מדינת ישראלמשרד החינוך

סוגהבחינה:

מועדהבחינה:

סמלשאלון:

נספחים:

בגרות לבתי-ספרעל-יסודיים

2016קיץ תשע"ו, 036381

נוסחאות ונתונים בפיזיקהלחמש יח"ל

פיזיקה – מכניקה וחשמללנבחנים ברמת חמש יחידות לימוד

הוראות לנבחן

דקות(.210שלוש וחצי שעות )משך הבחינה:א.

מבנה השאלון ומפתחב.הערכה:

שאלות. 3בשאלון זה שלושה פרקים בכל פרק 2 שאלות מפרק ראשון, 2 שאלות, 5עליך לענות על

שאלות מפרק שני ושאלה אחת מפרק שלישי. נקודות.20לכל שאלה –

חומר עזר מותרג.בשימוש:

מחשבון, סרגל.נספח נוסחאות ונתונים בפיזיקה המצורף לשאלון.

ענה על מספר שאלות כפי שהתבקשת. התשובות.1הוראות מיוחדות:ד.ייבדקו לפי סדר הופעתן במחברת הבחינה.

כאשר אתה משתמש בסימן שאינו מופיע בדפי.2הנוסחאות, כתוב במילים את פירוש הסימן.

לתאוצת הנפילה10m/s2בחישוביך השתמש בערך .3החופשית.

כתוב את תשובותיך בעט. השתמש בעפרון לסרטוטים.4בלבד.

עמודים9בשאלון זה

1

ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר,אך מכוונות הן לנבחנות והן לנבחנים

בהצלחה!

( 3 עד 1 שאלות מתוך שאלות 2 )יש לענות על פרק ראשון - מכניקה

[ 2001 בגרות 2 שאלה ]1שאלה

)ראה4.5m/s, ונסחף בכיוון אופקי במהירות שגודלה m/s 5 פורח עולה במהירות שגודלה כדור

תרשים(.

מעל הנקודה4m, הנמצאת בגובה Aאבן משוחררת מתחתית הסל של הכדור הפורח בנקודה

P שעל הקרקע. האבן פוגעת בקרקע בנקודה Q.הזנח את התנגדות האוויר לתנועת האבן .

Aשרטט במחברתך תרשים מקורב של מסלול תנועת האבן. בתרשימך סמן את הנקודהא.

שעל הקרקע.Q ו-Pואת הנקודות

.Qחשב את גודל הרכיב האנכי של המהירות שבה מגיעה האבן לנקודה ב.

חשב את זווית הפגיעה של האבן בקרקע יחסית לכיוון האופקי.ג.

, ברגע שבו פגעה האבן בקרקע )באיזה מרחקQהיכן נמצא הכדור הפורח יחסית לנקודה ד.

אופקי ובאיזה גובה(? הנח שתנועת הכדור הפורח לא הושפעה משחרור האבן.

2

[ 2004 בגרות 3 שאלה ]2שאלה

זרוע אופקית. לקצה הזרוע קשור חבל בתרשים שלפניך מתואר עמוד אנכי שיוצאת ממנו

שמסתו ניתנת להזנחה, ולקצה החבל קשורה משקולת.

גוף כאל המשקולת אל התייחס

נקודתי.

במהירות צירו סביב מסתובב העמוד

קבועה נעהωזווית שהמשקולת כך ,

במהירות אופקי מעגלי במסלול

שגודלה קבוע )מגמת התנועה מסומנת

עם הכיווןαבתרשים(, החבל יוצר זווית

האנכי.

, וציין מהו כיוון התאוצה.אף על פי שגודל מהירותה קבועא. הסבר מדוע המשקולת מואצת

ב. האם הכוח השקול הפועל על המשקולת שווה לאפס? אם כן – הסבר מדוע, אם לא – ציין

מהו כיוון פעולתו.

)ראה תרשים(.Aג. ציין מהו הכיוון של מהירות המשקולת ברגע שהיא חולפת בנקודה

את רדיוס המסלול המעגלי של המשקולת.(, ω ו- αד. בטא, באמצעות נתוני השאלה )

כדי שתאוצת המשקולת תהיה שווה בגודלה לתאוצת הנפילהαה. מה צריך להיות גודל הזווית

.gהחופשית,

3

[ 2010 בגרות - ]3שאלה

בעזרת ניסוי מבצע תלמיד

כתרשים המתוארת המערכת

שלפניך.

עגלה מונחת אופקית מסילה על

Mשהמסה שלה . העגלה קשורה0

בחוט העובר על פני גלגלת אל סל

שלו שהמסה m0=100תלוי gr.

כוחות החיכוך, מסת הגלגלת ומסת

החוט זניחים.

m1=300 משקולות, שהמסה של כל אחת מהן היא 6לרשות התלמיד gr.

התלמיד מודד כמה פעמים את תאוצת המערכת )עגלה+ סל+ משקולת( בעזרת חיישן.

במדידה הראשונה כל המשקלות בתוך העגלה.

בכל מדידה נוספת התלמיד מעביר משקולת אחת מתוך העגלה אל הסל וחוזר על המדידה.

תוצאות המדידות מוצגות בטבלה שלפניך.

מספר

המדידה

התאוצה גודל

a (ms2

)

המשקולות מספר

בסל

מספר המשקולות בעגלה

10.4306

21.6615

32.9124

44.1633

55.4042

66.6751

עמודות.4( סרטט במחברתך טבלה חדשה ובה 1א )

רשום בטבלה את הנתונים עבור כל אחת מהמדידות, לפי הפירוט הבא:

בעמודה הראשונה – את מספר המדידה.

(.Kg, )ב- mבעמודה השנייה – מסת הסל עם המשקולת שבו,

(.N, הפועל על הסל עם המשקולת )ב– Fgבעמודה השלישית – כוח הכובד,

)ב- aבעמודה הרביעית – התאוצה ms2.)

.Fg כפונקציה של a( סרטט גרף של 2)

( )עם1ב. ועל הסל )עם המשקולות( כל הכוחות הפועלים על העגלה ( בנה תרשים של

המשקולות(, ורשום ליד כל חץ את שם הכוח. סמן את מסת העגלה עם המשקולת ב-

M -ואת מסת הסל עם המשקולת ב m.

( ציין מי מפעיל כל כוח.2)

4

.Fg כפונקציה של a( פתח ביטוי של1ג. )

( האם מתקבלת פונקציה לינארית )קווית(? הסבר.2)

M את מסת העגלה הגרףד. מצא בעזרת 0.

5

( 6 עד 4 שאלות מתוך שאלות 2 )יש לענות על פרק שני - חשמל ומגנטיות

[2015 ]מבגרות 4 שאלה

MF, נגד משתנה R=23Ω שלפניך, מחוברים גוף חימום שהתנגדותו 1במעגל המוצג בתרשים

.A1 ,A2 ושני מדי-זרם V230 =ε, מקור מתח שהכא''מ שלו R=23Ωשהתנגדותו המרבית

ההתנגדויות של כל הרכיבים זניחות, מלבד אלה של שני הנגדים.

. F לעבר הנקודה Mמזיזים את המגע הנייד מהנקודה א.

:ונמק את קביעתך. קבע מהו ההיגד הנכון i-ivלפניך ארבעה היגדים

i. הוריתA1 גדלה, הורית A2.קטנה

ii. הוריתA1 קטנה, הורית A2.גדלה

iii. הוריותA1 -ו A2.גדלות

iv. הוריותA1 -ו A2.קטנות

.MF לאמצע הנגד המשתנה Nמחזירים את נקודת המגע

חשב את :ב.

עוצמת הזרם בגוף החימום .1

דקות5כמות החום המתפתחת בגוף החימום ב- .2

חשב את נצילות המעגל, בהנחה שהחום המתפתח בגוף החימום מנוצל במלואו והחוםג.

המתפתח בנגד המשתנה כלל אינו מנוצל.

6

[ 2001 מבגרות ] 5 שאלה

תלמיד רוצה למדוד את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ. לשם כך הוא

העביר תיל ישר וארוך דרך חור בשולחן אופקי, בניצב לשולחן, והציב סביב התיל שלושה

ס"מ מן התיל. תרשים א' שלפניך מתאר במבט מלמעלה10מצפנים, כל מצפן במרחק של

את השולחן כאשר בתיל לא זורם זרם, כך ששלושת המצפנים מצביעים אל הצפון המגנטי.

המצפנים מסומנים באותיות: צ, ד, מ.

התלמיד חיבר בטור אל התיל נגד משתנה,

אמפרמטר ומקור מתח, והחל להזרים זרם

בכיוון אנכי מעלה )החוצה מן הדף(.

הזנח את ההשפעה המגנטית ההדדית של

המצפנים.

בזרם מסויים מחט מצפן ד סטתה מכיוון הצפון, כמתואר בתרשים ב.א.

סרטט את מצב המחט של מצפן צ ואת מצב המחט של מצפן מ

באותו זרם שהביא לסטייה שבתרשים ב. נמק.

את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ, ופתחBE סמן ב-ב.

היא זווית הסטייהƟהזורם בתיל. I כפונקציה של הזרם tanƟביטוי של

של מצפן ד מכיוון הצפון.

וסרטט את הגרף הנתון,I עבור חמישה ערכים של זרם Ɵתלמיד מדד את זווית הסטייה ג.

בתרשים ג שלפניך.

?Ɵ ולא את ערכי tanƟהסבר מדוע עדיף לסמן על הציר האנכי את ערכי (1)

הסבר מדוע התלמיד ידע בוודאות כי הגרף חייב לעבור דרך ראשית הצירים?(2)

.BEד. חשב בעזרת הגרף את

7

( 2008 בגרות 4 שאלה ) 6 שאלה

)ראה תרשים(. כל אחד מארבעת האזורים הוא ריבוע1-4 מחולק לארבעה אזורים CDEFריבוע

, וכיוונו ניצב לריבועB=1T. בכל אזור שורר שדה מגנטי אחיד שגודלו 30cm×30cmשממדיו

CDEF השדה "יוצא מהדף". 4. באזור ,

הואC )ראו תרשים(, שמרחקה מהנקודה P בנקודה CDEFחלקיק א' טעון חודר לתחום הריבוע

לקו15 ניצב שכיוונה במהירות ס"מ, Dהשדה ולכיוון

וגודלה v=3.6המגנטי, ⋅106msהחלקיק מסת .

6.67 ⋅10−27kg .)ראה תרשים(

א. האם המטען החשמלי של חלקיק א' הוא חיובי או

שלילי? נמק.

? )כתוב3, 2, 1ב. מה הם כיווני השדות המגנטיים באזורים

X אם כיוון השדה "יוצא• אם כיוון השדה "לתוך הדף" וכתוב

מהדף"( נמק.

ג. חשב את המטען של חלקיק א'.

Pד. האם לאורך מסלול התנועה של חלקיק א' מנקודה

וקטור המהירות של החלקיק משתנה: Qלנקודה

( בכיוונו? נמקו.1)

( בגודלו? נמק. 2)

. Q לנקודה Pה. חשב את משך הזמן שבו חלקיק א' נע מנקודה

8

( 9 עד 7 שאלה אחת מתוך שאלות 2 )יש לענות על פרק שלישי – פרקי בחירה

[ 2010 מבחינת בגרות ] 7 שאלה

סדרת ניסויים שבה התברר שקיים מטען חשמלי1908הפיזיקאי האמריקני ר' מיליקן ביצע ב-

יסודי. כל הניסויים בסדרה התבססו ע צפייה בטיפת שמן זעירה הנמצאת בין הלוחות של קבל

טעון. באמצעות שינוי המתח בין לוחות הקבל מיליקן שלט על תנועת הטיפה )למעלה או

למטה(.

ניסוי ניסויים דומים לאלה של מיליקן. הניסויים מתבצעים בריק. בכל מבצעים סדרה של

.q ומטען חיובי mצופים בטיפת שמן זעירה בעלת מסה

הטיפה נמצאת במנוחה במרכז של קבל לוחות אופקי. המתח בין לוחות הקבלבמצב התחלתי

והמרחק ביניהם הוא V0הוא dגדולים מאד ביחס א(. ממדי לוחות הקבל )ראה תרשים

.dלמרחק

קבע איזה מבין לוחות הקבל טעון במטען חיובי. נמק. א.

מציבים את טיפת השמן, מבלי לשנות את מטענה, במקום קרוב יותר ללוחבניסוי ראשוןב.

תישאר או תנוע טיפת השמן זאת, האם כתוצאה מפעולה אותה. עוזבים ואז העליון

כיוון במקומה? אם הטיפה תישאר במקומה, נמק מדוע. אם הטיפה תנוע, ציין לאיזה

והסבר.

שבים ומחזירים את המערכת למצב ההתחלתי, אך הפעם המתח בין לוחותבניסוי שניג.

.0.1s. כתוצאה מכך הטיפה עולה ופוגעת בלוח העליון כעבור 2V0הקבל הוא

סרטט תרשים של כל הכוחות הפועלים על הטיפה.(1)

.mgהראה כי הכוח השקול על הטיפה פועל כלפי מעלה. וגודל הכוח הוא (2)

: יש לתת תשובה מספרית(.שים לב בין לוחות הקבל )dחשב את המרחק (3)

. כל אחדV0 בונים מעגל שכולל שני קבלים המחוברים בטור למקור המתח בניסוי שלישיד.

מהקבלים זהה לקבל שבניסוי הראשון.

במרכז של אחד הקבלים מציבים טיפת

ואותו מטען mשמן שיש לה אותה מסה q

כמו בניסוי הראשון )ראה תרשים ב(.

קבע מהו המתח על כל אחד מהקבלים.(1)

הסבר את קביעתך.

9

נמק(2) או תישאר במקומה? אם הטיפה תישאר במקומה, האם טיפת השמן תנוע

מדוע. אם הטיפה תנוע, ציין לאיזה כיוון והסבר.

[ 2007 בגרות 5 שאלה ]8שאלה

קפיץ אנכי קשור בקצהו העליון לנקודה קבועה, ובקצהו התחתון קשורה משקולת. המשקולת

מתנודדת. הגרף שלפניך מציג את מהירות המשקולת כפונקציה של הזמן. הכיוון החיובי של

ציר המהירות מייצג תנועה של המשקולת כלפי מעלה.

שלושה תלמידים מתבוננים בגרף.א.

אורך הקפיץ הוא מרבי )מקסימלי(.t=0תלמיד א טוען כ ברגע

אורך הקפיץ הוא מזערי )מינימלי(.t=0תלמיד ב טוען כי ברגע

אורך הקפיץ הוא ממוצע של אורכו המרבי ואורכו המזערי.t=0תלמיד ג טוען כי ברגע

מי משלושת התלמידים צודק? נמק את תשובתך.

חשב את תדירות התנודות של המשקולת.ב.

חשב את המשרעת )האמפליטודה( של התנודות.ג.

עד לרגעt=0שרטט גרף של מקום המשקולת כפונקציה של הזמן, עבור פרק הזמן מ- ד.

שבו מסתיימות שתי תנודות של המשקולת. ראשיתו של ציר המקום תהייה בנקודת

שיווי-המשקל של המשקולת, וכיוונו החיובי יהיה כלפי מעלה.

של גוף המתנודדa ואת התאוצה v0תלמיד מדד בנקודה מסוימת את המהירות ה.

של הגוף בנקודה אחרתv1בתנועה הרמונית פשוטה. כדי לחשב מה הייתה המהירות

, התלמיד השתמש בנוסחהXשההעתק שלה מהנקודה הקודמת הוא ∆

. הסבר מדוע דרך החישוב של התלמיד שגויה.

10

(: 1998 בגרות 4 שאלה )מבוססת על 8 שאלה

.W·2 106 בהספק של kVגנרטור בתחנת כוח מייצר מתח חילופין, בערך אפקטיבי של עשרות

, שמתח היציאה שלו מסופק לקו מתח גבוה. התנגדות קו המתחAהגנרטור מחובר לשנאי

.A 40 וזורם בו זרם אפקטיבי שערכו האפקטיבי הוא Ω 10הגבוה היא

, שמתח היציאה שלו מתאים לרשתBבקרבת עיר מסוימת קו המתח הגבוה מחובר לשנאי

החשמל של העיר )ראה תרשים(.

א. הסבר מדוע משתמשים בשנאי כדי להעביר חשמל למרחקים.

ב. הסבר את העיקרון הפיזיקלי של פעולת השנאי. בהסברך ציין את תפקיד ליבת הברזל.

. בהסברך התייחס לשוני במספר הליפופים.B לשנאי Aג. הסבר את ההבדלים בין השנאי

ד. חשב איזה אחוז מהווה האנרגיה, "האובדת" במשך שניה בקו המתח הגבוה, מהאנרגיה

המסופקת על ידי הגנרטור במשך שנייה.

11