysiert die Replikation der Chromosomen.

Explanation

ATP (Adenosintriphosphat) gibt bei der Hydrolyse zu ADP und Phosphat Energie frei, die zelluläre Prozesse antreibt. Es wirkt als kurzlebiger universeller Energieträger und wird ständig regeneriert. Die Erbinformation dagegen liegt in der DNA.

Question 14Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei der Photosynthese entsteht aus Kohlendioxid und Wasser Traubenzucker. Welche Aussage zur Lichtreaktion ist korrekt?

  1. Kohlendioxid wird in der Lichtreaktion zu Zucker umgebaut.
  2. Die Lichtreaktion findet im Zellplasma statt und benötigt kein Chlorophyll.
  3. Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt und dabei Sauerstoff freigesetzt. Correct answer.
  4. Traubenzucker wird direkt in der Lichtreaktion gebildet.

Explanation

In der Lichtreaktion der Photosynthese wird Lichtenergie über Chlorophyll aufgenommen und in ATP und NADPH umgewandelt; dabei wird Wasser gespalten und Sauerstoff freigesetzt. Die eigentliche Zuckersynthese aus Kohlendioxid erfolgt anschließend im Calvin-Zyklus. Beide Phasen sind räumlich und funktionell gekoppelt.

Question 15Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Körper wird aus 5 m Höhe fallen gelassen. Mit welcher Geschwindigkeit trifft er näherungsweise auf (Luftwiderstand vernachlässigt, g ≈ 9,81 m/s²)?

  1. 9,9 m/s Correct answer.
  2. 24,5 m/s
  3. 49 m/s
  4. 4,9 m/s

Explanation

Aus dem Energieerhaltungssatz folgt v = √(2·g·h). Mit g ≈ 9,81 m/s² und h = 5 m ergibt sich v = √(2·9,81·5) ≈ √98,1 ≈ 9,9 m/s. Die Masse kürzt sich heraus, sodass die Fallgeschwindigkeit massenunabhängig ist.

Question 16Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Warum wird bei der Übertragung elektrischer Energie über weite Strecken die Spannung hochtransformiert?

  1. Weil der Widerstand der Leitung mit steigender Spannung abnimmt.
  2. Weil bei hoher Spannung der Strom kleiner ist und dadurch die Verlustleistung in den Leitungen sinkt. Correct answer.
  3. Weil hohe Spannungen die Leitungen kühlen und so den Widerstand senken.
  4. Weil hohe Spannung die Frequenz des Wechselstroms erhöht.

Explanation

Die Verlustleistung in einer Leitung beträgt P_verlust = I²·R. Bei gleicher übertragener Leistung P = U·I sinkt der Strom, wenn die Spannung erhöht wird, wodurch die Verluste quadratisch mit dem Strom abnehmen. Deshalb wird die Spannung für den Ferntransport hochtransformiert.

Question 17Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische um. Welches physikalische Prinzip liegt der Drehbewegung eines Gleichstrommotors zugrunde?

  1. Die elektrostatische Abstoßung gleichnamiger Ladungen
  2. Die Induktion durch ein konstantes Magnetfeld ohne Stromfluss
  3. Die Wärmeausdehnung des Leitermaterials im Feld
  4. Die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld Correct answer.

Explanation

Fließt Strom durch einen Leiter in einem Magnetfeld, wirkt die Lorentzkraft senkrecht zu Strom und Feld. Diese Kraft erzeugt im Gleichstrommotor das Drehmoment auf die Ankerspule. Ein Kommutator sorgt dafür, dass die Stromrichtung und damit die Drehrichtung erhalten bleibt.

Question 18Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem Versuch wird eine Pflanze in einem geschlossenen Gefäß mit radioaktiv markiertem CO2 beleuchtet. Wo lässt sich die Radioaktivität nach einiger Zeit vor allem nachweisen?

  1. Nur im freien Sauerstoff, der freigesetzt wird
  2. Nur in den Wurzeln, die kein Licht erhalten
  3. In organischen Verbindungen wie Zucker, die durch Photosynthese entstanden sind Correct answer.
  4. Ausschließlich im Wasser, das die Pflanze aufnimmt

Explanation

Das markierte Kohlendioxid wird im Calvin-Zyklus der Photosynthese fixiert und in Zucker und andere organische Verbindungen eingebaut. Der freigesetzte Sauerstoff stammt dagegen aus der Spaltung des Wassers, nicht aus dem CO2. Daher findet sich die Markierung vor allem in den photosynthetisch gebildeten Kohlenhydraten.

Question 19Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Federpendel schwingt harmonisch mit einer Periodendauer T. Wie verändert sich T, wenn die Masse vervierfacht wird und die Federkonstante gleich bleibt?

  1. T verdoppelt sich. Correct answer.
  2. T bleibt unverändert.
  3. T vervierfacht sich.
  4. T halbiert sich.

Explanation

Für das Federpendel gilt T = 2π·√(m/D). Die Periodendauer ist proportional zur Wurzel der Masse. Vervierfacht sich die Masse, so wächst die Wurzel aus 4, also verdoppelt sich T.

Question 20Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Welche Aussage zum Treibhauseffekt ist physikalisch zutreffend?

  1. Treibhausgase reflektieren das sichtbare Sonnenlicht zurück ins All und kühlen so die Erde.
  2. Treibhausgase absorbieren die von der Erdoberfläche abgegebene Infrarotstrahlung und erwärmen die Atmosphäre. Correct answer.
  3. Treibhausgase erzeugen Wärme durch Kernfusion in der Atmosphäre.
  4. Treibhausgase verhindern, dass Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht.

Explanation

Die Erdoberfläche gibt absorbierte Sonnenenergie als langwellige Infrarotstrahlung wieder ab. Treibhausgase wie CO2 und Methan absorbieren diese Strahlung und strahlen sie teils zur Erde zurück, wodurch sich die untere Atmosphäre erwärmt. Sichtbares Sonnenlicht wird dabei kaum beeinflusst.

Question 21Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Kupferdraht der Länge 0,5 m wird senkrecht zu einem Magnetfeld der Flussdichte 0,2 T mit 4 m/s bewegt. Welche Induktionsspannung entsteht?

  1. 1,6 V
  2. 0,4 V Correct answer.
  3. 0,1 V
  4. 0,04 V

Explanation

Bewegt sich ein Leiter senkrecht zu einem Magnetfeld, gilt für die Induktionsspannung U = B·l·v. Mit B = 0,2 T, l = 0,5 m und v = 4 m/s ergibt sich U = 0,2·0,5·4 = 0,4 V. Die Spannung entsteht durch die Änderung des von der Fläche durchsetzten magnetischen Flusses.

Question 22Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem idealen Carnot-Prozess arbeitet eine Wärmekraftmaschine zwischen 600 K und 300 K. Welcher Wirkungsgrad ergibt sich maximal?

  1. 50 % Correct answer.
  2. 75 %
  3. 100 %
  4. 33 %

Explanation

Der Carnot-Wirkungsgrad ist η = 1 − T_kalt/T_warm. Mit 300 K und 600 K ergibt sich η = 1 − 0,5 = 0,5, also 50 %. Kein realer Prozess zwischen diesen Temperaturen kann diesen Wert überschreiten.

Question 23Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Zwei identische Federn mit Federkonstante D werden hintereinander (in Reihe) gehängt. Welche effektive Federkonstante hat die Anordnung?

  1. D/4
  2. 2D
  3. D/2 Correct answer.
  4. D

Explanation

Bei in Reihe geschalteten Federn addieren sich die Nachgiebigkeiten: 1/D_ges = 1/D + 1/D = 2/D, also D_ges = D/2. Die Anordnung ist weicher als eine einzelne Feder, da sich die Verlängerungen bei gleicher Kraft addieren.

Question 24Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Gen wird durch eine Punktmutation so verändert, dass ein Stopcodon vorzeitig entsteht. Welche Folge hat dies für die Proteinbiosynthese?

  1. Es wird ein zusätzliches Aminosäurepaar eingebaut, das Protein wird länger.
  2. Die Translation bricht vorzeitig ab, und es entsteht ein verkürztes Protein. Correct answer.
  3. Die Transkription kann nicht mehr starten, sodass keine mRNA gebildet wird.
  4. Die DNA-Replikation wird blockiert, sodass die Zelle nicht mehr teilt.

Explanation

Entsteht durch eine Nonsense-Mutation ein vorzeitiges Stopcodon, erkennt die Ribosomenmaschinerie das Translationsende zu früh. Die Translation bricht ab, und das entstehende Protein ist verkürzt und meist funktionslos. Die Transkription selbst kann weiterhin ablaufen.

Question 25Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein Block der Masse 4 kg gleitet reibungsfrei eine schiefe Ebene mit 30° Neigung hinab. Welche Beschleunigung erfährt er (g ≈ 9,81 m/s²)?

  1. 8,5 m/s²
  2. 4,9 m/s² Correct answer.
  3. 9,81 m/s²
  4. 2,45 m/s²

Explanation

Die hangabwärts wirkende Komponente der Gewichtskraft ist F = m·g·sin(30°). Da sin(30°) = 0,5, folgt a = g·sin(30°) ≈ 9,81·0,5 ≈ 4,9 m/s². Die Masse kürzt sich heraus, sodass die Beschleunigung massenunabhängig ist.

Question 26Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Projekt soll eine stabile Brücke aus Papierstreifen bauen. Welche konstruktive Maßnahme erhöht bei gleichem Materialeinsatz vor allem die Tragfähigkeit einer flachen Papierbrücke?

  1. Die Streifen zu einem Fachwerk mit Dreiecksverbänden verkleben Correct answer.
  2. Die Streifen mit Wasser befeuchten und anschließend trocknen lassen
  3. Die Streifen nur an den Enden punktuell verkleben
  4. Die Streifen möglichst lang und flach ohne Versteifung verlegen

Explanation

Dreiecksverbände sind statisch bestimmt und leiten Zug- und Druckkräfte gerichtet über die Streben ab, sodass sich die Last auf viele Bauteile verteilt. Flache, unversteifte Streifen tragen fast nur über Biegesteifigkeit und knicken früh aus. Ein Fachwerk nutzt das Material daher deutlich effizienter als eine reine Flächenverklebung.

Question 27Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird eine Solarzelle mit einer Lampe beleuchtet. Die gemessene Spannung bleibt konstant, der Strom steigt jedoch, als die Lampe näher rückt. Wie lässt sich diese Beobachtung physikalisch deuten?

  1. Die Lichtfarbe verschiebt sich ins Infrarote und die Zelle wandelt Wärme direkt in Strom um
  2. Die Zelle erwärmt sich und der Innenwiderstand sinkt auf null, wodurch die Spannung zusammenbricht
  3. Die höhere Beleuchtungsstärke erzeugt mehr freie Ladungsträger pro Zeit, die Spannung bleibt durch die Zellcharakteristik begrenzt Correct answer.
  4. Die Spannung bleibt konstant, weil der Strom unabhängig von der Einstrahlung ist

Explanation

Bei einer Solarzelle bestimmt die Einstrahlungsleistung, wie viele Elektron-Loch-Paare pro Zeit getrennt werden, also den Photostrom. Die Spannung wird dagegen weitgehend durch die Diodenkennlinie und die Temperatur festgelegt und ändert sich nur logarithmisch mit dem Strom. Eine stärkere Beleuchtung erhöht daher vor allem den Strom, nicht proportional die Spannung.

Question 28Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einer NwT-Aufgabe wird ein Bauteil aus Aluminium mit einem gleich großen Bauteil aus Stahl verglichen. Beide werden um 20 K erwärmt. Was gilt für die Längenausdehnung, wenn Aluminium einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten als Stahl hat?

  1. Das Aluminiumteil dehnt sich stärker aus als das Stahlteil Correct answer.
  2. Keines der Teile dehnt sich aus, da die Temperaturänderung unter 100 K liegt
  3. Beide Teile dehnen sich gleich stark aus, weil die Erwärmung gleich ist
  4. Das Stahlteil dehnt sich stärker aus, weil Stahl dichter ist

Explanation

Die Längenänderung ist proportional zu Ausgangslänge, Längenausdehnungskoeffizient und Temperaturdifferenz. Bei gleicher Länge und gleicher Erwärmung dehnt sich das Material mit dem größeren Koeffizienten stärker aus, hier also Aluminium. Die Dichte des Materials spielt für die Wärmedehnung keine Rolle.

Question 29Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem NwT-Versuch wird ein dünner Kupferstab in eine Flamme gehalten. Welche Beobachtung zur Wärmeleitung ist bei gleichem Material und gleicher Temperaturdifferenz zu erwarten, wenn der Stab doppelt so lang ist?

  1. Der Wärmestrom bleibt unverändert
  2. Der Wärmestrom verdoppelt sich
  3. Der Wärmestrom vervierfacht sich
  4. Der Wärmestrom durch den Stab halbiert sich Correct answer.

Explanation

Der Wärmestrom durch Leitung ist umgekehrt proportional zur Länge des Leiters: Q/t = λ·A·ΔT/l. Wird die Länge bei sonst gleichen Größen verdoppelt, halbiert sich der Wärmestrom. Die Querschnittsfläche und die Temperaturdifferenz bleiben dabei konstant.

Question 30Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt soll ein Roboterarm eine Last anheben. Welche Größe beschreibt die Fähigkeit des Motors, eine Last in kurzer Zeit über eine bestimmte Höhe zu heben?

  1. Der Wirkungsgrad des Getriebes
  2. Die Masse des Roboterarms
  3. Das Drehmoment im Stillstand
  4. Die mechanische Leistung des Motors Correct answer.

Explanation

Leistung ist Arbeit pro Zeit, also m·g·h/t beim Heben einer Last. Sie erfasst gerade die Kombination aus gehobener Last und benötigter Zeit. Drehmoment und Wirkungsgrad sind zwar relevant, beschreiben aber nicht direkt die zeitliche Umsetzung von Arbeit.

Question 31Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem NwT-Praktikum wird eine Probe mit einem Indikatorpapier geprüft. Welche Aussage beschreibt korrekt, wie ein Universalindikator den pH-Wert anzeigt?

  1. Er misst die elektrische Leitfähigkeit der Lösung und rechnet sie in pH um
  2. Er zeigt den pH-Wert nur bei sauren Lösungen zuverlässig an
  3. Er bestimmt den pH-Wert über die Dichte der Lösung
  4. Er ändert seine Farbe abhängig von der Protonenkonzentration der Lösung Correct answer.

Explanation

Universalindikatoren sind Farbstoffgemische, deren Protonierungszustand vom pH-Wert abhängt und sich dadurch in der Farbe unterscheidet. Aus dem Farbton lässt sich der pH-Bereich ablesen. Leitfähigkeit und Dichte sind davon unabhängige Messgrößen.

Question 32Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Modell soll Wasserstoff als Energieträger genutzt werden. Welche Eigenschaft macht Wasserstoff für die Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen besonders geeignet?

  1. Er hat eine geringere Energiedichte pro Masse als Benzin
  2. Er lässt sich durch Elektrolyse aus Wasser herstellen und später in Brennstoffzellen wieder verstromen Correct answer.
  3. Er kann nur bei Temperaturen unter 0 °C gespeichert werden
  4. Er kommt in großen Mengen als freies Gas in der Atmosphäre vor

Explanation

Wasserstoff wirkt als chemischer Energiespeicher: Elektrolyse wandelt überschüssigen Strom in Wasserstoff, eine Brennstoffzelle gewinnt daraus wieder elektrische Energie. So lassen sich zeitliche Lücken zwischen Erzeugung und Verbrauch ausgleichen. Wasserstoff muss dafür erst hergestellt werden und ist kein natürlich verfügbares Brenngas.

Question 33Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird ein Signal mit einem Oszilloskop dargestellt. Auf dem Schirm erscheint eine Sinuskurve, deren Periode zwei Kästchen breit ist, bei einer Zeitablenkung von 0,5 ms pro Kästchen. Wie groß ist die Frequenz des Signals?

  1. 500 Hz
  2. 2000 Hz
  3. 250 Hz
  4. 1000 Hz Correct answer.

Explanation

Die Periodendauer beträgt zwei Kästchen mal 0,5 ms, also 1 ms. Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer: f = 1/0,001 s = 1000 Hz. Damit liegt das Signal im Kilohertzbereich.

Question 34Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Team untersucht die Reibung eines Schlittens auf einer Schiene. Bei konstanter Zugkraft wird der Schlitten schneller. Welche Aussage beschreibt die wirkende Reibungskraft während der Bewegung am treffendsten?

  1. Sie verschwindet vollständig, sobald sich der Schlitten bewegt
  2. Sie wirkt der Bewegungsrichtung entgegen und wächst mit der Normalkraft Correct answer.
  3. Sie wirkt in Bewegungsrichtung und beschleunigt den Schlitten
  4. Sie ist unabhängig von der Beschaffenheit der Kontaktflächen

Explanation

Gleitreibung wirkt immer entgegen der Relativbewegung der Kontaktflächen. Ihre Stärke hängt über den Reibungskoeffizienten von der Normalkraft und der Materialpaarung ab. Sie kann eine Bewegung daher bremsen, aber nicht antreiben.

Question 35Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird eine Platine mit einem Spannungsteiler aus zwei gleichen Widerständen aufgebaut. Die Gesamtspannung beträgt 12 V. Welche Spannung fällt über einem der beiden Widerstände ab, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist?

  1. 3 V
  2. 6 V Correct answer.
  3. 12 V
  4. 24 V

Explanation

Bei zwei gleichen in Reihe geschalteten Widerständen teilt sich die Gesamtspannung zu gleichen Teilen auf. Über jedem Widerstand liegen daher 6 V. Die Summe der Teilspannungen ergibt wieder die Gesamtspannung von 12 V.

Question 36Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem NwT-Versuch wird ein Ball senkrecht nach oben geworfen. Am höchsten Punkt seiner Bahn gilt für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung (Luftwiderstand vernachlässigt):

  1. Die Geschwindigkeit ist null, die Beschleunigung zeigt nach oben
  2. Geschwindigkeit und Beschleunigung sind beide null
  3. Die Geschwindigkeit zeigt nach oben, die Beschleunigung ist null
  4. Die Geschwindigkeit ist null, die Beschleunigung zeigt nach unten Correct answer.

Explanation

Am höchsten Punkt kehrt sich die Bewegungsrichtung um, die Geschwindigkeit ist dort momentan null. Die Erdbeschleunigung wirkt jedoch während des gesamten Flugs nach unten und ist auch am Umkehrpunkt vorhanden. Deshalb ist der Ball dort nicht kräftefrei.

Question 37Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt soll ein digitales Thermometer mit einem NTC-Widerstand gebaut werden. Wie verhält sich der Widerstand eines NTC-Bauteils bei steigender Temperatur?

  1. Er nimmt zu, weil sich die Atome weiter auseinanderbewegen
  2. Er springt sprunghaft zwischen zwei festen Werten
  3. Er bleibt konstant, weil die Spannung geregelt wird
  4. Er nimmt ab, weil mehr Ladungsträger freigesetzt werden Correct answer.

Explanation

Bei einem NTC (negativer Temperaturkoeffizient) sinkt der Widerstand mit steigender Temperatur. Ursache ist die zunehmende Zahl freier Ladungsträger im Halbleitermaterial. Diese Temperaturabhängigkeit macht den NTC als Sensor nutzbar.

Question 38Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einem NwT-Projekt zur Abwasserreinigung wird eine Probe mit Kalkwasser versetzt und trübt sich. Welche Aussage zur Ursache ist korrekt?

  1. Kohlenstoffdioxid hat sich gelöst und schwer lösliches Calciumcarbonat gebildet Correct answer.
  2. Sauerstoff hat sich gelöst und Calciumoxid gebildet
  3. Stickstoff hat mit Wasser Salpetersäure gebildet
  4. Wasserstoff hat das Calciumhydroxid zu Calciumhydrid reduziert

Explanation

Kalkwasser ist eine Calciumhydroxidlösung. Kohlenstoffdioxid reagiert damit zu schwer löslichem Calciumcarbonat, das als weiße Trübung ausfällt. Dieser Nachweis ist typisch für CO2 aus biologischen oder technischen Prozessen.

Question 39Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Team dimensioniert eine Leitung für eine Werkstatt. Bei gleicher Leitungslänge und gleichem Material soll der Leiterquerschnitt verdoppelt werden. Wie wirkt sich das auf den Widerstand der Leitung aus?

  1. Der Widerstand bleibt gleich
  2. Der Widerstand vervierfacht sich
  3. Der Widerstand verdoppelt sich
  4. Der Widerstand halbiert sich Correct answer.

Explanation

Der Widerstand eines Leiters ist umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche: R = ρ·l/A. Verdoppelt sich A bei gleicher Länge und gleichem Material, halbiert sich R. Das senkt zugleich die Verluste in der Leitung.

Question 40Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird ein Elektromagnet mit Eisenkern gebaut. Welche Maßnahme erhöht bei gleicher Spule und gleichem Strom die magnetische Flussdichte im Kern am wirksamsten?

  1. Ein Kernmaterial mit hoher Permeabilität verwenden Correct answer.
  2. Die Spule mit Kupferdraht statt Aluminiumdraht wickeln
  3. Die Windungszahl halbieren
  4. Den Eisenkern durch einen Kunststoffkern ersetzen

Explanation

Die magnetische Flussdichte hängt über die Permeabilität des Kernmaterials von dessen Magnetisierbarkeit ab. Weichmagnetisches Eisen mit hoher Permeabilität bündelt das Feld deutlich stärker als Luft oder Kunststoff. Damit steigt die Feldstärke im Kern bei gleicher Stromstärke erheblich.

Question 41Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einer NwT-Untersuchung wird ein Enzym bei 60 °C für einige Minuten erhitzt und danach auf 37 °C abgekühlt. Die Umsatzrate bleibt anschließend sehr niedrig. Wie ist das zu erklären?

  1. Die Substratmoleküle wurden beim Erhitzen verbraucht
  2. Bei 37 °C ist die Reaktion grundsätzlich gehemmt
  3. Das Enzym wurde durch die Hitze chemisch in ein Substrat umgewandelt
  4. Die räumliche Struktur des Enzyms wurde durch die Hitze irreversibel verändert Correct answer.

Explanation

Enzyme sind Proteine, deren Wirkung von einer bestimmten räumlichen Faltung des aktiven Zentrums abhängt. Hohe Temperaturen zerstören diese Struktur durch Denaturierung, die meist nicht rückgängig gemacht wird. Nach dem Abkühlen bleibt das Enzym daher weitgehend funktionslos.

Question 42Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt soll ein Mikrocontroller eine LED über einen Transistor schalten. Warum wird ein Transistor statt eines direkten Anschlusses der LED an den Ausgang verwendet?

  1. Der Transistor erlaubt es, mit einem kleinen Steuerstrom einen größeren Laststrom zu schalten Correct answer.
  2. Der Transistor misst die Helligkeit der LED und regelt sie nach
  3. Der Transistor erhöht die Versorgungsspannung der LED
  4. Der Transistor wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um

Explanation

Ein Transistor wirkt als stromgesteuerter Schalter: Ein kleiner Basisstrom steuert einen deutlich größeren Kollektorstrom. So kann der Mikrocontroller eine Last schalten, die seinen eigenen Ausgangsstrom übersteigen würde. Das schützt zugleich den Controller vor Überlastung.

Question 43Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einer NwT-Messung wird die Dichte eines unbekannten Festkörpers bestimmt. Ein Würfel mit 2 cm Kantenlänge hat eine Masse von 16 g. Welche Dichte ergibt sich?

  1. 4 g/cm³
  2. 0,5 g/cm³
  3. 8 g/cm³
  4. 2 g/cm³ Correct answer.

Explanation

Das Volumen des Würfels beträgt (2 cm)³ = 8 cm³. Die Dichte ist Masse geteilt durch Volumen: 16 g / 8 cm³ = 2 g/cm³. Damit liegt der Wert im Bereich von Kunststoffen oder leichten Gesteinen.

Question 44Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird die Kennlinie einer Diode aufgenommen. Welche Aussage beschreibt das typische Verhalten einer Siliziumdiode in Durchlassrichtung?

  1. Der Strom steigt schon bei 0 V linear mit der Spannung
  2. Ab einer Schwellenspannung steigt der Strom stark an Correct answer.
  3. Der Strom bleibt in Durchlassrichtung unabhängig von der Spannung null
  4. Der Strom fließt nur bei Sperrspannung größer als 5 V

Explanation

Eine Siliziumdiode leitet erst ab einer Schwellenspannung von etwa 0,7 V nennenswert. Danach steigt der Strom bei weiterer Spannungserhöhung stark an, während die Spannung über der Diode nur wenig zunimmt. Unterhalb der Schwelle sperrt sie praktisch.

Question 45Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Team vergleicht zwei Getriebemotoren für einen Fahrroboter. Motor A liefert bei gleicher Spannung ein größeres Drehmoment bei kleinerer Drehzahl, Motor B ein kleineres Drehmoment bei größerer Drehzahl. Welche Aussage zur Leistung ist bei gleicher abgegebener Leistung zutreffend?

  1. Motor A hat zwangsläufig die höhere Leistung, weil sein Drehmoment größer ist
  2. Die Leistung lässt sich aus Drehmoment und Drehzahl nicht bestimmen
  3. Motor B hat die höhere Leistung, weil seine Drehzahl größer ist
  4. Beide wandeln pro Zeit gleich viel Energie um, verteilt auf unterschiedliche Drehzahl und Drehmoment Correct answer.

Explanation

Die mechanische Leistung eines rotierenden Antriebs ist das Produkt aus Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit. Bei gleicher Leistung können sich beide Größen gegenläufig verhalten, sodass ein hohes Drehmoment eine niedrige Drehzahl ausgleicht. Die pro Zeit umgesetzte Energie ist dann bei beiden Motoren gleich.

Question 46Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird ein Schaltkreis mit einem Kondensator und einem Widerstand aufgebaut. Nach dem Entladen wird der Kondensator über den Widerstand entladen. Welche Aussage beschreibt den zeitlichen Verlauf der Entladung?

  1. Die Spannung bleibt konstant und der Strom sinkt exponentiell
  2. Die Spannung steigt zunächst an und fällt dann steil ab
  3. Die Spannung sinkt exponentiell mit der Zeit ab Correct answer.
  4. Die Spannung sinkt linear mit der Zeit ab

Explanation

Beim Entladen eines RC-Glieds nimmt die Spannung exponentiell mit der Zeit ab. Die Zeitkonstante τ = R·C bestimmt, wie schnell der Abfall verläuft. Nach etwa fünf Zeitkonstanten ist der Kondensator praktisch entladen.

Question 47Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Projekt untersucht die Wärmeabgabe eines Gebäudes. Zwei Wände gleicher Fläche und Dicke bestehen aus Material A mit λ = 0,04 W/(m·K) und Material B mit λ = 0,40 W/(m·K). Welche Aussage zum Wärmestrom bei gleicher Temperaturdifferenz ist korrekt?

  1. Durch Wand A fließt der zehnfache Wärmestrom, weil sie besser dämmt
  2. Durch Wand B fließt der hundertfache Wärmestrom
  3. Durch Wand B fließt der zehnfache Wärmestrom im Vergleich zu Wand A Correct answer.
  4. Beide Wände führen den gleichen Wärmestrom, da die Fläche gleich ist

Explanation

Der Wärmestrom ist proportional zur Wärmeleitfähigkeit λ, wenn Fläche, Dicke und Temperaturdifferenz gleich sind. Da λ von B zehnmal so groß ist wie das von A, ist auch der Wärmestrom zehnmal größer. Material A dämmt also deutlich besser.

Question 48Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Bei einer NwT-Aufgabe wird ein Körper auf einer Kreisbahn mit konstanter Bahngeschwindigkeit bewegt. Welche Aussage über die wirkende Beschleunigung ist korrekt?

  1. Sie zeigt tangential zur Bahn und erhöht den Betrag der Geschwindigkeit
  2. Sie zeigt nach außen und wird durch die Zentrifugalkraft im Inertialsystem verursacht
  3. Sie ist null, weil der Betrag der Geschwindigkeit konstant ist
  4. Sie zeigt zum Kreismittelpunkt und ändert die Richtung der Geschwindigkeit Correct answer.

Explanation

Bei gleichförmiger Kreisbewegung ändert sich ständig die Richtung der Geschwindigkeit, nicht ihr Betrag. Die dafür nötige Zentripetalbeschleunigung zeigt zum Kreismittelpunkt. Eine tangentiale Beschleunigung würde dagegen den Betrag der Geschwindigkeit verändern.

Question 49Naturwissenschaft und Technik (NwT)

In einem NwT-Projekt wird ein Photometer mit einer Photodiode und einem Verstärker aufgebaut. Die Beleuchtungsstärke auf der Diode wird halbiert. Welche Aussage zum Photostrom ist bei linearem Betrieb zutreffend?

  1. Der Photostrom vervierfacht sich, weil die Fläche der Diode wirksam zunimmt
  2. Der Photostrom bleibt gleich, weil die Spannung an der Diode konstant bleibt
  3. Der Photostrom halbiert sich etwa, weil die Zahl der getrennten Ladungsträgerpaare proportional zur Einstrahlung ist Correct answer.
  4. Der Photostrom verdoppelt sich, weil der Verstärker die fehlende Strahlung ausgleicht

Explanation

Im linearen Bereich ist der Photostrom proportional zur eingestrahlten Lichtleistung, da diese die Zahl der pro Zeit erzeugten Elektron-Loch-Paare bestimmt. Eine Halbierung der Beleuchtungsstärke halbiert daher näherungsweise den Photostrom. Der Verstärker skaliert nur das Signal, er erzeugt keine zusätzliche Strahlung.

Question 50Naturwissenschaft und Technik (NwT)

Ein NwT-Team bewertet die Energiebilanz eines Elektrofahrzeugs. Bei der Rekuperation wird Bremsenergie zurückgewonnen. Welche Aussage beschreibt die physikalische Grenze dieses Verfahrens korrekt?

  1. Rekuperation wandelt Wärme der Bremsen vollständig in elektrische Energie um
  2. Nur ein Teil der Bewegungsenergie lässt sich zurückgewinnen, der Rest geht als Wärme verloren Correct answer.
  3. Die gesamte Bewegungsenergie kann vollständig in die Batterie zurückfließen
  4. Rekuperation erhöht die Bewegungsenergie des Fahrzeugs während des Bremsens

Explanation

Bei der Rekuperation wird kinetische Energie über den Generator in elektrische Energie umgewandelt. Wegen Wirkungsgradverlusten in Generator, Leistungselektronik und Batterie sowie unvermeidlicher Reibung geht ein Teil als Wärme verloren. Eine vollständige Rückgewinnung ist daher nicht möglich.