בגנב ןוירוג ןב תטיסרבינוא

‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‏תאריך‏המבחן‪:‬‏‪12‬‏באוגוסט‏‪2013‬‏‏‬
‫שמות‏המרצים‪:‬‏פרופסור‏ברוך‏הורוביץ‪,‬‏מר‏בן‏ילין‏‬
‫שמות‏המתרגלים‪:‬‏מר‏דניאל‏דהן‪,‬‏מר‏גבע‏ארוואס‏‬
‫מבחן‏בקורס‪:‬‏‏‏פיסיקה‏‪2‬‏ב‏‬
‫מס'‏קורס‪:‬‏‏‪203-1-1191‬‏‬
‫שנה‪:‬‏‏תשע"ג‪,‬‏סמסטר‏‏ב'‏מועד‏ב‪.‬‏‏‬
‫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
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‪I‬‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪.1‬‬
‫השטף של השדה החשמלי ˆ‪ E  16 N / C xˆ  32 N / C yˆ  24N / C z‬העובר דרך משטח של ‪ 2m‬המקביל‬
‫‪2‬‬
‫‪N  m2‬‬
‫למישור ‪ yz‬הוא (ביחידות של‬
‫‪C‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫‏‪16‬‬
‫‏‪24‬‬
‫‏‪32‬‬
‫‏‪48‬‬
‫‏‪64‬‬
‫נתונים קוי שדה בין שני לוחות מתכת‪ .‬אלו מהמשפטים הבאים נכון? (רק תשובה אחת נכונה בוודאות)‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫)‪:‬‬
‫‏הלוח העליון נושא מטען חיובי והלוח התחתון נושא מטען‬
‫שלילי‪.‬‬
‫‏פרוטון בנק' ‪ X‬מרגיש את אותו כח שמרגיש פרוטון בנק' ‪Y‬‬
‫‏אלקטרון בנק' ‪ X‬מרגיש כוח יותר חזק מאלקטרון בנק' ‪Z‬‬
‫‏פרוטון בנק' ‪ Y‬מרגיש כוח יותר חזק מפרוטון בנק' ‪Z‬‬
‫‏אלקטרון בנק' ‪ X‬מרגיש כוח יותר חלש מאלקטרון בנק' ‪Z‬‬
‫נתונה טבעת דקה בעובייה בתחום‬
‫ליחידת שטח‬
‫‪ ,‬כאשר ‪ r=0‬זהו מרכז הטבעת‪ .‬הטבעת טעונה בצפיפות מטען‬
‫‪ .‬מהו הפוטנציאל במרכז הטבעת? (הנח שהפוטנציאל אפס באינסוף)‪.‬‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.4‬‬
‫נתון מטען חשמלי ‪ q‬הנמצא מעל שני מטענים חשמלים ‪ Q‬המוחזקים במקומם באיזור בו יש כוח כבידה‪( .‬ראה איור)‪.‬‬
‫מהי מסת המטען ‪?q‬‬
‫‪kQq‬‬
‫א‪ .‬‏‬
‫‪dg‬‬
‫‪kQ‬‬
‫ב‪ .‬‏ ‪0.72 2‬‬
‫‪qd g‬‬
‫‪0.36‬‬
‫‪kd 2 g‬‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫‪Qq‬‬
‫‪kQq‬‬
‫ד‪ .‬‏ ‪0.72 2‬‬
‫‪d g‬‬
‫‪kQq‬‬
‫ה‪ .‬‏ ‪0.36 2‬‬
‫‪d g‬‬
‫‪0.72‬‬
‫‪q‬‬
‫‪2d‬‬
‫‪g‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪d‬‬
‫‪Q‬‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫מחברים סוללה בעלת הפרש פוטנציאלים אל קבל לוחות מקבילים‪ .‬הקבל בנוי מזוג לוחות ריבועיים בעלי אורך‬
‫צלע ‪ ,‬המרחק בין הלוחות ‪ d‬ובתחילה היה החלל בין הלוחות ריק‪ .‬כוח חיצוני ואופקי (לא קבוע) ‪ F‬דוחף חומר‬
‫‪ ,‬אל בין לוחות הקבל‪ .‬מהי העבודה שנעשתה ע"י הכוח ‪ ,F‬מרגע כניסת החומר‬
‫דיאלקטרי‪ ,‬בעל קבע דיאלקטרי‬
‫הדיאלקטרי ועד שהיה כולו בתוך החלל בין לוחות הקבל? הניחו כי אין חיכוך בין החומר הדיאלקטרי ולוחות הקבל‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫א‪FL .‬‬
‫ב‪FL2 .‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪L‬‬
‫‪ 0 L2V0 2‬‬
‫‪F‬‬
‫‪d‬‬
‫‪ 0 L2V0 2‬‬
‫ד‪2 d .‬‬
‫‪ 0 L2V0 2‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪4d‬‬
‫‪.6‬‬
‫‪L‬‬
‫‏ גדל‬
‫‏ קטן‬
‫‏ לא משתנה‬
‫‏ גדל או קטן תלוי בערך של ‪R2‬‬
‫‏הופך סימן‬
‫נתון המעגל בתרשים‪ .‬המתג סגור למשך זמן רב‪ ,‬ולאחר מכן‪ ,‬בזמן ‪ ,t=0‬המתג נפתח‪ .‬מהו הזרם ההתחלי ימינה בזמן‬
‫‪ t=0‬דרך הקבל? (כיוון חיובי עם כיוון השעון ושלילי נגד כיוון השעון)‬
‫א‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫‪Ԑ‬‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪.8‬‬
‫‪r‬‬
‫‪d‬‬
‫‪V0‬‬
‫נתון המעגל בתרשים‪ .‬כאשר מגדילים את ‪ R1‬האם הזרם דרך ‪R2‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪.7‬‬
‫‪L‬‬
‫‪Ԑ‬‬
‫‪-‬‬
‫נתונה אלומת חלקיקים בעלת סימטריה גלילית עם רדיוס ‪ .‬האלומה מורכבת מחלקיקים טעונים‪ .‬מטען כל חלקיק הוא‬
‫‪ ,q‬מהירות סחיפה‬
‫הכולל הוא‪:‬‬
‫א‪ .‬‏‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫וצפיפותם במרחב היא‬
‫‪ ,‬כאשר ‪ r‬הוא המרחק הניצב מציר האלומה‪ .‬הזרם‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪.9‬‬
‫נתון נגד בעל התנגדות‬
‫‪ .‬כמה אנרגיה התבזבזה לאחר ‪ 6‬דקות?‬
‫המחובר למקור מתח‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫מחובר לבטריה ונטען עד אשר הגודל של המטען על כל לוח הוא ‪ 6‬מיקרו קולון‪ .‬מנתקים את קבל‬
‫‪ .11‬קבל‬
‫(ראו איור)‪ .‬לאחר שהמערכת מתייצבת‪ ,‬מהו המטען‬
‫ו‬
‫ומחברים אותו לשני קבלים אחרים‬
‫?‬
‫על קבל‬
‫א‪ .‬‏‪ 1‬מיקרו קולון‬
‫ב‪ .‬‏‪ 2‬מיקרו קולון‬
‫ג‪ .‬‏‪ 3‬מיקרו קולון‬
‫ד‪ .‬‏‪ 4‬מיקרו קולון‬
‫ה‪ .‬‏‪ 5‬מיקרו קולון‬
‫‪ .11‬ההתנגדות השקולה בין נקודות ‪ 1‬ו ‪ 2‬במעגל הנתון היא (ביחידות של אום)‪:‬‬
‫א‪ .‬‏‪1‬‬
‫ב‪ .‬‏‪1.5‬‬
‫ג‪ .‬‏‪2‬‬
‫ד‪ .‬‏‪2.5‬‬
‫ה‪ .‬‏‪3‬‬
‫‪ .12‬איזה מהגרפים הבאים מייצג את השדה המגנטי כפונקציה של המרחק ממרכז תיל עבה עם חתך מעגלי ברדיוס ‪ ,R‬עם‬
‫צפיפות זרם אחידה?‬
‫ג‬
‫ב‬
‫ה‬
‫א‬
‫ד‬
‫‪ .13‬אלקטרון בעל מסה ‪ me‬ומטען ‪qe‬‬
‫שעבר מרחק זוויתי של ‪ . 90‬חשבו את העבודה שנעשתה ע"י השדה החשמלי ‪. B‬‬
‫נכנס במהירות ‪ v‬ובניצב לאזור בו שורר שדה מגנטי אחיד ‪ , B‬ויוצא ממנו לאחר‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‏‪1‬‬
‫‪2 R‬‬
‫‪qvB ‬‬
‫‏ ‪4‬‬
‫ג‪ .‬‏ ‪qvB R‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪2 R‬‬
‫‏ ‪4‬‬
‫‏האלקטרון נע מהר מידי ולכן לא ניתן לדעת‬
‫‪qe , me , v‬‬
‫‪qvB ‬‬
‫‪B‬‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .14‬נתון תיל נושא זרם כנראה באיור‪ .‬מהו השדה המגנטי בנקודה ‪?P‬‬
‫א‪ .‬‏‪1‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‏‬
‫‪2  I‬‬
‫‪8 l‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‏‬
‫‪2  I‬‬
‫‪4 l‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‏‬
‫‪2  I‬‬
‫‪2 l‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‬
‫‪2  I‬‬
‫‪l‬‬
‫‪ .15‬באיור ישנם ‪ 4‬תיילים הנושאים זרם זהה לתוך הדף‪ .‬הכוח הפועל על התיל העליון (המסומן ב‪ )F‬פועל לכיוון‪:‬‬
‫א‪ .‬‏שמאל‬
‫ב‪ .‬‏ימין‬
‫ג‪ .‬‏למעלה‬
‫‪F‬‬
‫ד‪ .‬‏למטה‬
‫ה‪ .‬‏הכוח הוא אפס‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫שאלה ‪61‬‬
‫א‪ .‬‏מצא שדה חשמלי בכל המרחב עבור גליל אינסופי טעון עם צפיפות מטען אחידה‬
‫(‪ 7‬נק')‬
‫כעת קודחים בגליל חור כך שנוצר מגרעת במרחק‬
‫ב‪ .‬‏מצא שדה חשמלי בתוך המגרעת‪ 8( .‬נק')‬
‫בעלת רדיוס‬
‫ורדיוס ‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫ג‪ .‬‏מצא את האנרגייה האגורה במגרעת בחלק באורך ‪ 5( .L‬נק')‬
‫שאלה ‪61‬‬
‫א‪ .‬‏נתונה טבעת ברדיוס ‪ a‬וזרם תלוי בזמן )‪ I(t‬המונחת במישור ‪ .xy‬חשב את השדה המגנטי לאורך‬
‫ציר ‪ z‬שנוצר על ידי הטבעת‪ 9( .‬נק)‬
‫ב‪ .‬‏מניחים במרחק ‪ d‬מעל הטבעת התחתונה טבעת נוספת בעלת רדיוס ‪ b‬והתנגדות ‪ .R‬הטבעת‬
‫מונחת בזוית ביחס למישור ‪ .xy‬מצא את הזרם המושרה בטבעת הקטנה בגלל הזרם בטבעת‬
‫כך שניתן להניח כי השדה המגנטי בתוך הטבעת‬
‫וכי‬
‫הגדולה‪( .‬נתון כי‬
‫הקטנה קבוע)‪ 7( .‬נק)‬
‫ג‪ .‬‏מהו מומנט הכוח הפועל על הטבעת הקטנה? לאיזה כיוון הוא ינסה לסובב אותה? (‪ 4‬נק)‬