...

ןחבמ הקיסיפ 2

by user

on
Category: Documents
16

views

Report

Comments

Transcript

ןחבמ הקיסיפ 2
‫‪-1-‬‬
‫מועד ב'‬
‫תאריך‪:‬‬
‫‪27.10.2011‬‬
‫שם המרצה‪ :‬פרופ' שאול מרדכי‬
‫מס' הקורס‪203.1.1491. :‬‬
‫אוניברסיטת בן‪-‬גוריון בנגב‬
‫מדור בחינות‬
‫מבחן פיסיקה ‪2‬‬
‫‪203.1.1641‬‬
‫סמסטר‪ :‬קיץ‪.‬‬
‫משך המבחן‪ 3 :‬שעות‬
‫חומר עזר‪ :‬מחשבון‪ ,‬דפי נוסחאות (מצורפים‬
‫לבחינה)‬
‫לתלמידי כימיה‪ ,‬הנדסת חומרים‪ ,‬הנדסה כימית‪,‬‬
‫הנדסת ביוטכנולוגיה והנדסת בניין‪.‬‬
‫ענה‪/‬י על ארבע מתוך חמשת השאלות הבאות‪ .‬כל השאלות שוות בערכן‪ .‬בטאו את‬
‫תשובותיכם באמצעות נתוני השאלה בלבד‪ .‬הציבו מספרים בתשובה הסופית‪.‬‬
‫שאלה מספר ‪ 25( 1‬נקודות)‬
‫נתונה מערכת של שתי קליפות כדוריות קונצנטריות מוליכות‪ ,‬שרדיוסיהן ‪R‬ו‪.3R-‬‬
‫הקליפה הפנימית מוארקת (איור א') והקליפה החיצונית טעונה במטען ‪. -3Q‬‬
‫א‪ 5( .‬נק’) כמה מטען יהיה על קליפה המוארקת ?‬
‫ב‪ 5( .‬נק’) מה השדה החשמלי בכל המרחב?‬
‫ג‪ 5( .‬נק’) מה הפוטנציאל החשמלי בכל המרחב ?‬
‫עתה מנתקים את ההארקה‪ ,‬מבלי לשנות את המטענים על הקליפות ‪(,‬איור ב') וממלאים את כל החלל‬
‫בין הקליפות בחומר דיאלקטרי בעל מקדם‬
‫דיאלקטריות‬
‫‪.‬‬
‫ד‪ 5( .‬נק’) מה השדה החשמלי בתחום ‪R <r <3R‬‬
‫ה‪ 5( .‬נק’) מה הפוטנציאל החשמלי בתחום ‪R <r <3R‬‬
‫‪-2-‬‬
‫איור ‪-‬א‬
‫איור‪ -‬ב‬
‫‪-3Q‬‬
‫‪R‬‬
‫‪R‬‬
‫‪3R‬‬
‫‪3R‬‬
‫שאלה מספר ‪ 25( 2‬נקודות)‬
‫נתונה טבעת זרם ( במישור ‪ )XY‬בעלת רדיוס ‪ R‬שנושאת זרם ‪ I‬נגד כיוון השעון‪.‬‬
‫)כמתואר באיור א'( ‪.‬‬
‫א‪ 5( .‬נק') חשב את השדה המגנטי שהטבעת יוצרת במרכזה תוך שימוש בחוק ביו‬
‫סוור?‬
‫ב‪ 10( .‬נק') חשב את השדה המגנטי שהטבעת יוצרת במרחק ‪ Z‬לאורך ציר הטבעת?‬
‫נתונה דיסקה בעלת רדיוס ‪ ,R‬שטעונה בצורה אחידה בצפיפות מטען שטחית‪-‬‬
‫מסתובבת סביב צירה במהירות זוויתית ‪ ). ω -‬כמתואר באיור ב'(‪.‬‬
‫‪ .‬הטבעת‬
‫ג‪ 10( .‬נק') חשבו את השדה המגנטי (גודל וכיוון) שהדיסקה יוצרת במרכזה‪.‬‬
‫איור ב'‬
‫איור א'‬
‫‪y‬‬
‫‪R‬‬
‫‪y‬‬
‫‪ω‬‬
‫‪R‬‬
‫‪X‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪X‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪-3-‬‬
‫שאלה מספר ‪ 25( 3‬נקודות)‬
‫באיור הבא נתון תייל אינסופי בו זורם זרם ‪ ,I‬בניצב אליו קיימים שני תיילים אינסופיים‬
‫שמחוברים ביניהם בתייל נוסף באורך ‪ .a‬על התיילים מונח תייל נוסף ‪ AB‬שיכול לנוע‪.‬‬
‫לכל התיילים ישנה התנגדות ‪ ρ‬ליחידת אורך (לא צריך להתייחס לשטח החתך של התייל)‬
‫‪.‬קצה המסגרת ממוקם במרחק ‪ d‬מהזרם ובזמן ‪ t=0‬המסגרת ריבועית‪.‬‬
‫הצלע התחתונה בלבד ‪ AB‬של המסגרת נעה במהירות ‪ V‬ומתרחקת מהזרם‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫?‬
‫(‪ 5‬נק’) חשב את השטף המגנטי דרך המסגרת כפונקציה של הזמן‬
‫(‪ 5‬נק’) מה הכא"מ הנוצר במסגרת ומה הזרם המושרה ‪ i‬וכיוונו( עם או נגד כיוון‬
‫השעון)?‬
‫(‪ 5‬נק') מהו הכוח החיצוני הדרוש כדי לשמור על מהירות קבועה?‬
‫(‪ 5‬נק’) מהו ההספק התרמי המתפתח במסגרת?‬
‫(‪ 5‬נק') מהו ההספק המושקע ע"י הכוח החיצוני?‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪a‬‬
‫‪d‬‬
‫‪ρ‬‬
‫‪V‬‬
‫‪-4-‬‬
‫שאלה מספר ‪ 25( 4‬נקודות)‬
‫‪ .‬הלוח מחורר וצורת החור היא עיגול‬
‫לוח אינסופי טעון בצפיפות מטען אחידה של‬
‫ברדיוס ‪.a‬‬
‫[חשב תחילה בעזרת פרמטרי הבעיה‪ ,‬ורק בסוף הצב ערכים מספריים]‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫(‪ 6‬נק')חשב את השדה החשמלי של דיסקה בעלת רדיוס ‪ a‬הטעונה בצפיפות מטען‬
‫על ציר הסימטריה שלה –ציר ‪.Z‬‬
‫אחידה‬
‫(‪ 6‬נק')מהו השדה החשמלי על ציר הסימטריה של הלוח האינסופי המחורר‬
‫כמתואר בשאלה?‬
‫(‪ 6‬נק')מהו הפרש הפוטנציאלים לאורך ציר הסימטריה בין מרכז המעגל לנקודה‬
‫במרחק ‪ H‬לאורך ציר ‪?Z‬‬
‫(‪ 7‬נק')פרוטון נהדף במהירות אפסית ממרכז החור לכיוון החיובי של ציר ‪ z‬ונע על‬
‫‪‬‬
‫קו הסימטריה בהשפעת ‪ . E‬מהי מהירותו כאשר הוא חולף דרך הנקודה ‪Z = 4cm‬‬
‫?‬
‫נתונים הערכים הבאים‪:‬‬
‫מסת פרוטון‬
‫‪ ,‬רדיוס החור ‪.a = 3cm‬‬
‫‪Z‬‬
‫שאלה מספר ‪ 25( 5‬נקודות)‬
‫נתון מעגל בעל מקור מתח ‪ ε‬כמתואר באיור‪ .‬בתחילה מפסק ‪ S1‬סגור ו‪ S2-‬פתוח‪.‬‬
‫לנגד ‪ R1‬יש התנגדות קבועה‪ ,‬ולנגד ‪ R2‬יש התנגדות שניתנת לכוונון‪.‬‬
‫נתונים ‪R1=100 Ω, :‬‬
‫‪( R2* = 100 Ω, C=5 μF , L=20H , ε=10 V‬ההתנגדות של ‪ R2‬בתחילה)‪.‬‬
‫[חשב תחילה בעזרת פרמטרי הבעיה‪ ,‬ורק בסוף הצב ערכים מספריים]‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫(‪ 4‬נק')מה המטען והמתח על הקבל לאחר זמן רב?‬
‫‪-5-‬‬
‫עתה סוגרים את מפסק ‪ S2‬ופותחים באותו זמן את המפסק ‪.S1‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫(‪ 3‬נק')מה התדירות ‪ ω‬של התנודות האלקטרומגנטיות?‬
‫(‪ 5‬נק')צייר גרף איכותי של )‪ ,q(t‬ציין על הגרף את זמן המחזור ‪?T‬‬
‫(‪ 3‬נק')כיצד צריך לשנות את ‪ R2‬כדי שיפסיקו האוסילציות (התנגדות קריטית)‪.‬‬
‫עתה חוזרים למצב בו המערכת נמצאת אחרי סעיף א' (דהיינו סוגרים את מפסק‬
‫‪ S2‬ופותחים באותו זמן את המפסק ‪ ) S1‬כאשר בנוסף מכניסים חומר דיאלקטרי‬
‫עם‬
‫קבוע ‪ K‬בין לוחות הקבל ( ברגע שבו פותחים את מפסק ‪.)S1‬‬
‫ה‪.‬‬
‫(‪ 10‬נק') ענה שוב על סעיפים ב‪,‬ג‪,‬ד (כאשר הקבל מכיל חומר דיאלקטרי)‪,‬האם‬
‫הערכים שחישבת גדלו או קטנו בהתאמה?( חשב את הערכים החדשים של‬
‫הקיבול‪, C -‬התדירות הזוויתית‪ , ω -‬זמן המחזור‪ ,T -‬וההתנגדות הקריטית ‪.)R2‬‬
‫מעגל‪RLC-‬‬
‫בהצלחה!‬
Fly UP