info.hemda.org.ilinfo.hemda.org.il/download/study/files/מתכונת... · web viewלפני...

05.04.2019מתכונת י"ב תשע"ט

מתכונת בפיזיקה חשמל ומגנטיות

הוראות לנבחן

: שעתיים. משך הבחינהא.

: מבנה השאלון ומפתח הערכהב. שאלות בלבד.שלושבשאלון זה שש שאלות, ומהן עליך לענות על

33.3=100 נקודות; 33.33לכל שאלה x נקודות.3: חומר עזר מותר בשימושג.

( מחשבון1 )( נספח נוסחאות ונתונים בפיזיקה המצורף לשאלון.2)

: הוראות מיוחדותד.ייבדקו.(1) ענה על מספר שאלות כפי שנתבקשת. תשובות לשאלות נוספות לא

)התשובות ייבדקו לפי סדר הופעתן במחברות הבחינה.( ( בפיתרון שאלות שנדרש בהן חישוב, רשום את הנוסחאות שאתה משתמש בהן.2)

כאשר אתה משתמש בסימן שאינו מופיע בדפי הנוסחאות, כתוב במילים את פירוש הסימן. לפני שאתה מבצע פעולות חישוב, הצב את הערכים המתאימים בנוסחאות. רשום את התוצאה שקבלת ביחידות המתאימות. אי-רישום הנוסחה

או אי-ביצוע ההצבה או אי רישום היחידות עלולים להפחית נקודות מן הציון. ( ( כאשר אתה נדרש להביע גודל באמצעות נתוני השאלה, רשום ביטוי מתמטי3

הכולל את נתוני השאלה או חלקם; במידת הצורך אפשר להשתמש גם בקבועים.e או המטען היסודי gבסיסיים, כגון תאוצת הנפילה החופשית

עבור תאוצת הנפילה החופשית.2 מ' לשנייה10בחישוביך השתמש בערך של (4)יאפשרו(5) לא בטיפקס מחיקה או בעיפרון כתיבה בעט. תשובותיך את כתוב

ערעור. מותר להשתמש בעיפרון לסרטוטים בלבד )ראשי פרקים, חישובים וכדומה(. רשוםכטיוטה, בעמודים נפרדים, כל מה שברצונך לכתוב במחברת הבחינה בלבדכתוב

"טיוטה" בראש כל עמוד טיוטה. רישום טיוטות כלשהן על דפים שמחוץ למחברת הבחינה עלול לגרום לפסילת הבחינה!

1

הקיפו את מספרי השאלותשפתרתם

1 2 3 4 5 6

05.04.2019


ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר ומכוונות לנבחנות ולנבחנים כאחת.

בהצלחה!

2


1 שאלה מספר

מונחים על משטח אופקי וחלק העשוי מחומר מבודד. המרחקB ו- Aשני כדורים מוליכים והוא נטען לפוטנציאלA rA = 4.5 cmביניהם גדול מאוד ביחס לרדיוסיהם. רדיוס כדור

.rB = 9 cm הוא B. רדיוס כדור 1000Vשל

מחברים את שני הכדורים באמצעות תיל מוליך דק וארוך. עליו מחוברים בטור מפסקואמפרמטר אידאלי.

ברגע. הוריית האמפרמטר B לכדור Aכשסוגרים את המפסק, מתחיל לזרום זרם מכדור =R. נתון שהתנגדותו הכוללת של התיל הינה , כמוצג באיור0.2A הינה +סגירת המפסק

2.5 k.

( חשב מה היה הפרש הפוטנציאלים בין הכדורים לפני סגירת המפסק והסבר1)א.איזה כדור היה

בפוטנציאל גבוה יותר. נק.(5) למטענובגודלו וסימנו זהה B( הראה שלפני סגירת המפסק ,מטענו של כדור 2)

. Aשל כדור פרט שיקוליך.

נק. (7) זמן רב לאחר סגירת המפסק, קבע עבור כל אחת מהנקודות הבאות, האם השדהב.

בכל נקודה גדל , קטן או לא השתנה ביחס לערכו לפני סגירת המפסק. נמק משיקולים

פיזיקליים בלבד. B ממרכז הכדור cm 12נקודה במרחק (1)

3

rB

0

- +


B ממרכז הכדור cm 4.5נקודה במרחק (2)

נק.(9 1/3) חשב כמה אלקטרונים עברו בתיל מרגע סגירת המפסק ועד זמן רב לאחר מכן. פרטג.

שיקוליך וחישוביך. נק.(12)

4


2 שאלה מספר

בתרשים מתואר מעגל חשמלי בו שני נגדים ,שלוש נורות , שני מפסקים וסוללה.

, היא , התנגדות הנורה היא , התנגדות הנורה התנגדות הנגד הקבוע היא

והיא, התנגדותו המקסימלית של הנגד המשתנה היא היא התנגדות הנורה

= .r וההתנגדות פנימית מתפלגת באופן אחיד לכל אורכו. לסוללה כא"מ

כל את המתח בין הדקי , בטא באמצעות פתוחסגור ומפסק מפסק כאשר א.

הסבר ופרט שיקוליך. . ו- מהמפסקים אחד נק.(8)

:כאשר שני המפסקים סגוריםב.

?A, כאשר הגררה מחוברת בנקודה או איזו נורה מאירה באור חזק יותר, (1) נמק משיקולים פיזיקליים.

נק.(4) היכן יש למקם את הגררה כדי שהזרמים דרך שני המפסקים יהיו שווים? פרט(2)

נק.(6שיקוליך. )

5


: סגור פתוח ומפסק בסעיפים הבאים מפסק

. האם נצילות הסוללה תגדל, תקטן אוB לנקודה A מעבירים את הגררה מנקודה ג. לא תשתנה? הסבר.

נק.(6)

. והתנגדות הנגד הקבוע היא מדדו ומצאו כי הכא"מ שווה ל-ד.

שניות, במצב בו הגררה נמצאת10במשך הנצרכת ע"י נורה האנרגיהחשב את . פרט חישוביך.B ל-Aבדיוק באמצע בין

נק.(9 1/3)

6


3 שאלה מספר

,הנעים2 ו- 1בתרשים א' משורטטים מסלולי שני חלקיקים, ,באותוAבתוך שדה מגנטי אחיד. תנועתם החלה מאותה נקודה

הכיוון. ידוע כי : .r2 שווה למחצית רדיוס המעגל הגדול r1רדיוס המעגל הקטן

זמן המחזור שלהערך המוחלט של מטעני שני החלקיקים זהה. לא ידועות. m1,m2 מסות החלקיקים תנועת שני החלקיקים זהה.

הזנח את כוח הכבידה הפועל על שני החלקיקים. ( הראה שזמן המחזור של מטענים הנעים בשדה מגנטי אינו1)א.

תלוי במהירותם ולא ברדיוס המסלול שלהם.

נק.(4)

נק.(3( מצא את יחס המסות של החלקיקים. נמק תשובתך. ) 2) נק.(3( מצא את יחס המהירויות של החלקיקים. נמק תשובתך. ) 3 )

בחר מבין הגרפים הבאים את הגרף שמתאר נכונה את תלות האנרגיה הקינטית שלב. נק.(4החלקיקים בזמן. נמק בחירתך. )

t

kE

t

kE

2גרף 1גרף

t

kE

t

kE

4גרף 3גרף

T=10−9זמן המחזור של כל אחד משני החלקיקים שווה ל sגודלו של השדה המגנטי הוא . B=0.2Tהוא 1של חלקיק . רדיוס המעגל r1=30 μm( 1μm=10−6m).

q1מצא את המטען הסגולי )ג.m1

.r1( של החלקיק שרדיוס מסלולו

נק.(2 1/3)

7

תרשים א'

A

xxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

xx

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

xx

b aמקור מתח ממשת

נה


, כיוון וקטור המהירות שלו מצביע "למעלה" במישור הדף.A נמצא בנקודה 1כשחלקיק ? נמק.1( מהו סימן המטען של חלקיק 1 . )ד נק.(3)

1( מצא את השדה החשמלי )גודל וכיוון( שיש להפעיל על מנת לגרום לחלקיק 2)לנוע

. פרט שיקוליך.A בהתמדה החל מרגע שהוא עובר בנקודה נק.(7)

, מפעילים את השדה החשמלי שמצאת בסעיףA כאשר שני החלקיקים חולפים בנקודה ה.(2ד )

האם בהמשך תנועתם שדה זה יבצע עבודה על החלקיקים? נמק תשובתך לכל חלקיק נק.(7בנפרד. )

4 שאלה מספר

תלמידים תכננו ניסוי במטרה לחקור את הכוח המגנטי המופעל על תיל נושא זרם , כתלות בעצמת הזרם דרך התיל. כדי ליצור שדה מגנטי אחיד באזור התיל, התלמידים

לתוךבחרו להשתמש בסילונית המחוברת אל מקור מתח קבוע. הם הכניסו את התיל הסילונית והניחו אותו על מאזניים אלקטרונים )שהוכנסו גם הם לתוך הסילונית,

במקביל לרצפה(. ראה איור.

כדי לשלוט על עצמת הזרם דרך התיל הישר, התלמידים חיברו אותו אל מקור מתחמשתנה באמצעותו ניתן לשנות את עצמת הזרם.

התלמידים בצעו סדרת מדידות. בכל מדידה הם שינו את עצמת הזרם העובר דרך התיל המונח על המאזניים. הם רשמו את עצמת הזרם ובהתאם את הוריית המאזניים

המכוילים ליחידות של ניוטון. בטבלה הבאה רשומות תוצאות המדידות.

8

מערכת הניסויבמבט על


זרם(Nהוריית המאזניים ))אמפר(

10.05020.04130.02940.02050.011

( התלמידים רצו שהכוח המגנטי שיופעל על התיל המונח על המאזניים1)א.יהיה מקסימלי .

לכן, הם הניחו את התיל על המאזניים כמוראה באיור. הסבר מדוע. נק.(3)

דרך, קבע האם כיוון הזרם העובר לפי התוצאות הרשומות בטבלה(2) מקור המתח

הסבר ופרט שיקוליך.a ל- ?b או מ b ל- a הוא מהמשתנה נק.( 5)

כתוב ביטוי פרמטרי המתאר את תלות הכוח הנורמלי המופעל על המאזניים ע"יב. , מספר הליפופים ליחידתI2, עצמת הזרם בסילונית, I1התיל בעצמת הזרם בתיל,

, וקבועים פיזיקליים רלוונטיים. הסבר.m ומסתו l, אורך התיל N/Lאורך בסילונית, נק.(4)

שרטט גרף של הכוח הנורמלי הפועל על המאזניים כתלות בעצמת הזרם העוברג. .I1דרך התיל,

נק.(6)

, ואורך ליפופים למטר100,000, הוא N/Lידוע שמספר הליפופים ליחידת אורך, ד.. סנטימטרים 7.95 הוא lהתיל

. פרט חישוביך.I2חשב את שיפוע הגרף ומצא באמצעותו את הזרם בסילונית, (1) נק.(6)

,כל אחד משני הציריםהסבר מהי המשמעות של נקודת החיתוך של הגרף עם (2)ומצא את

מסת התיל. נק.(5 1/3)

באחד הניסויים, זוג תלמידים חיבר בטעות את התיל שעל המאזניים למקור המתחה. , ואת הסילונית למקור המתח המשתנה בו משנים אתI2הקבוע עם הזרם הקבוע

9

המשך השאלה בעמוד הבא


ובדקו את הורייתI1הזרם בכל מדידה. הם בצעו אותן מדידות בהן שינו את הזרם המאזניים.

האם הגרף שקבלו התלמידים במקרה זה זהה לגרף מהניסוי הקודם? אם כן-הסבר מדוע ואם

תשובתך שלילית, ציין מה ההבדלים. נק.(4)

10


5 שאלה מספר

.1.33F תלמידים קיבלו מטלה להרכיב מערך קבלים שהקיבול השקול שלו שווה . הם ניסו12V ומקור מתח של C=2Fהתלמידים קבלו שלושה קבלים זהים בעלי קיבול

שלפניך .1שלוש אפשרויות חיבור של הקבלים למקור המתח שמוצגות בתרשים

באיזו אפשרות חיבור עליהם לבחור? נמק תשובתך.א. נק.(4)

המוצג בתרשים(3) כשהוא מחובר במעגל C1בהמשך הם קיבלו מטלה לחקור את הקבל 1.

לאחר זמן רב? פרט(3)1 בתרשים C1מהו המטען על כל אחד מלוחות הקבל ב. נק.(6חישוביך. )

ומכניסים בתוכו חומר בעל(3)1 מהמעגל המוצג בתרשים C1מנתקים את הקבל הטעון .r 5קבוע דיאלקטרי =

( האם השדה החשמלי שבין לוחות הקבל גדל, קטן או לא משתנה כתוצאה1)ג. נק.(6מכך? הסבר. )

( האם האנרגיה האגורה בקבל גדלה, קטנה או לא משתנה ? נמק תשובתך.2) נק.(4)

11

(1)'

1תרשים (3)

(2)

המשך השאלה בעמוד הבא


ואחר כך מחברים אותו דרך נגדC1 ,פורקים את הקבל כשהחומר הדיאלקטרי בתוכו . החל מרגע סגירת המפסק מודדים באמצעות מערכתלא ידועבטור ומפסק למקור מתח

. 2ממוחשבת את עצמת הזרם כתלות בזמן. הגרף שמתקבל מוצג בתרשים שים לב ליחידות הזרם!

( קבע באמצעות הגרף מהו קבוע הזמן של מעגל הטעינה. הסבר תשובתך.1 )ד. נק.(5)

( חשב את התנגדות הנגד שדרכו התבצעה הטעינה. הסבר.2 ) נק.(2 1/3) השווה לקבוע הזמן? פרט חישוביך.t ברגע על הקבל( מה היה ערך המתח 3 ) נק.(6)

12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

t [s]

I [m

A]

2תרשים


13


6 שאלה מספר

, מונח על מסילה אופקית חלקהR והתנגדותו החשמלית m0, מסתו מוט מוליך שאורכו

. ההתנגדות החשמלית של הפסיםהמורכבת משני פסים מקבילים שהמרחק ביניהם ,שכיוונו אינו ידוע, והתנגדותו הפנימית זניחהƐ0זניחה והם מחוברים למקור כא"מ קבוע ,

)ראו תרשים(.

קשורה לאמצע המוט באמצעות חוט מחומר מבודד העובר דרךmמשקולת שמסתה גלגלת. מסות החוט והגלגלת זניחות וכן החיכוך.

, שכיוונו מאונך כלפי מטה, ראה איור. Bבמישור המערכת פועל שדה מגנטי קבוע ואחיד

משחררים את המערכת ממנוחה ומגלים שהמוט נשאר במנוחה גם אחרי השחרור.

או חלק מהם.m, R, B, g, בטא את התשובות באמצעות הפרמטרים:

, הוא בפוטנציאל גבוה יותר? נמק.b או aמי מבין הדקי הסוללה, א. נק.(7)

של מקור המתח במצב זה.פתח ביטוי לערך הכא"מ ב. נק.(6)

חותכים את החוט המחבר את המשקולת אל המוט.

הסבר מדוע הזרם במעגל קטן בשלב זה.ג. נק.(7)

בהנחה שהמסילה ארוכה מאוד, המוט מגיע למהירות קבועה. הסבר מדוע ורשוםד. ביטוי למהירותו הסופית של המוט. פרט שיקוליך.

נק.(9)

14


האם מתפתח הספק חום במוט במצב בו המוט נע במהירותו הסופית? נמק. )ה. נק.(4 1/3

15

info.hemda.org.ilinfo.hemda.org.il/download/study/files/מתכונת... · web viewלפני...

Documents