תטיסרבינוא ןב ןוירוג

‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‏תאריך‏המבחן‪ :‬‏‪21‬‏בינואר‏‏‪1024‬‏ ‏‬
‫‏פרופ'‏יורי‏ליובבסקי ‏‬
‫שם‏המרצה‪:‬‬
‫שם‏המתרגל‪ :‬‏דניאל‏דהן ‏‬
‫מבחן‏בקורס‪ :‬‏פיסיקה‏‪ 1‬‏‬
‫‏‪ 102-2-2442‬‏‬
‫מס'‏קורס‪:‬‬
‫‏תשע"ד‪,‬‏סמסטר‏‏א'‪,‬‏מועד‏א' ‏‬
‫שנה‪ :‬‏‬
‫משך‏הבחינה‪ :‬‏שלוש‏שעות ‏‬
‫‏מחשבון‏בלבד‪ .‬‏‬
‫חומר‏עזר‪:‬‏‬
‫‏‬
‫‏‏ ‏‬
‫ענו על כל ‪ 71‬השאלות‪.‬‬
‫לשאלות ‪7-71‬‏יש‏משקל‏של‏‪4‬‏נקודות‏לשאלה‪.‬‏בכל‏שאלה‏כזאת‏מוצגות‏מספר‏‬
‫אפשרויות‏לתשובה‏("מבחן‏אמריקאי")‪.‬‏ספקו‏רק‏תשובה‏אחת‪,‬‏אותה‏יש‏לסמן‏על‏‬
‫הדף‏התשובות‪ .‬‏‬
‫רק הסימונים בדף התשובות יבדקו ‪.‬כל סימון אחר לא יתקבל‪ .‬‏‬
‫לשאלות פתוחות ‪ 71‬ו‪71‬‏יש‏משקל‏של‏‪10‬‏נקודות‏לשאלה‪ .‬עליהן‏יש‏לענות‏‬
‫במפורט‏המחברת‏הבחינה‪.‬‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫בהצלחה!‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫דף תשובות לשאלות ‪7-71‬‬
‫‏‬
‫סמנו‏את‏תשובתכם‏בברור‏על‏ידי‏הקפת‏האות‏המתאימה‏בשדך‏זה‪ .‬‏‬
‫‏‬
‫מספר‏נבחן‏‪:‬‏______________ ‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‪ 2‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 1‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 2‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 4‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 5‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 6‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 4‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 8‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 9‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 20‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 22‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 21‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 22‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 24‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‪ 25‬‏‬
‫א ‏‬
‫ב ‏‬
‫ג ‏‬
‫ד ‏‬
‫ה ‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .2‬נתונות‏שני‏ספירות‏דקות‏לא‏מוליכות‏זהות‪,‬‏המטען‏על‏כל‏ספירה‏מפוזר‏באופן‏אחיד‏‪ ,Q‬‏‬
‫רדיוסם‏‪,d‬‏מרחק‏בין‏מרכזי‏הספירות‏הוא‏‪.10d‬‏הניחו‏מטען‏‪q‬‏נקודתי‏על‏הציר‏המחבר‏בין‏‬
‫הספירות‏במרחק‏‪d/2‬‏כמתואר‏באיור‪.‬‏מהו‏סך‏כל‏הכוח הפועל‏על‏המטען‏הנקודתי?‏(הנח‏כי‏‬
‫‪q‬‏ו‪ Q‬באותו‏סימן)‬
‫א‪ .‬‏‬
‫‪qQ‬‬
‫‪361 0 d 2‬‬
‫שמאלה‬
‫‪qQ‬‬
‫ב‪ .‬‏ ‪361 0 d 2‬‬
‫ימינה‬
‫‪qQ‬‬
‫ג‪ .‬‏ ‪441 0 d 2‬‬
‫ימינה‬
‫‪qQ‬‬
‫ד‪ .‬‏ ‪441 0 d 2‬‬
‫ימינה‬
‫‪361qQ‬‬
‫ה‪.‬‏ ‪361 0 d 2‬‬
‫שמאלה‬
‫מפוזר‏באופן‏אחיד‏על‏חציו‏העליון‏של‏מוט‏ומטען‏שלילי‬
‫‪ .1‬מטען‏חיובי‬
‫אחיד‏על‏חציו‏התחתון‏של‏המוט‪.‬‏מה‏כיוון‏השדה‏החשמלי‏בנקודה‏‪P‬‏?‏‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫מפוזר‏באופן‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‏‬
‫‪-1 V‬‬
‫‪.3‬‬
‫באיור‏הבא‏מתוארים‏משטחים‏שווי‏פוטנציאל‪.‬‏השדה‏חשמלי‏בנקודה‏‪P‬‏הוא‪:‬‬
‫‪0V‬‬
‫‪II‬‬
‫א‪ .‬‏אפס‬
‫ב‪ .‬‏בכוון‏וקטור‏‪I‬‬
‫ג‪.‬‏בכוון‏וקטור‏‪II‬‬
‫ד‪ .‬‏בכוון‏וקטור‏‪III‬‬
‫ה‪.‬‏בכוון‏וקטור‏‪IV‬‬
‫‪1V‬‬
‫‪ III‬‏‬
‫‪P‬‬
‫‪I‬‬
‫‪IV‬‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‪ .4‬משטח‏אינסופי‏עם‏צפיפות‏מטען‏‪,σ‬‏נחתך‏ע"י‏ספירה‏גאוסית‏עם‏רדיוס‏‪R‬‏במרחק‏‪x‬‏ממרכז‏‬
‫הספירה‪,‬‏כמתואר‏באיור‪.‬‏סה"כ‏השטף‏החשמלי‏‪Φ‬‏העובר‏דרך‏הספירה‏הגאוסית‏הינה? ‏‬
‫‪ R 2‬‬
‫א‪ .‬‏‬
‫‪0‬‬
‫ב‪ .‬‏‬
‫‪2 R 2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪ ( R  x) 2 ‬‬
‫ג‪ .‬‏‬
‫‪0‬‬
‫‪ ( R 2  x 2 )‬‬
‫ד‪ .‬‏‬
‫‪0‬‬
‫‪ Rx‬‬
‫ה‪ .‬‏‬
‫‪0‬‬
‫‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .5‬ההתנגדות‏השקולה‏בין‏נקודות‏‪2‬‏ו‪1‬‏במעגל‏הנתון‏היא‪:‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‪2‬‏אום‪.‬‬
‫‏‪4‬‏אום‪.‬‬
‫‏‪5‬‏אום‪.‬‬
‫‏‪6‬‏אום‪.‬‬
‫‏‪4‬‏אום‪.‬‬
‫‏‬
‫‪ .6‬שני‏חוטים‏שונים‏נושאים‏את‏אותה‏צפיפות‏זרם‏אחידה‪.‬‏סך‏הזרם‏יהיה‏זהה‏רק‏אם?‏ ‏‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏אורכם‏יהיה‏זהה‪.‬‬
‫‏שטח‏החתך‏שלהם‏יהיה‏זהה‪.‬‬
‫‏גם‏אורכם‏וגם‏שטח‏החתך‏שלהם‏זהה‪.‬‬
‫‏הפרש‏הפוטנציאל‏לאורכם‏יהיה‏זהה‪.‬‬
‫‏השדה‏החשמלי‏בתוכם‏יהיה‏זהה‪.‬‬
‫‏‬
‫‪ .7‬שני‏אלקטרונים‏נעים‏תחת‏השפעה‏של‏שדה‏מגנטי‏אחיד‏‪,B‬‏כמתואר‏באיור‪.‬‏יחס‏הרדיוסים‏‬
‫‪r1/r2‬‏הינו‏‪.2/2‬‏מה‏יהיה‏יחס‏המהירויות‏‪?v1/v2‬‬
‫א‪ .‬‏‪1/9‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‪2/2‬‬
‫‏‪2‬‬
‫‏‪2‬‬
‫‏‪ 9‬‏‬
‫‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .8‬שדה‏מגנטי‏אחיד‏הינו‏חיובי‏בכיוון‏‪.z‬‏מטען‏חיובי‏נע‏בכיוון‏‪x‬‏בשדה‏המגנטי‪.‬‏סך‏הכוח‏על‏‬
‫המטען‏יכול‏להיות‏אפס‏אם‏נפעיל‏שדה‏חשמלי‏וכיוונו‏יהיה‪:‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‏‪y‬‏חיובי‪.‬‬
‫‏‪y‬‏שלילי‪.‬‬
‫‏‪x‬‏חיובי‪.‬‬
‫‏‪x‬‏שלילי‪.‬‬
‫‏‪z‬‏חיויבי‪.‬‬
‫‪ .9‬לולאת‏מלבנית‏עם‏שטח‏‪,A‬‏נמצאת‏כך‏שהנורמל‏למשטח‏הוא‏בניצב‏לשדה‏מגנטי‏אחיד‏‪,B‬‏‬
‫הלולאה‏מסובבת‏סביב‏אחת‏מצלעותיה‏כך‏שהזויות‏בין‏הנורמל‏למשטח‏לבין‏השדה‏המגנטי‏‬
‫משתנה‪.‬‏תדירות‏הסיבוב‏הינה‏‪.f‬‏מה‏הוא‏הכא"ב‏המושרה‏המקסימלי‏על‏לולאת‏הזרם?‬
‫א‪ .‬‏‪BAf‬‬
‫ב‪ .‬‏‏‪2BAf‬‬
‫ג‪ .‬‏‪2πBAf‬‬
‫ד‪ .‬‏‪0‬‬
‫ה‪ .‬‏‪ 4πBAf‬‏‬
‫‪ .20‬תיל‏ארוך‏חלול‏ועבה‏עם‏רדיוס‏פנימי‏‪R‬‏ורדיוס‏חיצוני‏‪,2R‬‏עם‏צפיפות‏זרם‏אחידה‪.‬‏איזה‏‬
‫מבין‏הגרפים‏הבאים‏מתארים‏את‏תלות‏השדה‏המגנטי‏כפונקציה‏מהמרחק‏הרדיאלי‏‬
‫מהתיל?‬
‫א)‬
‫ב)‬
‫ג)‬
‫ד)‬
‫‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‏‬
‫ה)‬
‫‪ .22‬מוט‏באורך‏‪L‬‏עם‏התנגדות‏‪R‬‏נע‏בשדה‏מגנטי‏אחיד‏‪ ,B‬במאונך‏אליו‪.‬‏הכוח‏הדרוש‏מגורם‏‬
‫חיצוני‏להניע‏את‏המוט‏במהירות‏קבועה‏‪v‬‏הינה‪:‬‬
‫א‪ .‬‏‪0‬‬
‫ב‪ .‬‏‪BLv‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‏‪BLv/R‬‬
‫ד‪ .‬‏‪B2L2v/R‬‬
‫ה‪ .‬‏‪B2L2v2/R‬‬
‫‪ .21‬שלושה‏לולאות‏וצופה‏מתוארות‏באיור‪ .‬‏‬
‫מנקודת‏מבטו‏של‏הצופה‪,‬‏זרם‏ ‪I‬‏זורם‏נגד‏כיוון‏השעון‏בלולאה‏האמצעית‪,‬‏כמו‏כן‏הלולאה‏‬
‫האמצעית‏נעה‏לכיוון‏הצופה‏עם‏מהירות‏‪.v‬‏טבעות‏‪A‬‏ו ‪B‬‏לא‏זזות‏ממקומן‪.‬‏הצופה‏יבחין‏כי‪ :‬‏‬
‫א‪ .‬‏זרם‏עם‏כיוון‏השעון‏זורם‏בטבעות‏‪A‬‏ו‪.B‬‬
‫ב‪ .‬‏זרם‏נגד‏כיוון‏השעון‏זורם‏בטבעות‏‪A‬‏ו‪.B‬‬
‫ג‪ .‬‏זרם‏עם‏כיוון‏השעון‏זורם‏ב ‪A‬‏ונגד‏כיוון‏השעון‏זורם‏ב‪.B‬‬
‫ד‪ .‬‏זרם‏נגד‏כיוון‏השעון‏זורם‏ב ‪A‬‏ועם‏כיוון‏השעון‏זורם‏ב‪.B‬‬
‫ה‪ .‬‏זרם‏נגד‏כיוון‏השעון‏זורם‏ב‪A‬‏ואפס‏זרם‏זורם‏ב‪ .B‬‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .22‬מטבע‏עשוי‏מנחושת‏מחליק‏על‏משטח‏חסר‏חיכוך‪.‬‏ישנו‏אזור‏בשולחן‏בו‏השדה‏מגנטי‏‬
‫אחיד‪,‬‏כמתואר‪.‬‏איזה‏מבין‏הגרפים‏הבאים‏מתאר‏נכונה‏את‏גודל‏המהירות‏של‏המטבע‏‬
‫כפונקציה‏של‏הזמן?‬
‫א) ‏‬
‫ג)‬
‫ב)‬
‫ד)‬
‫ה)‬
‫‪ .24‬גלי‏רדיו‏עם‏אורך‏גל‏‪2‬‏ס"מ‏יש‏להם‏תדירות‏של‪:‬‬
‫א‪ .‬‏‪1MHz‬‬
‫ב‪ .‬‏‪9MHz‬‬
‫ג‪ .‬‏‪100MHz‬‬
‫ד‪ .‬‏‪10,000MHz‬‬
‫ה‪ .‬‏‪ 900MHz‬‏‬
‫‪ .25‬חלקיק‏‏דועך‏ב‏‪10-8‬‏שנייה‏במערכת‏המנוחה‏שלו‪.‬‏אם‏במערכת‏המעבדה‏הוא‏נע‏‪20‬‏מטר‏‬
‫עד‏הדעיכה‪,‬‏מהירות‏החלקיק‏הינה‏הכי‏קרובה‏ל‪:‬‬
‫א‪ .‬‏‪0.43 x 108 m/s‬‬
‫ב‪ .‬‏‪2.84 x 108 m/s‬‬
‫ג‪ .‬‏‪2.90 x 108 m/s‬‬
‫ד‪ .‬‏‪2.98 x 108 m/s‬‬
‫ה‪ .‬‏‪3.0 x 109 m/s‬‬
‫‏‬
‫‏‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫‪ .26‬נתון‏ריבוע‏מוליך‏שאורך‏צלעותיו‏‪.a‬‏הצלעות‏הם‏תילים‏גליליים‏עשויים‏מאותו‏חומר‏אבל‏‬
‫הרדיוסים‏של‏התילים‏‪AB‬‏‏ו‪BC‬‏פי‏שתיים‏פחות‏מרדיוסים‏התילים‏‪AD‬‏ו‪.DC‬‏קודקודיו‏‪A‬‏ו‪C‬‏‬
‫מחוברים‏למקור‏מתח‏המספק‏זרם‏‪.I‬‏תשב\י‏את‏השדה‏המגנטי‏(גודל‏וכיוון)‏במרכז‏הריבוע‏‪.O‬‬
‫‪ .24‬‏נתון‏קבל‏שלוחותיו‏עגולים‏ברדיוס‏‪.a‬‏הקבל‏מחובר‏למקור‏מתח‏‪.V‬‏המרחק‏בין‏לוחות‏הוא‏‪.d0‬‏‬
‫ניתן‏להניח‏כי‏ ‪a>>d0‬‏וגם‏כי‏המערכת‏אידאלית‏(ללא‏התנגדות)‪.‬‬
‫א‪ .‬‏חשב\י‏המטען‏העגור‏בקבל‪.‬‏‏‪7‬‏נק'‬
‫ב‪ .‬‏המרחק‏בין‏הלוחות‏משתנה‏בזמן‏כ‪.d=d0+vt‬‏חשב\י‏את‏הזרם‏הזורם‏במעגל‏אם‏הקבל‏‬
‫נשאר‏מחובר‏למקור‏מתח‏‪.V‬‏‪5‬‏נק'‬
‫ג‪ .‬‏חשב\י‏את‏השדה‏המגנטי‏בין‏לוחות‏הקבל‏בתנאים‏של‏סעיף‏ב'‪.‬‏‪8‬‏נק'‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬
‫‏‬