Comments
Description
Transcript
_______________________ןחבנ רפסמ ה ד ג
תאריך המבחן3/02/20/5 :
שם המרצה:
שם הקורס:
מר' יבגני אסטרין
פיסיקה 2ב'
מספר הקורס203.1.1721 :
שנה 20/5 :סמסטר :א'
מספר נבחן_______________________
מועד :א'
משך הבחינה 5 :שעות
יש לפתור את כל השאלות ולסמן את
הוראות:
התשובות של חלק א' על דף מצורף.
מותר להשתמש רק בדף הנוסחאות
חומר עזר:
המצורף ובמחשבון.
א
ג
ב
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
ד
ה
חלק א' 00( :נק')
./
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
שני חלקיקים נקודתיים ,אחד עם מטען +8x10-9 Cוהשני עם מטען -2x10-9 Cמופרדים מרחק של 4מטר .השדה
החשמלי באמצע הדרך ביניהם ביחידות של V/mהוא:
9x109
/5,300
/53,000
36x10-9
22.3
.2השטף של השדה החשמלי
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
.5
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
m
E 24i 30 j 16k Vדרך משטח בגודל 2 m2המהווה חלק מתוך מישור
y zהוא:
32 N∙m2/C
34 N∙m2/C
42 N∙m2/C
48 N∙m2/C
60 N∙m2/C
שתי ספירות מתכתיות לא טעונות א' וב' נוגעות אחת בשנייה .מוט טעון שלילית מקורב קרוב לספירה א' ,אבל לא
נוגע ,כפי שמתואר באיור .שתי הספירות מופרדות אחת מהשנייה ואז מרחיקים את המוט לאינסוף .כתוצאה מכך:
שתי הספירות ניטרליות
ב'
א'
שתי הספירות חיוביות
שתי הספירות שליליות
ספירה א' שלילית ו ספירה ב' חיובית
ספירה א' חיובית ו ספירה ב' שלילית
תמיכה מבודדת
.4
נתון קבל לוחות בעל שטח לוח של .20 cm2ע"מ להשיג שדה של
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
לטעין את הקבל:
8.9 x 10-7 C
1.8 x 10-6 C
3.5 x 10-8 C
7.1 x 10-6 C
3.5 x 10-2 C
2
m
2 106 Vבין הלוחות ,בכמה מטען צריך
.3
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
.0
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
.7
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
נתון תיל בעל התנגדות .R0אורכו של תיל נוסף העשוי מאותו החומר הוא חצי מאורך התיל הראשון וקוטרו חצי
מהקוטר של התיל הראשון .התנגדותו של התיל השני היא:
R0/4
R0/2
R0
2 R0
4 R0
מה הפרש הפוטנציאלים בין Cל Aכלומר
(ביחידות של ?)V
2.0
2.5
- 2.5
5.3
-3.5
נתון תיל נושא זרם של 2.0 Aבצורת משולש ישר זווית ושווה שוקיים כאשר אורך כל שוק הוא .15 cmקיים שדה
מגנטי של 0.7Tהמקביל ליתר .סך הכוח המגנטי על כל התיל הוא בעל עוצמה של:
0
0.21 N
0.30 N
0.41 N
B
0.51 N
.8בדיאגרמה הבאה מוצגים שלוש קונפיגורציות של תיל נושא זרם המורכבות מקשתות קונצנטריות (כל קשת מייצגת
חצי או רבע מעגל בעל רדיוס .)r, 2r, 3rהזרם בכל התילים זהה .דרג את הקונפיגורציות לפי עוצמת השדה המגנטי
(ערך מוחלט) שהן מייצרות בנקודה ( Cמרכז המעגל) מהנמוך לגובה.
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
נמוך / :בינוני2 :
גבוה5 :
נמוך 5 :בינוני2 :
גבוה/ :
נמוך / :בינוני 5 :גבוה2 :
נמוך 2 :בינוני 5 :גבוה/ :
נמוך 2 :בינוני / :גבוה5 :
3
.9
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
אלקטרון נכנס לאזור בו קיימים שדה חשמלי Eושדה מגנטי Bאחידים ואנכיים זה לזה .מהירות האלקטרון לא
משתנה .הסבר אפשרי לכך הוא:
מהירות האלקטרון מקבילה לשדה החשמלי Eוגודלה E/B
מהירות האלקטרון מקבילה לשדה המגנטי B
מהירות האלקטרון אנכית גם לשדה החשמלי Eוגם לשדה המגנטי Bוגודלה B/E
מהירות האלקטרון אנכית גם לשדה החשמלי Eוגם לשדה המגנטי Bוגודלה E/B
המצב המתואר אינו אפשרי.
./0איזה מהגרפים הבאים מייצג גודל שדה חשמלי כפונקציה של מרחק מהמרכז של ספירה מוליכה מלאה טעונה בעלת
רדיוס ?R
E
E
III
r
E
I
II
r
R
r
R
R
E
E
V
r
א) .I
IV
r
R
ב) .II
ג) .III
R
ד) .IV
ה) .V
.//מוט מונח לרוחב מסילה חסרת חיכוך השרויה בשדה מגנטי אחיד Bכמתואר באיור .המוט זז ימינה במהירות v
קבועה .בזמן t=0המוט צמוד לקצה השמאלי של המסילה .ע"מ שהכא"מ מסביב למעגל יהיה אפס ,עוצמת השדה
המגנטי צריכה:
א .לא להשתנות
ב .לגדול ליניארית בזמן ()~t
ג .לדעוך בזמן כמו ~1/t
2
ד .לגדול ריבועית בזמן ( )~t
ה .לדעוך בזמן כמו ~1/t2
4
./2נתון סליל שטוח בעל 100כריכות והשראות .Lההשראות של סליל דומה בעל אותו אורך ושטח חתך ו400-
כריכות היא:
א4L .
בL/4 .
ג16L .
דL/16 .
הL .
./5לולאה מלבנית בעלת שטח Aמסתובבת עם התדירות fסביב אחת מהצלעות שלה בשדה מגנטי אחיד Bמאונך
לציר הסיבוב .הכא''מ המרבי המושרה בלולאה הוא:
אABf .
BA
ב.
4f
ג2ABf .
ד4ABf .
BA
ה.
f
./4שני חוטים ארוכים ומקבילים נושאים זרמים שווים בגודלם אך הפוכים בכיוונם .בנקודה באמצע בין החוטים ,השדה
שהם יוצרים הוא:
א .אפס.
ב .שונה מאפס ,ובכיוון שמחבר בין החוטים.
ג .שונה מאפס ,ומקביל לחוטים.
ד .שונה מאפס ,וניצב למישור של שני החוטים.
ה .אף אחת מהתשובות לעיל.
./3
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
אם ישנו שדה חשמלי בכיוון xהחיובי בעל גודל E Cx 2כאשר Cהינו קבוע אזי הפוטנציאל החשמלי Vהינו:
2Cx
2Cx
Cx3 / 3
Cx3 / 3
3Cx3
5
חלק ב' :יש לפתור שתי שאלות הבאות פתרון מלאה ומפורט ( 40נק')
./0נתונות שתי לולאות מעגליות .רדיוס הלולאה הגדולה Rורדיוס הלולאה הקטנה .rהלולאה הקטנה
נמצאת בגובה zמעל הלולאה הגדולה כך שצירי הלולאות מתלכדים ,כמתואר באיור שלהלן .תוכלו
להניח כי ,z>>Rומכאן שהשדה המגנטי שיוצרת הלולאה הגדולה קבוע על פני מישורה של לולאה
הקטנה .מניעים את הלולאה העלינה מעלה במהירות ) .V(tחשבו:
א .את השטף המגנטי דרך הלולאה הקטנה כפונקציה של 8( .zנק')
ב .את הכא"מ המושרה הנוצר בלולאה הקטנה כפונקציה של zו 8( .V-נק')
ג .מצאו את כיוונו של הזרם המושרה הנוצר בלולאה 4( .נק')
./7לוח אינסופי טעון בצפיפות מטען אחידה של )
של לוח אינסופי נתונה
2 0
m2
. ( Cהלוח מחורר ,צורת החור-עיגול ברדיוס .aעוצמת השדה
.
א .מהו הפוטנציאל החשמלי לאורך ציר הסימטריה -ציר 8( ? zנק')
ב .מהו שדה החשמלי על ציר הסימטריה? ( 8נק')
ג .נתון כי , 2 C 2 :רדיוס החור . a 3 cmפרוטון נהדף במהירות אפסית
m
ממרכז החור לכיוון החיובי של ציר zונע על קו הסימטריה בהשפעת . Eמהי
מהירותו כאשר הוא חולף בנקודה ( ? z 4 cmמסת פרוטון ) 1.67 1027 kg
( 4נק')
6
תאריך המבחן3/02/20/5 :
שם המרצה:
שם הקורס:
מר' יבגני אסטרין
פיסיקה 2ב'
מספר הקורס203.1.1721 :
שנה 20/5 :סמסטר :א'
מספר נבחן_______________________
מועד :א''
משך הבחינה 5 :שעות
יש לפתור את כל השאלות ולסמן את
הוראות:
התשובות של חלק א' על דף מצורף.
מותר להשתמש רק בדף הנוסחאות
חומר עזר:
המצורף ובמחשבון.
א
ג
ב
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
ד
ה
חלק א' 00( :נק')
./
נתון תיל בעל התנגדות .R0אורכו של תיל נוסף העשוי מאותו החומר הוא חצי מאורך התיל הראשון וקוטרו חצי
מהקוטר של התיל הראשון .התנגדותו של התיל השני היא:
4R0
R0/2
2 R0
R0
R0/4
.2
אלקטרון נכנס לאזור בו קיימים שדה חשמלי Eושדה מגנטי Bאחידים ואנכיים זה לזה .מהירות האלקטרון לא
משתנה .הסבר אפשרי לכך הוא:
מהירות האלקטרון מקבילה לשדה החשמלי Eוגודלה E/B
מהירות האלקטרון אנכית גם לשדה החשמלי Eוגם לשדה המגנטי Bוגודלה E/B
מהירות האלקטרון מקבילה לשדה המגנטי B
מהירות האלקטרון אנכית גם לשדה החשמלי Eוגם לשדה המגנטי Bוגודלה E/B
המצב המתואר אינו אפשרי.
.5
מוט מונח לרוחב מסילה חסרת חיכוך השרויה בשדה מגנטי אחיד Bכמתואר באיור .המוט זז ימינה במהירות v
קבועה .בזמן t=0המוט צמוד לקצה השמאלי של המסילה .ע"מ שהכא"מ מסביב למעגל יהיה אפס ,עוצמת השדה
המגנטי צריכה:
לא להשתנות
2
לגדול ריבועית בזמן ( )~t
לדעוך בזמן כמו ~1/t2
לגדול ליניארית בזמן ()~t
לדעוך בזמן כמו ~1/t
.4
א.
ב.
ג.
ד.
אם ישנו שדה חשמלי בכיוון xהחיובי בעל גודל E Cx 2כאשר Cהינו קבוע אזי הפוטנציאל החשמלי Vהינו:
3Cx3
2Cx
Cx3 / 3
Cx3 / 3
2Cx
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
ה.
2
.3
נתון סליל שטוח בעל 100כריכות והשראות .Lההשראות של סליל דומה בעל אותו אורך ושטח חתך ו 400-כריכות
היא:
4L
16L
L/4
L/16
L
.0
איזה מהגרפים הבאים מייצג גודל שדה חשמלי כפונקציה של מרחק מהמרכז של ספירה מוליכה מלאה טעונה בעלת
רדיוס ?R
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
E
E
III
r
E
I
II
r
R
r
R
R
E
E
V
r
א) .I
IV
r
R
ב) .II
ג) .III
R
ד) .IV
ה) .V
.7בדיאגרמה הבאה מוצגים שלוש קונפיגורציות של תיל נושא זרם המורכבות מקשתות קונצנטריות (כל קשת מייצגת
חצי או רבע מעגל בעל רדיוס .)r, 2r, 3rהזרם בכל התילים זהה .דרג את הקונפיגורציות לפי עוצמת השדה המגנטי
(ערך מוחלט) שהן מייצרות בנקודה ( Cמרכז המעגל) מהנמוך לגובה.
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
נמוך 2 :בינוני 5 :גבוה/ :
נמוך 2 :בינוני / :גבוה5 :
נמוך / :בינוני 5 :גבוה2 :
נמוך / :בינוני 2 :גבוה5 :
נמוך 5 :בינוני 2 :גבוה/ :
3
.8מה הפרש הפוטנציאלים בין Cל Aכלומר
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
(ביחידות של ?)V
2.0
-2.5
2.5
-5.3
3.5
.9נתון קבל לוחות בעל שטח לוח של .20 cm2ע"מ להשיג שדה של
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
m
2 106 Vבין הלוחות ,בכמה מטען צריך
להטעין את הקבל:
8.9 x 10-7 C
1.8 x 10-6 C
3.5 x 10-8 C
3.5 x 10-2C
7.1 x 10-6C
./0שני חלקיקים נקודתיים ,אחד עם מטען +8x10-9 Cוהשני עם מטען -2x10-9 Cמופרדים מרחק של 4מטר .השדה
החשמלי באמצע הדרך ביניהם ביחידות של V/mהוא:
א9x109 .
ב22.5 .
ג36x10-9 .
ד/53,000 .
ה/5,300 .
.//שתי ספירות מתכתיות לא טעונות א' וב' נוגעות אחת בשנייה .מוט טעון שלילית מקורב קרוב לספירה א' ,אבל לא
נוגע ,כפי שמתואר באיור .שתי הספירות מופרדות אחת מהשנייה ואז מרחיקים את המוט לאינסוף .כתוצאה מכך:
א .שתי הספירות ניטרליות
ב'
א'
ב .שתי הספירות שליליות
ג .שתי הספירות חיוביות
ד .ספירה א' חיובית ו ספירה ב' שלילית
ה .ספירה א' שלילית ו ספירה ב' חיובית
תמיכה מבודדת
4
./2נתון תיל נושא זרם של 2.0 Aבצורת משולש ישר זווית ושווה שוקיים כאשר אורך כל שוק הוא .15 cmקיים שדה
מגנטי של 0.7Tהמקביל ליתר .סך הכוח המגנטי על כל התיל הוא בעל עוצמה של:
א0 .
ב0.21 N .
ג0.41 N .
ד0.30 N .
B
ה0.51 N .
./5לולאה מלבנית בעלת שטח Aמסתובבת עם התדירות fסביב אחת מהצלעות שלה בשדה מגנטי אחיד Bמאונך
לציר הסיבוב .הכא''מ המרבי המושרה בלולאה הוא:
BA
א.
f
ב.
BA
4f
ג4ABf .
ד2ABf .
הABf .
./4שני חוטים ארוכים ומקבילים נושאים זרמים שווים בגודלם אך הפוכים בכיוונם .בנקודה באמצע בין החוטים ,השדה
שהם יוצרים הוא:
א .אפס.
ב .שונה מאפס ,ובכיוון שמחבר בין החוטים.
ג .שונה מאפס ,וניצב למישור של שני החוטים.
ד .שונה מאפס ,ומקביל לחוטים.
ה .אף אחת מהתשובות לעיל.
./3השטף של השדה החשמלי
א.
ב.
ג.
ד.
ה.
m
E 24i 30 j 16k Vדרך משטח בגודל 2 m2המהווה חלק מתוך מישור
y zהוא:
32 N∙m2/C
34 N∙m2/C
42 N∙m2/C
48 N∙m2/C
60 N∙m2/C
5
חלק ב' :יש לפתור שתי שאלות הבאות פתרון מלאה ומפורט ( 40נק')
./0נתונות שתי לולאות מעגליות .רדיוס הלולאה הגדולה Rורדיוס הלולאה הקטנה .rהלולאה הקטנה
נמצאת בגובה zמעל הלולאה הגדולה כך שצירי הלולאות מתלכדים ,כמתואר באיור שלהלן .תוכלו
להניח כי ,z>>Rומכאן שהשדה המגנטי שיוצרת הלולאה הגדולה קבוע על פני מישורה של לולאה
הקטנה .מניעים את הלולאה העלינה מעלה במהירות ) .V(tחשבו:
א .את השטף המגנטי דרך הלולאה הקטנה כפונקציה של 8( .zנק')
ב .את הכא"מ המושרה הנוצר בלולאה הקטנה כפונקציה של zו 8( .V-נק')
ג .מצאו את כיוונו של הזרם המושרה הנוצר בלולאה 4( .נק')
./7לוח אינסופי טעון בצפיפות מטען אחידה של )
של לוח אינסופי נתונה
2 0
m2
. ( Cהלוח מחורר ,צורת החור-עיגול ברדיוס .aעוצמת השדה
.
א .מהו הפוטנציאל החשמלי לאורך ציר הסימטריה -ציר 8( ? zנק')
ב .מהו שדה החשמלי על ציר הסימטריה? ( 8נק')
ג .נתון כי , 2 C 2 :רדיוס החור . a 3 cmפרוטון נהדף במהירות אפסית
m
ממרכז החור לכיוון החיובי של ציר zונע על קו הסימטריה בהשפעת . Eמהי
מהירותו כאשר הוא חולף בנקודה ( ? z 4 cmמסת פרוטון ) 1.67 1027 kg
( 4נק')
6
//f~
;_f/Jr)
/-JL_j'l../1../
U91f}
!2;
VJ,.~~
_g
-z:
r ~ vrz~_;;,.--,
-
r
/vt!5j~ !<~
.' z
:
7 '.3
'
~cP ~ 71!2"' r-' 1
------:z z-3
~
..)>
1/~
A?r"
L 1'
-z?
B
3ftbl;, /1/Zzr,z. {/
:; z_ ~
J
} z.co
K A f.
tu _
f1[W2
~
_fi_
"' -)/{/"
Kr..lJLICJ
~
Z?'/D
~I~~~ -z./~~o
~(
V72.,.a7 -+ Z;
:ZL.
o
f.l(z:) --
~
Lf'f~-fr:~
J. ~f"" /!/;)
/J 1x:>.:>
/1 / N'l?.fl
(./P,./.At",?
~/) "/') fc.,,)./' fJ'tJ/w ,, 'ir;l'
/\I? 'fJ
I
~r4Je
;rt"'/Jr)
0~<i.:n
~t-
Sf /(_ //)
rl;'l- ,,..)fl/\il
J/-
"' .,< A I J,:; "'. fo ·
t-t/f
7/..JY
~ 'f' -r/<
/? . .-f//?(
/J.:> ,o'f-
/) /
~
/J~
'.,AI~J
Y
,.,,>1/J
/YP/N