תשעא – 4 מבחן הדמיה מספר
אלקטרומגנטיות -מבחן הדמיה מספר –4תשעא ענה על 3מבין 5השאלות הבאות .משך המבחן 105דקות. שאלה 1 כדור מתכת שרדיוסו 16ס"מ נושא מטען של . א .מהו הפוטנציאל של כדור זה? ב .מהו השדה החשמלי מחוץ לכדור בסמוך לפניו? ג .מהי האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של הכדור? Q1 = 2.4 ⋅ 10 −8 c חיברו כדור זה ע"י תיל מוליך דק לכדור מוליך שני שרדיוסו 4ס"מ הרחוק מהכדור הראשון. הכדור השני לא היה טעון לפני החיבור. ד .הסבר את משמעות הביטוי "הרחוק מהכדור הראשון" ה .מהו המטען הכולל על כל כדור לאחר החיבור? ו .מהו הפוטנציאל של כל כדור לאחר החיבור? הסבר! ז .כמה אנרגיה "אבדה" בתהליך? שאלה 2 בציור מתוארים קווי שדה חשמלי באזור מסויים. חלקיק בעל מטען חיובי משוחרר ממנוחה בנקודה .A א .תאר את תנועתו של החלקיק בשדה החשמלי המתואר. )צורת המסלול ,גודל המהירות ,גודל התאוצה( ב .חלקיק טעון אחר נזרק לאזור בו שורר השדה החשמלי ,ונע בו במהירות שגודלה קבוע .העתק את הציור והוסף עליו מסלול אפשרי לחלקיק כזה. הסבר מדוע החלקיק שנע במסלול שציירת אכן נע במהירות שגודלה קבוע. ג .חלקיק אחר ,הטעון במטען שלילי נזרק ימינה מנקודה .Aהחלקיק נעצר וחזר לנקודה .A ג 1-האם גודל מהירותו של החלקיק כאשר חזר ל Aקטן ,שווה או גדול מגודל מהירותו ההתחלתית? נמק! ג 2-שרטט גרף איכותי של מהירות החלקיק כתלות בזמן מרגע הזריקה ועד שחזר ל.A- למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. A שאלה 3 3 2 המעגל החשמלי שבתרשים כולל :מקור מתח ), (ε, r 1 K שני נגדים משתנים )ריאוסטטים( R1ו , R2 -מכשירי מדידה אידיאליים ,ומתג Kעם שלושה מצבים ).(1, 2, 3 נתון כי ההתנגדות המרבית של R1היא .2Ω a בעזרת המעגל הנ''ל נערכים שני ניסויים: R2 א .ניסוי : Iגררות הריאוסטטים R1ו R2 -מוצבות ב a -וב- ε ,r a R1 V A b bבהתאמה ,כמוראה בתרשים .כאשר המתג Kנמצא במצב ) , (1הוריית הוולטמטר היא ;V=1.2Vכאשר המתג Kמועבר למצב ),(2 הוריית האמפרמטר היא .I = 1.2 A מצא את הכא''מ ואת ההתנגדות הפנימית של מקור המתח 8) .נק’(. ב .ניסוי :IIכאשר המתג Kבמצב ) ,(2מזיזים בהדרגה את גררת הריאוסטט R2מ b -ל- ;aכאשר הגררה מגיעה לאמצע הריאוסטט ,הוריית האמפרמטר היא .0.6A ) (1מהי ההתנגדות המרבית של 5) .?R2נק’( ) (2במהלך הזזת הגררה מ b -ל :a -האם הוריית הוולטמטר גדלה או קטנה? הסבר . ג .ניסוי :IIIעתה מציבים את המתג Kבמצב )(3 ) (1מהן הוריות הוולטמטר והאמפרמטר כעת? 3) .נק’( ) (2מחליפים ביניהם את האמפרמטר והוולטמטר במעגל .מהי הורייתו של כל מכשיר כעת? 3⅓) .נק'( למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. b שאלה 4 המערכת המתוארת בציור משמשת למדידת הכוח ששדה מגנטי מפעיל על זרם חשמלי. המערכת מורכבת מלולאה נושאת זרם המחוברת לקפיץ מבודד ,וממגנט המונח על מאזניים. הלולאה מחוברת לסוללה דרך נגד משתנה ומד זרם. בניסוי משנים את הזרם בלולאה, ומודדים עבור כל זרם את אורך הקפיץ ואת הוריית המאזניים. הנח שהמגנט מייצר שדה אחיד. אורך חלק התיל האופקי בתוך המגנט הוא 2ס"מ. מורידים את המוט האופקי עד שהלולאה נכנסת לתוך המגנט )אבל לא נוגעת בו בשום שלב( ,מחברים את הסוללה ומגדילים את הזרם בהדרגה. להלן תוצאות המדידה .שימו לב ליחידות :האורך )קו המגמה הרצוף( נמדד בס"מ והוריית המאזניים )קו המגמה המרוסק( בגרם. 20 y = 20.036x + 199.96 19.5 )M(gram 19 18.5 18 17.5 y = -0.9921x + 19.985 3 2.5 2 1.5 17 1 0.5 0 16.5 )L(cm 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 20.5 )M(gr 200 209.7 220.3 230.1 239.8 250.2 260 )I(amp א .הסבר מדוע שיפועי הגרפים הפוכים ,כלומר ככל שהוריית המאזניים גדלה הקפיץ מתקצר. ב .מה כוון השדה המגנטי? )לתוך הדף או החוצה ממנו( .נמק! ג .מהם כווני הכוחות הפועלים על התיילים האנכיים? ד .מה גודלו של השדה המגנטי? ה .מהו גודלו של קבוע הקפיץ? למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. )L(cm 20 19.5 18.9 18.55 18.05 17.48 17 )I(Amp 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. מחוון פתרון למבחן הדמיה מספר 4 שאלה 1 kQ R = ב. אV = 1350v . kQ = 8437.5 Nc 2 R = E V⋅Q ג= 1.62 ⋅10−5 j . 2 U = ד .אין השפעה הדדית בין שני הכדורים .הפוטנציאל של כל כדור נובע ממטענו שלו בלבד. ה .סכום המטענים נשמר והפוטנציאלים משתווים. q1 + q 2 = 2.4 ⋅10−8 kq1 kq 2 = R1 R2 = q1 1.92 ⋅10−8 c =q 4.8 ⋅10−9 c 2 V = =V ו .הפוטנציאלים שווים 1080v 1 2 (q1 + q 2 )V ז .האנרגיה אחרי החיבור = 1.296 ⋅10−5 j 2 שאלה 2 = והשינוי: U ∆U= 3.24 ⋅10−6 j א .החלקיק ינוע בקו ישר במהירות הולכת וגדלה ובתאוצה הולכת וקטנה .כאשר קווי השדה מתרחקים השדה הולך ונחלש ולכן הכוח קטן והתאוצה קטנה אף היא. ב .החלקיק ינוע על משטח שווה פוטנציאל ,במאונך לקווי השדה .כאשר גוף נע במאונך לקווי השדה לא מתבצעת עבודה ,האנרגיה שלו קבועה ,ולכן גם גודל המהירות קבוע. A ג .השדה החשמלי הוא שדה משמר ,ולכן החלקיק יחזור במהירות שגודלה שווה לגודל המהירות ההתחלתית) .וכוונה הפוך( v הגרף: t למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. שאלה 3 א .כאשר המפסק במצב )V=1.2v (1 R=2Ωולכן 1.2 = ε − 0.6 ⋅ r .I=0.6A כאשר המפסק במצב ) (2נוצר קצר )אין התנגדות חיצונית( מפתרון מערכת המשוואות נקבל ε =2.4v 0 = ε − 1.2 ⋅ r r = 2Ω ב I=0.6A .נציב לנוסחא V = ε − I ⋅ r = I ⋅ Rונקבל R=2Ωולכן ההתנגדות המירבית של הראוסטט היא .4Ωבמהלך הזזת הראוסטט ההתנגדות גדלה, הזרם קטֵ ן ולכן המתח גדֵ ל. ג .במצב ) (3המעגל פתוח ואין זרם ולכן I=0 הוריית המכשירים לא תשתנה I=0 - V = ε = 2.4vאם יחליפו ביניהם . V = ε = 2.4v שאלה 4 א .השדה המגנטי מפעיל כוח על התיל האופקי ,ולכן זה מפעיל כוח על המגנט .לפי חוק הפעולה והתגובה ,כווני הכוחות הפוכים .על הקפיץ פועל כוח כלפי מעלה ועל המגנט כלפי מטה. ב .בתיל האופקי כוון הזרם – שמאלה וכוון הכוח – למעלה ולכן כוון השדה המגנטי – החוצה. ג .על התיל הימני – שמאלה ועל התיל השמאלי – ימינה .הכוחות מבטלים זה את זה. = B ⋅ Lולכן .B=10T ד .לפי שיפוע הגרף העולה 0.2 N A - ה .לפי היחס בין השיפועים K = 20 N m שאלה 5 CEGHלתוך הדף. א .באזור ABCDלא ניתן לקבוע – CDFE .מחוץ לדף. – EGRNלא ניתן לקבוע. ב .גודל המהירות קבוע ,וכוונה משתנה )בשני האזורים המרכזיים(. ג .בשני האזורים המרכזיים יש תאוצה רדיאלית )הגורמת לשינוי בכוון המהירות( B⋅q ⋅R ד .בריבוע = 1.9 ⋅106 m CDFE s m x ה .באזורים הראשון והרביעי T= = 4.18nsובאזורים המרכזיים v m ⋅ 2π 1 = והזמן הכולל T = 15ns T = ⋅ 3.28ns B⋅q 4 = וזהו גם גודל מהירותה באזור הראשון. v למדעים מורי -תיכון שלמוסט חיים לודבכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו ולהוראה הפיזיקה קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
© Copyright 2024