בגנב ןוירוג ןב תטיסרבינוא

‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‏תאריך‏המבחן‪:‬‏‪18‬‏ביולי‏‪1013‬‏‏‬
‫שמות‏המרצים‪:‬‏פרופסור‏ברוך‏הורוביץ‪,‬‏מר‏בן‏ילין‏‬
‫שמות‏המתרגלים‪:‬‏מר‏דניאל‏דהן‪,‬‏מר‏גבע‏ארוואס‏‬
‫מבחן‏בקורס‪:‬‏‏‏פיסיקה‏‪1‬‏ב‏‬
‫מס'‏קורס‪:‬‏‏‪103-1-1191‬‏‬
‫שנה‪:‬‏‏תשע"ג‪,‬‏סמסטר‏‏ב'‏מועד‏א‪.‬‏‏‬
‫משך‏הבחינה‪:‬‏‏שלוש‏שעות‪.‬‏‬
‫חומר‏עזר‪:‬‏מחשבון‏‪+‬‏דף‏נוסחאות‏מצורף‪.‬‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‏‏‬
‫ענו על כל ‪ 71‬השאלות‪.‬‬
‫לשאלות ‪7-71‬‏יש‏משקל‏של‏‪1‬‏נקודות‏לשאלה‪.‬‏בכל‏שאלה‏כזאת‏מוצגות‏מספר‏‬
‫אפשרויות‏לתשובה‏("מבחן‏אמריקאי")‪.‬‏ספקו‏רק‏תשובה‏אחת‪,‬‏אותה‏יש‏לסמן‏על‏‬
‫הדף‏התשובות‪.‬‏יש‏לענות‏על‏כל‏השאלות‏‪.1-11‬‏‬
‫רק הסימונים בדף התשובות יבדקו ‪.‬כל סימון אחר לא יתקבל‪.‬‬
‫לשאלות הפתוחות ‪16-17‬‏יש‏משקל‏של‏‪20‬‏נקודות‏כל‏אחת‪.‬‏יש‏לענות‏על‏שתיהן‏‬
‫בצורה‏מסודרת‪.‬‬
‫‏‬
‫‏‬
‫בהצלחה!‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫דף תשובות לשאלות ‪7-71‬‬
‫‏‬
‫סמנו‏את‏תשובתכם‏בברור‏על‏ידי‏הקפת‏האות‏המתאימה‏בשדך‏זה‪.‬‏‬
‫‏‬
‫מספר‏נבחן‏‪:‬‏______________‏‬
‫‏‬
‫‪1‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪2‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪3‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪4‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪5‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪6‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪7‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪8‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪9‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪11‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪11‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪12‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪13‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪14‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪15‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‪II‬‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪.1‬‬
‫מהו הפוטנציאל החשמלי במרכז משולש שווה צלעות (אורך צלע ‪ )a‬כאשר לכל צלע יש צפיפות מטען ליחידת אורך‬
‫המפולגת באופן אחיד (הנח כי הפוטנציאל אפס באינסוף)‪.‬‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.2‬‬
‫עבור טבעת עם רדיוס וחציה העליון טעון במטען‬
‫(הנח כי הפוטנציאל אפס באינסוף)‪.‬‬
‫מהו הפונציאל במרכז הטבעת‬
‫וחציה התחתון טעון במטען‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.3‬‬
‫נתונה התפלגות המטען המרחבית הבאה‪:‬‬
‫‪ ,‬מהו השדה‬
‫?‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.4‬‬
‫נתון קבל לוחות המחובר למקור מתח קבוע וטעון במטען ‪ .Q‬מקטינים את השטח של כל לוח פי ‪ 2‬ומגדילים את המרחק‬
‫בין הלוחות פי ‪ .4‬מהו המטען על הקבל כעת?‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫(חיוביים)‪ ,‬ו‪ . -‬ניתן להניח כי המרחק בין‬
‫נתונה מערכת של ארבעה לוחות טעונים באופן אחיד‪ .‬נתונים‪:‬‬
‫‪ .‬מניחים חומר עם מקדם דיאלקטרי יחסי בין הלוחות‬
‫הלוחות קטן מאוד ביחס לממדים שלהם וגם כי‬
‫?‬
‫ו‬
‫‪ .‬מהו הפרש המתחים בין הלוחות‬
‫ו‬
‫א‪.‬‬
‫‏‬
‫ב‪.‬‬
‫‏‬
‫ג‪.‬‬
‫‏‬
‫ד‪.‬‬
‫‏‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‬
‫נתון המעגל בתרשים‪ .‬נתון ‪( i=6A ,R3=6Ω ,R2=4Ω ,R1=2Ω‬הזרם המסומן)‪ ,‬והמתח ‪ .VA-VB=78V‬הנתונים‪.‬‬
‫המעגל יציב (כלומר הזרם והפרש המתחים קבועים)‪ .‬האם הקופסה שבתרשים היא‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫‪.7‬‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫נתון המעגל בתרשים‪ .‬בזמן ‪ t=0‬הקבל אינו טעון והמתג נסגר‪ .‬הזרם ההתחלתי דרך הקבל בכוון השעון (בזמן ‪ )t=0‬הוא‬
‫א‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.8‬‬
‫–‬
‫‪Ԑ‬‬
‫חלקיק טעון נע בנוכחות שדה מגנטי קבוע בתנועה מעגלית ברדיוס ‪ .R‬האנרגיה של החלקיק פרופורציונית ל‪-‬‬
‫א‪1/R .‬‬
‫ב‪R .‬‬
‫ג‪R2 .‬‬
‫ד‪R3 .‬‬
‫ה‪R4 .‬‬
‫‪.9‬‬
‫אילו מהגרפים הבאים מתאר את עוצמת השדה המגנטי של תיל עבה אינסופי עם זרם ‪ I‬כפונקציה של המרחק משפת‬
‫התיל?‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫א ‪A.‬‬
‫ב‪B .‬‬
‫ג‪C .‬‬
‫ד‪D .‬‬
‫ה‪E .‬‬
‫‪ .11‬נתון המעגל בתרשים‪ .‬בזמן ‪ t=0‬המתג נסגר‪ .‬הכא"מ (בערכו המוחלט) ההתחלתי (בזמן ‪ )t=0‬אשר המשרן מייצר הוא‬
‫א‪.‬‬
‫‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‬
‫‪ .11‬נתון שדה מגנטי )‪ B=B0cos(ωt‬כאשר בזמן ‪ t=0‬מכוון אל תוך הדף‪ .‬נתונה טבעת בעלת רדיוס ‪ r‬במישור הדף‬
‫והתנגדות ‪ .R‬היחס בין הזרם בטבעת (זרם חיובי הוא זרם בכיוון השעון‪ ,‬זרם שלילי הוא זרם נגד כיוון השעון) לבין‬
‫‪ B0ωπr2/R‬הוא‬
‫א‪ .‬‏)‪-sin(ωt‬‬
‫ב‪ .‬‏)‪sin(ωt‬‬
‫ג‪ .‬‏)‪cos(ωt‬‬
‫ד‪ .‬‏)‪sin(ωt) - cos(ωt‬‬
‫ה‪ .‬‏)‪sin(ωt) + cos(ωt‬‬
‫‪ .12‬חוט אינסופי נושא זרם ‪( I‬אל תוך הדף) ניצב למרכז של חוט מלבני הנושא‬
‫זרם ‪( i‬ראה שרטוט)‪ .‬הכוח השקול שהחוט האינסופי מפעיל‬
‫על המלבן הוא‬
‫א‪ .‬‏אל תוך הדף‬
‫ב‪ .‬‏החוצה מהדף‬
‫ג‪ .‬‏אפס‬
‫ד‪ .‬‏ימינה‬
‫ה‪ .‬‏שמאלה‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .13‬נתון שדה מגנטי קבוע הנכנס לתוך הדף‪ .‬חלקיק טעון‪ ,‬הנע במישור הדף בצורה של ספירלה עם רדיוס דועך בכיוון השעון‬
‫(ראה איור)‪ .‬הסבר הגיוני יהיה‪:‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏המטען חיובי ומאיט‬
‫‏המטען חיובי ומאיץ‬
‫‏המטען שלילי ומאיט‬
‫‏המטען שלילי ומאיץ‬
‫‏אף תשובה אינה נכונה‬
‫‪ .14‬נתון חלקיק עם מטען ‪ ,‬מרחף בגובה קבוע מעל משטח טעון אינסופי עם צפיפות מטען‬
‫?‬
‫(קיים כח כבידה)‪ ,‬מהו היחס בין מטען החלקיק למסתו‬
‫‪ ,‬המשטח מקביל לכדור הארץ‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪ .15‬בטבלה הבאה נתון השטף החשמלי (ביחידות של‬
‫) דרך‬
‫הבסיסים והמשטח המעוגל של ארבעה גלילים שונים‪ .‬דרג את‬
‫הצילינדרים על פי המטען שנמצא בתוכם (השלילי ביותר מימין)‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‪2,1,3,4‬‬
‫‏‪4,3,1,2‬‬
‫‏‪1,2,3,4‬‬
‫‏‪3.4.2.1‬‬
‫‏‪4,3,2,1‬‬
‫בסיס‬
‫שמאלי‬
‫בסיס‬
‫ימין‬
‫משטח‬
‫מעוגל‬
‫צילינדר ‪1‬‬
‫צילינדר ‪2‬‬
‫צילינדר ‪3‬‬
‫צילינדר ‪4‬‬
‫בסיס ימין‬
‫‪2‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫בסיס שמאל‬
‫‪4‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-5‬‬
‫משטח מעוגל‬
‫‪-6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-3‬‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫שאלה ‪61‬‬
‫נתונה מערכת המורכבת מכדור מוליך וקליפה מוליכה משותפי מרכז‪ .‬רדיוס הכדור הוא ‪ R‬והוא טעון‬
‫במטען ‪ . Q‬רדיוסיה הפנימי והחיצוני של הקליפה הם ‪ 2R‬ו‪ 4R -‬בהתאמה‪ .‬הקליפה טעונה במטען‬
‫כולל ‪. Q‬‬
‫נתונים‪. k , Q, R :‬‬
‫א‪ .‬‏מהי חלוקת המטען על שפות הקליפה ? (‪ 6‬נקודות)‪.‬‬
‫ב‪ .‬‏מהו השדה החשמלי בכל נקודה במרחב כפונקציה של המרחק ‪ r‬ממרכז המערכת ? (‪ 7‬נקודות)‪.‬‬
‫ג‪ .‬‏מהו הפרש הפוטנציאלים בין הכדור והקליפה ? (‪ 7‬נקודות)‪.‬‬
‫שאלה ‪67‬‬
‫נתונה מסגרת מוליכה ברוחב ‪ L‬שבה שני נגדים ‪ ,R2 , R1‬לפי השרטוט‪ .‬מניחים לרוחב המסגרת מוט‬
‫מוליך חסר התנגדות‪ .‬מושכים את המוט ימינה במהירות קבועה ‪ .v‬נתון שדה מגנטי קבוע ‪ B‬אל תוך הדף‪.‬‬
‫א‪ .‬‏מה גודל וכוון הזרם במוט‪ 8( .‬נק)‬
‫ב‪ .‬‏מה הכוח הדרוש למשוך את‬
‫המוט ומה הספקו‪ 6( .‬נק)‬
‫ג‪ .‬‏מה הזרמים דרך הנגדים ומה‬
‫קצב החימום שלהם‪ .‬השווה ל‪(-‬ב)‪ 6( .‬נק)‬
‫‪ R2‬‏‬
‫‪L‬‬
‫‪v‬‬
‫‪ R1‬‏‬